Momentan bin ich dabei kleine LoRaWAN Nodes zu basteln auf denen ein Arduino Pro Mini seinen Dienst verrichtet. Ich möchte dabei natürlich eine möglichst große Laufzeit des Nodes erreichen, um nicht permanent die Batterie wechseln zu müssen. Ich will also LowPower haben. Neben der Möglichkeit per Software Strom zu sparen , gibt es auch noch die Möglichkeit die Hartware das Arduinos anzupassen, damit weniger Strom verbraucht wird. Als Ergebnis hält man anschließend einen Node in der Hand, welcher im Stromsparmodus ca. 4 bis 5 µA Strom verbraucht. Somit ist einer langen Laufzeit, mit Batterien, kein Problem mehr.
Stromsparen per Software
Mittels der LowPower Library von Rocket Scream, kann der Atmel 328P des Arduino Pro Mini in den Tiefschlaf versetzt werden. Installiert die Bibliothek über die bekannten Wege und danach müsst ihr nur noch euer Programm anpassen. Mit der ersten Zeile verwendet ihr die LowPower Library und mit den nachfolgenden legt ihr euren Arduino für acht Sekunden schlafen. Mehr als acht Sekunden geht nicht am Stück, aber dieses könnt ihr durch eine Schleife umgehen.
include "LowPower.h
LowPower.powerDown(SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF);
LowPower per Hartware Mod
Der Pro Mini besitzt zwei Komponenten die nicht wirklich nötig sind und entfernt werden können. Eine davon ist die Power-LED (rot umrandet), welche konstant zwei bis drei mA Strom zieht. Alleine der Stromverbrauch würden einen 2600 mAh Akku nach etwas mehr als 30 Tagen leeren. Also raus mit der LED. Es gibt ein paar Anleitungen im Netz, welche empfehlen einfach eine Leiterbahn zum LED zu durchtrennen. Wenn ihr dabei GND erwischt, läuft euer Arduino evtl. nicht mehr richtig, da es Clones gibt, bei denen GND nach dem LED noch weiter verläuft. Es empfiehlt sich daher die LED auszulöten um nicht mehr zu beschädigen als man eigentlich will.
Meine Methode ist sicherlich nicht die Beste, dafür habe ich zu wenig Erfahrungen mit SMD, aber sie funktioniert. Ich beginne damit, an beiden Lötpunkten, das Lot mit einer händischen Absaugpumpe zu entfernen. Anschließend nehme ich eine Pinzette und ziehe die LED leicht nach oben, während ich beide Lötpunkte ich wechsel mit dem Lötkolben beheize. Irgendwann löst sich eine Seite und die zweite hat man danach auch schnell geschafft.
Ein weiterer, meist unnötiger, Verbraucher ist der Spannungsregler (gelb umrandet). Wenn ihr euren Arduino mit annähernd seiner Versorgungsspannung über VCC betreibt, kann der Regler raus. Der verbaute Atmel 328P verkraftet ca. 2,6 bis 5,5V bei 8MHz. Solltet ihr euren Arduino z.B. mit 12 Volt über RAW betreiben, muss er drin bleiben. denn der RAW Eingang läuft über den Spannungsregler. Ich verwende für meinen 3,3Volt Pro Mini eine 3,6 Volt Lithium Zelle, mit der ich ihn direkt betreiben kann, also kommt der Regler raus.
Auch hier versuche ich vorher mit der Pumpe, Lötzinn zu entfernen. Anschließend kommt wieder die Pinzette zum Einsatz. Dabei fange ich mit der Seite an, auf welcher der Spannungsregler drei Kontakte hat und versuche sie gemeinsam mit dem Lötkolben zu erhitzen. Dabei sollte er sich auf der Seite von der Platine lösen um anschließend die zweite Seite auszulöten.
Anschließend habt ihr einen Pro Mini in der Hand, der nun sehr lange auf Batterien laufen sollte, also genau das was man für einen LoRaWAN Node haben möchte.
Weiterführende Links
- ARDUINO LOW POWER – HOW TO RUN ATMEGA328P FOR A YEAR ON COIN CELL BATTERY
- How to modify an Arduino Pro Mini (clone) for low power consumption
- Arduino Pro Mini: Power consumption
Man kann auch den Widerstand neben der LED auslöten. Einfach beide Seiten abwechselnd einheizen und irgendwann klebt der SMD Widerstand an der Lötspitze