Hallo zusammen,
ich habe auch einen TonUINO gebaut (Vorstellung folgt bald), als Basis habe ich die CubieKid Platine verwendet. Im Prinzip funktioniert auch alles, etwa das Einschalten über einen der drei Druckschalter und das automatische Ausschalten nach einem Timeout. Die Stromversorgung erfolgt über ein Battery Shield V8.
Allerdings habe ich festgestellt, dass auch wenn die Platine ausgeschaltet ist, der Strom noch relativ hoch ist. Bei Messung mit Multimeter schwankt der Strom zwischen ca 3 und 10mA, sollte aber ja eher im μA-Bereich liegen. Der Strom ist so hoch, dass die LED am Arduino schwach leuchten, wie auch die am RFID-Leser.
Hat jemand eine Idee, an was das liegen kann? Defektes Bauteil, falscher Widerstand, etc?
Das könnte daran liegen, dass der MosFet nicht richtig sperrt. Hast du einen Widerstand zwischen Source und Gate ? Miss doch mal die Spannung am Drain gegen Ground wenn der Tonuinoausgeschatet ist. Da sollte keine Spannung vorhanden sein. Kontrolliere auch mal ob der Widerstand zwischen Source und Gate den richtigen Wert hat. Ist er zu niedrig kann da auch zuviel Strom abfließen.
Hallo @Thomas-Lehnert, vielen Dank für deine Antowort. Leider komme ich erst jetzt dazu, dem nachzugehen. Der MosFet is wie in https://www.dh4ym.de/Dokumente/german_PM_CubieKid_Elektronic_V1-3.pdf Seite 8 verbaut. Der Widerstand R2 zwischen Source und Gate beträgt 100kOhm. Allerdings messe ich eine Spannung zwischen Drain und Ground von etwa 1.9V, da ist also etwas faul. Könnte der MosFet defekt sein?
Um das zu prüfen musst du den R7 zwischen dem 4011 und dem Gate des Mosfets kurz entfernen. Dann sollte am Drain des Mosfet keine Spannung mehr messbar sein.
Dann das Gate mal direkt an Ground legen indem du einfach eine der Tasten drückst. Dann sollten die +5V am Drain messbar sein. Nach loslassen der Taste sollte die Spannung wieder weg sein. Ist das der Fall, ist der Mosfet in Ordnung. Wichtig, das alles mit entferntem R7. Als Fehlerquelle kommen dann nur R2 (hochohmig) in Frage, oder mit dem 4011 und Beschaltung stimmt was nicht. Eventuell den R2 probeweise mal auf 47kOhm oder minimal auf 10 kOhm verringern. Wenn das den Mosfet in der Originalbeschaltung vollständig ausschaltet hilft eventuell der Tausch des Mosfet gegen einen anderen P-Kanal-typ. Miss doch auch mal die Spannung am Gate gegen Ground wenn der Tonuino ausgeschaltet ist. Hier sollten fast die vollen 5V anliegen. Eine andere Möglichkeit wäre noch die Stromversorgung des 4011 nicht am Drain des Mosfet abzunehmen, sondern vor dem Mosfet, also am Sourceanschluss. Dann liegt der 4011 zwar ständig an den +5V, aber der Stromverbrauch liegt im uA (mikroAmpere) bereich. Das fällt so gut wie nicht ins Gewicht. Es kann nämlich sein, dass der 4011 ohne Betriebsspannung das Potential am Gate des Mosfet etwas gegen Ground zieht und somit das vollständige Sperren des Mosfet verhindert. Ich verwende übrigens eine ähnliche Schaltung, allerdings mit einem 4093 der Pinkompatibel zum 4011 ist. Die Stromversorgung des 4093 habe ich vor dem Mosfet abgenommen, das funktioniert super und eine vorzeitige entladung der Stromversorgung konnte ich auch nicht feststellen.
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Wie und wo messt ihr eigentlich diese µA-Ströme?
Ein in Reihe geschaltetes Multimeter auf A hat normal doch nicht die ausreichende Auflösung und verursacht z.B. zwischen Batterie und positivem PowerPin bei mir extremes Clipping im Lautsprecher statt normalem Start.
Diese uA Ströme messe ich nicht. Die entnehme ich dem Datenblatt des jeweiligen IC. Du kannst das natürlich messen, musst dann aber nur die Stromaufnahme des IC Messen unabhängig vom Rest der Schaltung. Die Aussagen bezüglich der geringen Stromaufnahme sind auch nur relevant für die Stromversorgung des IC direkt von der Batterie VOR !!! dem schaltenden Mosfet. Diese Variante hat den schon in meinem letzten Post erwähnten Vorteil, dass die Ausgänge immer definierte Pegel aufweisen und keine zufälligen undefinierte Werte annehmen können. Das sorgt dann auch für klare Verhältnisse am Gate des schaltenden Mosfets so dass sich auch dieser so verhält wie vorgesehen.
Nun, mich interessiert letztlich nur die Stromaufnahme direkt zwischen Gerät und Energiequelle im Betrieb wie im „OFF“-Modus zur halbwegs Abschätzung der Laufzeit und Entscheidung ob nicht Schalter Triviallösung ist. Andererseit ist der 4093 halt ein Schmitt-Trigger und 4011 nur NAND und Ruhestrom liegt paar nA niedriger.
Letztlich überlege ich gerade ob da nicht noch was war mit CD4011 vs 74HC4011 von wegen etwas unterschiedlichen Pins - nicht das deswegen einige Probleme hatten?
Auf jeden Fall sind der 4011 und der 4093 Pinkompatibel. Das der 4093 Schmitt-Trigger ist, ist ja gerade der Vorteil, dass er auch bei Unsauberen Eingangssignalen wie verschlissene Flanken o.Ä. sauber schaltet und nicht ins schwingen kommt. inwieweit unterschiede in der Pinbelegung von CD 4011 und 74HC4011 ist mir nichts bekannt. Ich meine die sind auch Pinkompatibel.
Die paar nanoAmpere Unterschied der Stromaufnahme fallen nicht ins gewicht. Rechne dir mal aus, wie lange deine Powerbank den IC speisen kann. Da kommst du auf mehrere Monate wenn nicht sogar Jahre. Rein theoretisch natürlich.
Ich hab im Homeoffice leider kein gescheites Oszi um mal nach Flankenform zu schauen. Bin einfach auch beruflich seit ganzer Weile nicht mehr im Mikroampere-Wonderland unterwegs und da isses halt entbehrlich. Und ja die ca. 18 nA sind in dieser Anwendung egal, meine Wahl wäre aber auch der 4093 gewesen. Ob man TTL oder CMOS einsetzt macht schon Unterschied. Besonders mischen hat man früher™ möglichst vermieden. Aber alle Gründe sind für den Anwendungsfall nicht relevant.
Und ich setze keine Powerbank ein, sondern klassische Batterien. War insgesamt bei der Umsetzung seit Lockdownbeginn etwas in der Materialauswahl eingeschränkt und Kleinmengenbestellungen verursachen immer Apothekenpreise.
Momentan überlege ich immer noch warum man hier nicht auf konventionellen Linearregler mit 3,3 oder 3,6 V gegangen ist, mit niedriger getaktetem Arduino, und sich damit auch Level-Probleme beim RFID-Reader erspart hätte. Muss ja kein LM78xx-LDO-Opa sein mit enormen Drop und riesigem Iq und auslesen Spannung via Spannungsteiler auf Analog-Pin. - Jedenfalls für CubieKid. Zu den USB-Powerbank-Nutzungen hab ich eh eigene Meinung.
Hmm Arduino und ATmega - bin ich eh nie richtig warm mit geworden. War immer PIC-Anwender. Boten einfach bessere Mixed-Signals-Möglichkeiten. Heute weiß man ja auch wer den Krieg gewonnen hat 
Bist du denn nun der Ursache für den Strom im ausgeschalteten Zustand näher gekommen? Entsprechende Hinweise hatte ich dir ja schon vor ein paar Wochen gegeben. Ich denke mal, dass auch das Umlegen der Versorgungsspannung für den 4011 vor den Mosfet das Problem lösen würde. Gib mal feedback ob das so funktioniert.
Also ich geb mal meinen Senf dazu. Originalgetreuer Aufbau der CubieKid Platine mit 4011 usw., OHNE Modifikationen (keine entfernten LEDs, keine leuchtenden Taster, keine Status LEDs), Visatron FR 8 HM mit 4 Ohm, RC522, DFPlayer Mini, Nano mit CH340, mehrfache Messungen zur Mittelwertbildung zwischen Energiequelle und Platine bei Nutzung 4x AA Akkus mit 2400 mAh, frisch geladen.
Stromaufnahme im Betrieb (Lautstärke 15): 80 mA @ 5,48 V
Stromaufnahme Idle/Pause: 60 mA @ 5,48 V
Stromaufnahme nach automatischem Ausschalten: 21 µA @ 5,48 V
Sind doch perfekte Werte. Das oben geschilderte Problem scheint doch eher ein Einzelfall zu sein. Wäre trotzdem interessant zu wissen, was denn nun die Ursache war.
Ich muss mich viemals für die lange Reaktionszeit entschuldigen. Heute habe ich endlich mal einen freien Tag (=ohne Kinder ;-)) und ich habe mich der Sache wieder gewidmet.
Mit entferntem R7 war am Drain immer noch eine Spannung von etwa 2V zu messen (passte also nicht). Bei gedrückter Taste 5V, das hat also gepasst. R2 hat auch den richtigen Wert (100kOhm). Beim rauslöten von R2 ist mir dann aber aufgefallen, dass das Kontaktmetallplättchen nicht mehr an der Platine war, sich also von der Leiterbahn gelöst hatte. Somit war wohl der Kontakt zwischen Mosfet und R2 komplett unterbrochen.
Da ich testhalber auch einen neuen Mosfet eingelötet hatte, waren die Beine lang genug, diese zum Widerstand hinzubiegen und die zwei Beinchen der Teile direkt miteinander zu verlöten 
Und siehe da, jetzt funktioniert alles bestens! Vielen Dank @Thomas-Lehnert für deine Hilfe, ohne die Tipps wäre ich da sicherlich nie drauf gekommen! Vielleicht schaffe ich es dann heute auch noch Bilder zu machen und mein Projekt vorzustellen.
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