Analog & Mixed Signal Mit einem codierungsfreien Aufweck-Timer am Ball bleiben

Der LTC2956 ist ein elektronischer Aufweck-Timer, der sich für Anwendungen eignet, die den Bedarf für ein verzögertes oder periodisches Aufwecken haben. Ein Codieren ist nicht nötig.

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Wir haben wohl alle schon diese Naturvideos gesehen, die eine Technik, genannt Zeitraffer benutzen, um relativ lange Ereignisse in einigen wenigen Sekunden ablaufen zu lassen. Von einer blühenden Blume bis zu herrlichen Wolken in Bewegung, die Zeitrafferaufnahmetechnik nimmt Bilder mit einer wesentlich geringeren Rate auf, als mit der, die für eine normale Aufnahme verwendet wird. Dabei werden die Kameras mit einem internen oder externen Intervallmeter getriggert, das Zeitintervalle zählt und die Kamera nach festgelegten Perioden aktiviert. Neben den Zeitrafferfilmen können Intervallmeter auch so eingestellt werden, dass sie Einzelbilder für überlagerte Gesamtbilder (stacked images) aufnehmen, wie den Weg einer Sternschnuppe oder um die gewünschte Verzögerung für ein einmaliges Ereignis zu liefern.

Intervallmeter sind nur einer von vielen elektronischen Timer-Bausteinen, die üblicherweise nur für einen kurzen Moment mit Strom versorgt werden und die meiste Zeit ihres Betriebs ohne Versorgung verbringen, um Energie zu sparen. Ähnliche Anwendungen sind die Steuerungen von Bewässerungsanlagen, Herzschrittmacher, Energie-Harvesting-Systeme und Datenerfassungssysteme wie Dehnmessstreifen und Thermoelemente. Natürlich können nicht alle elektronischen Komponenten in diesen Systemen abgeschaltet werden, und mindestens ein Komponente – die Uhr – muss ständig eingeschaltet sein, um die Zeit zu messen.

Wenn es um das elektronische Zählen der Zeit geht, sind die ersten Komponenten, die einem dabei in den Sinn kommen Echtzeituhren oder Mikrocontroller. Diese Komponenten sind jedoch nicht unbedingt für Anwendungen geeignet, in denen die Timing-Genauigkeit nicht oben auf der Prioritätenliste der Entwickler steht.

Darüber hinaus benötigen diese Lösungen relativ viel Leistung, erfordern ein Codieren und viele davon brauchen viel Platz auf der Leiterplatte, besonders dann, wenn man noch zusätzliche Logik benötigt. Solche Anwendungen erfordern eine Lösung, die hohe Spannungen verkraftet, sehr geringe Ruheströme hat und einfach zu konfigurieren ist.

Dies ist beim LTC2956 von Linear Technology der Fall, einer integrierten Schaltung, die speziell dafür entwickelt ist, die Leistung der Schaltung zu optimieren, wenn sie sowohl die Zeit als auch den Leistungsbedarf in speziellen „periodischen“ Anwendungen steuert.

Schnappschuss des Timer-Bausteins LTC2956

Der LTC2956 ist ein konfigurierbarer Micropower-Wake-Up-Timer mit Drucktastensteuerung. Er kontrolliert die Versorgung für ein System, das periodisch Aufgaben ausführt, wie z.B. Bilder für einen Zeitrafferfilm aufzunehmen. Nachdem die Aufgabe erledigt ist, schaltet der LTC2956 das System aus, um Energie zu sparen. Der Chip kann so konfiguriert werden, dass er diesen Ein-/Ausschaltvorgang der Versorgung unendlich fortführt oder das System nur einmal ein- und wieder ausschaltet.

Bild 1 zeigt, wie der LTC2956 in eine typische Anwendung eingebunden ist, in der er die Systemstromversorgung steuert, die von einem LDO geregelt wird, und der auch mit einem Mikroprozessor kommuniziert. Die Versorgung wird aus der Hauptstromversorgung gewonnen, in diesem Fall einer Batterie. Dabei zieht er nur 800 nA, wenn der LDO ausgeschaltet ist, und 3 µA wenn der LDO eingeschaltet ist. Die Eingangsstromversorgung kann zwischen 1,5 und 36 V liegen, was besonders gut für Batterieanwendungen mit einer und mehreren Batteriezellen passt.

Sämtliche einstellbaren Timing-Parameter des LTC2956 werden mit externen Widerständen oder Kondensatoren eingestellt. An die PERIOD- oder RANGE-Pins angeschlossene Widerstände erlauben es, die Periode des Aufweck-Timers zwischen 250 ms und bis zu 39 Tagen einzustellen; im Zusammenhang mit dem Fotografiebeispiel kann ein Intervallmeter eine schnelle Reihenfolge von Aufnahmen, alle 250 ms, oder nur eine Aufnahme alle 39 Tage machen.

Über die an den LONG-Pin angeschlossenen Widerstände kann man einstellen, wie lange eine optionaler Drucktaste gedrückt werden muss, um den Wake-Up-Timer abzuschalten; diese Funktion ist gut geeignet in Anwendungen, die gelegentlich auf Befehl ein- oder ausgeschaltet werden müssen. Dieser LONG-Pin wird auch benutzt, um zu wählen, wie sich der LTC2956 mit ein- oder ausgeschaltetem Aufweck-Timer beim Einschalten verhält. Und schließlich begrenzt ein Kondensator am ONMAX-Pin die Zeitspanne, die ein System maximal eingeschaltet sein kann, und agiert damit als ein ausfallsicherer Mechanismus, da er verhindert, dass ein System fehlerhaft ständig eingeschaltet bleibt.

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