Чи правильні мої теоретичні споживання енергії цього avr?


12

Надихнувшись простою сигналізацією темряви на базі ATMEGA 168, яка має теоретичний тривалість життя на батареях, що використовують режим сну, я вирішив зробити щось подібне власне (сигнал тривоги, використовуючи генератор для приблизно нормальної точності, а не світло)

Моя плутанина полягає в тому, як розраховується час роботи акумулятора (див. Розділ "Розрахунок часу живлення від акумулятора"), тому я вирішив зробити власний розрахунок.

AVR, мабуть, у режимі відключення живлення 1,8 В споживає 0,1 мкА. В активному режимі 250 мкА, припускаючи зовнішній генератор 1 МГц ( таблиця даних тут ).

Зараз у кількох (можливо, ідеально) батарейок типу АА було б 1200 мАг

1200 / 0.001 / 24 / 365 = ~137 years standby life time
1200 / 0.250 / 24 / 365 = ~0.5 years active life time

Якщо припустити, що мій п'єзозвук + резистор серії 10 к для нього займає 5 мА, то я міг би оцінити поточне використання за годиною

5mA * 10 (second alarm)? / 6 (intervals of 10) / 60 (in to hours) = ~0.138mAh
0.250mA (active current) * 10 / 6 / 60 = ~0.00694 mAh

Кінцевим результатом є (ігнорування того, що активне вимкнення живлення перекриває статус призупиненого)

1200 / (0.001 + 0.138 + 0.00694) / 24 / 365 = 0.9 years 

Чи можете ви запропонувати основні недоліки в цьому? Який би був метод обчислити весь цей струм, який розвивається в часі, особливо коли батареї використовують мАг, а не Вт, а в аркуші даних вказано лише "xx uA @ 1.8v" (а не ~ 4.5VI я використовую). Чи є більш простий спосіб обчислити споживання електроенергії, коли речі лише отримують енергію в певні періоди (а не мій розрахунок "середня за годину"), який я зробив?

Я, здається, потрапив у стіну з боку теоретичного особистого проекту. Мене просто цікавить, як довго він може працювати, якщо я спроектую його якомога простіше.


1
1,8 В примірного напруги, оскільки менший струм і потужність, ніж при більшій В. УП, специфічно працювати при 1,89 В. Не забудьте бути розрядженим від розряду акумулятора Тоді вже мертвий старий Нім. LSD nimH і сучасний лужний ок, але в цьому віці знижуються. AA має бути >> 1200 мАг за будь-якої звичної технології.
Рассел Макмахон

1
@RussellMcMahon, ми переключили рулони, ти швидко дав коментар, давши основну відповідь, і я написав довго
звиту

@Kortuk - -1 кожен :-)
Рассел Макмахон

"Зараз декілька (можливо, ідеально) батарейок AA матимуть 1200 мАг" - наскільки я знаю, лужні АА знаходяться в діапазоні 2000-2500 мАг .
marcelm

Відповіді:


6

Ви дуже близькі. Середня потужність - це дуже точний спосіб зробити це, враховуючи, що ви не підтягуєте такий сильний струм, що ефективна ємність акумулятора коливається.

Батареї, акумулятори та інші батареї

Є один дуже важливий термін, і це швидкість самозарядки акумулятора. Це залежить від хімії, але скажемо, що ви отримуєте гідрид нікель-метал. Коефіцієнт самозарядження становить "20% або більше протягом перших 24 годин плюс 4% на день після цього", якщо це не низька швидкість саморозряду NiMH , яка все ще скидає близько 25 або близько% на рік.

Літієві батареї мають одні з найкращих характеристик швидкості саморозряду, і мій досвід підтверджує цей факт. Я думаю, що в університеті акумуляторів є чудовий сайт для обговорення багатьох різних характеристик акумуляторів, і я часто вказую там людей, щоб дізнатися про батареї, коли вони починають працювати з ними. Якщо ви хочете порівняти частоту розряду акумулятора, у них є ціла стаття, в якій обговорюються явища .

Це трохи в точці, але я завжди намагаюся зробити цю точку, коли ви вимірюєте напругу акумулятора, вам потрібно мати його під навантаженням. Це залежить від хімії, але це головне в літіях. У мене був співробітник, який розміщував погані клітинки монет у наших пристроях та використовував їх, оскільки комірки монети демонстрували майже повну напругу без навантаження. Під навантаженням будь-якої кількості (10мкм aprox .2mA) вони були плоскими мертвими.

Ваш мікроконтролер і ви

Оскільки ви маєте справу з використанням аркуша виробника на струмі витоку, також існує багато різних питань, з якими вам доведеться вирішити, щоб дотримуватися тих специфікацій, про які, ймовірно, теж працюють над роздумом. Найбільший, що я бачив, - це плаваючий вхід. Багато інженерів залишать невикористані штифти як вхідні дані, думаючи: "Гей, яка шкода це може зробити?" Зовсім небагато, якщо ви говорите про мікроампер. Плаваючий вхід буде постійно змінювати стан транзисторів і коливання спричиняють різницю потужності. Колись у нас був скорочений термін експлуатації продукту, оскільки у нас виникла помилка, через яку 2 штифта плавали, що призводило до того, що наш струм очікування збільшився, ніж удвічі, на нашому MSP430. Потрібно загнати всі свої штифти на вихід і дати їм утримувати стан.

Легко пропустити, роблячи такі розрахунки такі речі, як час пробудження. Я, мабуть, пам’ятаю, що наш MSP430 мав незначний час пробудження, якщо ви робили це дуже часто. Він також мав більший імпульс потужності лише на мить, коли з’явився в Інтернеті. Наш маленький домашній RTOS повинен був спробувати врахувати це, і якщо відключення було менше, ніж X мілісекунд, ми пропустили його за допомогою NOP і заощадили трохи енергії.

Якщо ви дивитесь на виріб дуже довгого життя, вам знадобиться конформене покриття . Масла у вашій шкірі - це не проблема негайно, але з часом вони утворюють на вашій дошці малопровідний матеріал. Конформне покриття захищає вашу дошку від цього маленького поточного впливу.

Читайте будь-які нотатки програми про низьку потужність роботи, вона, ймовірно, охоплює такі питання, як штифти, які потрібно тримати як вихід, та багато інших важливих і корисних фактів.

І останнє, але не менш важливе, не дозволяйте собі розслабитися лише тому, що ви прочитали нотатки програми і все здається нормальним після тижня запуску вашого продукту, ви повинні зробити так, як говорить клабаччіо, ви повинні виміряти і переконатися. Ви зазвичай налагоджуєте свій код, це частина його, вам потрібно з’ясувати, чи ви помилилися, що спричиняє, що ваш струм холостого ходу буде mAs замість uA або навіть просто, якщо ви зробили те, що ми зробили, і штифт плаває в аварії . Переконайтеся, що ви використовуєте буферизовані вимірювання, коли це робите, якщо у вас великий витік на пристрої, беручи дані, ви можете зробити гору з мохілища під час тестування. Крім того, ніколи не забувайте про підтягування, якщо вони не обережні.


20% + 4% / день, це дуже цікаві та сумні цифри. (Ось чому я ніколи не купую цифрові камери, які потребують батарейок AA.)
Al Kepp

@AlKepp, ви можете придбати літієві АА, я вважаю, вони просто коштують трохи дорожче.
Кортук

2

Ця теорія здається правильною, я б просто підказав вам: спроектувати схеми з дуже низьким циклом роботи (час роботи пристрою), як правило, знати споживану енергію (і це те, що ви зробили, але я б запропонував Виміряйте його, як тільки побудували, оскільки я щойно виявив, наскільки конструкція впливає на витоки електроенергії.

Потім, але для цього не потрібна така ж точність, що передбачає більші струми, слід спробувати виміряти енергію, яку споживає пристрій під час його активного стану. Це можна зробити також за допомогою макетної дошки, оскільки вам потрібно мірити середній струм поглинання та час увімкнення пристрою (~ 10 с).

Тоді ви можете підсумовувати свої енергії (або Ах, як хочете), не піклуючись про час, що перекривається.

Але, виходячи тільки з такого вимірювання, не надто покладайтесь на значення, наведені в аркуші даних, і намагайтеся, чи може ваш дизайн гарантувати це значення; наприклад, ви точно перевірите всі вихідні штифти мікроконтролера, щоб уникнути небажаного витоку через DIO-інтерфейси, і, можливо, вам доведеться працювати також з областями живлення самого мікроконтролера. Удачі!

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.