Як можливий годинниковий годинник з батареєю на 10 років?


38

Виявляється, Casio пропонує кілька наручних годинників із «10-річним ресурсом акумулятора» . Твердження полягає в тому, що завдяки «передовій технології» термін служби акумулятора у цих годинників подовжується до десяти років.

Якщо ви подивитесь на різні моделі, ви побачите, що вони досить складні, отже, ймовірно, витрачають енергію - наприклад, модель AW-80-1AV має як рідкокристалічний дисплей, так і руки, а також світлодіодне підсвічування та звуковий сигнал.

Я спершу подумав, що, можливо, акумулятор - це ключ. Модель AW-80-1AV працює на CR2025. Таблиця даних Energizer CR2025 вказує, що цей акумулятор має номінальну вихідну напругу 3 вольт і номінальну потужність 163 мАг, тому він зберігає 0,489 вольт-ампер-годин.

Для порівняння, типова базова модель Swatch працює близько трьох років на батареї оксиду срібла 390 (SR1130SW) Renata, яка має номінальну вихідну напругу 1,55 вольт і номінальну потужність 60 мАг, і таким чином зберігає енергію 0,093 вольт-ампер.

Таким чином, CR2025 зберігає приблизно в п’ять разів більше енергії, але в базовій моделі Swatch є лише руки - ні цифровий дисплей, ні підсвічування, ні тривога, тому, швидше за все, витрачається менше енергії.

Очевидно, має бути щось більше, ніж більший акумулятор, який робить можливим 10 років автономної роботи.

Як можливий 10 років роботи акумулятора у досить споживає енергію годинник?


2
Моя тривала 10 років з оригінальним акумулятором. Після цього я замінив її загальними клітинками VARTA від eBay і досягнув лише близько 1-2 місяців . Треба бути спеціальною батареєю ...
Арні

Відповіді:


32

10 років = ~ 87650 годин.
Стік на 1 уА потребуватиме 87,75 мАг за 10 років.
З деградацією терміну зберігання сому, що досить близький до
= 10 мАг / уА / рік або
= 100 мАг / уА / 10 років

Таким чином, цитований акумулятор на 163 мАг забезпечить середнє значення 1,63 мкА.
Технологія, розмір та удача за допомогою натискання можуть сказати середнє значення 5 уА.

Є 86400 секунд / день. Є 1440 хвилин / день.

Ви побачите, що, наприклад, використання сигналу тривоги значно обмежене, а допустиме використання - 10 років. Якщо злив стоку 1 мА, то ви отримуєте 24 uA.hr/day або 86400 uA.seconds або 86 mA.seconds. Це приблизно 240 мВт секунди при 3 В. Або скажімо, 5 х 50 мВт х 1 секунда сплеск / день.

Світлодіод може забезпечити достатнє освітлення при 1 мА. Використовуйте його 5 разів / день x 1 секунда = 5 мА.сек = 5000 уА.сек або "лише" 5000/86400 = 0,06 мкА середній стік. Збільшити за бажанням і дозволено.

Чи можете ви запустити час, зберігаючи ІС на рівні 1 уА?
Напевно, так.

Таким чином, загалом все це потрапляє в область "умовно можливого, якщо це дійсно дуже розумно і обережно".
На сьогодні Casio можна очікувати, що він досить розумний.

Зауважте, що якщо використовується будь-яка заготовка енергії, то всі ставки тривають. Збір урожаю або декілька звуків, які можна виконати.


РЕАЛЬНИЙ ПРИКЛАД СВІТУ:

Є багато інших.

У вересні 2012 року користувач Хлі прокоментував:

EFM32, що представляє собою ARM Cortex M3 MCU, може працювати приблизно на 1,45 мкА під час керування РК (550nA для РК-дисплея та 900nA для роботи RTC та збереження його ОЗУ). Таким чином, чіп, що зберігає лише час, повинен бути здатний працювати набагато менше, ніж це

Посилання, яке він тоді надав, тепер розірвано, тому:

Сімейство EFM32 "Gecko" - це мікроконтролери M0 +, M3, M4 ARm Cortex від Silabs

Пошук силосів EFM32

Диво Геко

  • 32-розрядний мікроконтролер Silicon Labs 'EFM32 ™ Wonder Gecko' 32-бітний мікроконтролер «Сімейство лабораторій EFM32 ™ Wonder Gecko» (MCU) включає 60 пристроїв на основі ядра ARM® Cortex®-M4, що забезпечує повний набір інструкцій DSP і включає апаратний FPU для швидшого виконання обчислень.

    Чудові Gecko MCU мають до 256 кБ флеш-пам’яті, 32 кБ оперативної пам’яті та швидкості процесора до 48 МГц. MCU мають високодиференційовану технологію Gecko для мінімізації споживання енергії, включаючи гнучкий діапазон очікування та режиму сну, інтелектуальні периферійні пристрої, що дозволяють дизайнерам реалізувати безліч функцій без пробудження процесора та наднизького струму очікування. Маючи найменший активний і очікуваний енергоспоживання, Wonder Gecko - це найефективніший у світі енергоспоживання Cortex-M4 MCU.

Інші варіанти xxx-Gecko M0 +, M3, M4

Список оголошень Digikey для "Gecko" - легіон

Найнижча вартість за 100-х років у LCD EFM32TG822F32-QFP48T $ 2,03 US / 100 Digikey

Корисний режим з найменшою потужністю при запуску RTC - EM2 - глибокий сон

У EM2 високочастотний осцилятор вимкнено, але при запуску осцилятора 32,768 кГц вибрані периферійні пристрої низької енергії (LCD, RTC, LETIMER, PCNT, LEUART, I 2C, LESENSE, OPAMP, WDOG та ACMP) все ще доступні. Це забезпечує високий ступінь автономної роботи при споживаному струмі до 1,0 мкА з включеною RTC. Також включено скидання живлення, виявлення коричневого відключення та повне збереження оперативної пам’яті та процесора.

EM1 - сон

В EM1 процесор спить, а споживана потужність становить лише 51 мкА / МГц. Усі периферійні пристрої, включаючи DMA, PRS та систему пам'яті, все ще доступні

EM0 - біг

У EM0 процесор працює і споживає всього 150 мкА / МГц при запуску коду із спалаху. Всі периферійні пристрої можуть бути активними.

Таким чином, робота в EM0 протягом 1 мс / с додає 0,15 мкА до режиму очікування EM2.

Загалом, експлуатація в ЕМ2 приблизно в середньому становить 1 мкА плюс ЕМ0, як потрібно, дозволить досягти прикладної цілі на 10 років / 163 мАг.

___________________________________

Збирання енергії:

Вібрація та рух цілком можуть бути можливими джерелами енергії.

Кремнієва сонячна ПВ / сонячна панель здається життєздатною.
Наближається потужність 150 Вт / м ^ 2 на 1 сонце = 100 000 люкс.
"Панель" 10 мм х 10 мм при 10 люкс при цих показниках забезпечить ~ = 150 Вт х (0,01 мx 0,01 м) х 10 флюсів / 100000млюкс = 15 мкВт.

10 люкс - це тьмяне кімнатне світло - на рівні, коли колір переходить у однотонний. Тьмяний!
Якщо цей рівень чутливості можна підтримувати при таких низьких рівнях освітленості (як це цілком можливо в інших «хіміках»), потужність світла виглядає життєздатною.


1
Це не тільки хронометраж, який працює постійно - є також дисплей та руки, які працюють 24/7/365.
гострий зуб

1
Збирання енергії ймовірно. РК-дисплей може мати низьку потужність. Руки дратують. Якщо вони наступають на 1 / секунду, і якщо ми призначаємо їм 1 uA, вони отримують 1 uA.sec.sec = не так багато.
Рассел Макмахон

12
EFM32 , який є ARM Cortex M3 MCU, може працювати на близько 1.45μA у час водіння LCD (550nA для LCD і 900nA для запуску RTC і збереження його ОЗУ). Таким чином, чіп, що зберігає лише час, повинен бути здатний працювати набагато менше, ніж це.
хлі

Я успадкував Болуву мого покійного діда. Це добре працює, якщо періодично його переміщують, наприклад, я його ношу. Не будильник, а руки та календар. Можливо, деяка кількість енергії для годин Casio може бути подана аналогічним чином, щоб зменшити навантаження на акумулятор.
rdivilbiss

3
"Чи можете ви запустити час, підтримуючи ІС, скажімо, 1 уА? Можливо, так". PCF2123 може працювати при 100 нА відповідно до таблиці . Отже, так.
Ренан

6

Можливо, ці годинники використовують якусь систему збирання енергії для підзарядки акумуляторної батареї?

Автоматичні годинник кварцові має механізм збору енергії , який, як механічний з автопідзаводом годинник, витягає невелику кількість енергії від рухів день у день людини , що носить його.

Сонячної енергії годинник використовує крихітний сонячний елемент для витягування енергії з навколишнього світу. (Навіть світло в приміщенні, набагато тьмяніше сонячного світла, є достатнім для того, щоб годинник працював).

Я чую, що такий годинник зазвичай працює нормально протягом дня або близько того, коли його відключають від зовнішнього живлення (знімають зап'ястя, ставлять у темну кімнату тощо). Потім вони переходять у стан малої потужності, де все вимкнено, крім внутрішньої синхронізації - РК-дисплей порожній, руки зупиняються. Годинник має запас потужності, який може тривати внутрішні синхронізації не менше місяця; Один виробник стверджує, що має годинник із 4-річним запасом потужності. Потім, коли ви піднімете його і струсіть, акумулятор почне заряджатися, і "руки магічно закрутяться, щоб відповідати поточному часу". ( а ).

Ви шукаєте детальну інформацію про те, як можна створити електронні пристрої з надзвичайно низьким енергоспоживанням? Тоді вам може сподобатися читати нотатки Джелабса про електроніку малої потужності ( b ). Один JeeNode працював понад 2 роки на одному заряді акумулятора (заряджений 21 серпня 2010 року; все ще працює і продовжує рахувати 15 вересня 2012 року). ( c )

Або ви шукаєте методи, щоб запобігти виходу з ладу батареї передчасно? Хоча заряджати акумулятор багато разів за 10 років "простіше", ніж намагатися дістати первинний елемент до останніх 10 років, це не робить його "легким". Я купив нові акумуляторні батареї для декількох пристроїв побутової електроніки, коли оригінальний акумулятор загинув менше ніж за 5 років - не просто злитий, а повністю мертвий. (Це особливо засмучує те, що 5-річне обладнання використовує акумулятори тієї особливої ​​форми, яка припинила виробництво років тому і тепер недоступна. Я підозрюю, що всі блискучі нові батареї дивної форми також будуть недоступні через 5 років. ). Як запобігти виходу з ладу батарей передчасно, було б гарне окреме запитання - я б хотів, щоб я знав відповідь.


1
Якщо зарядний пристрій не оптимізовано під час експлуатації акумулятора, то зняття заряду акумулятора після заряджання та не допускаючи його глибокого розряду разом збільшать термін експлуатації. Акумулятори LiIon мають календарний термін служби незалежно від використання. NiCd і NimH цього не роблять. LiFePO4 може не мати (про них недоступно багато коментарів).
Рассел Макмахон

Тоді це було б інноваційним моїм клопотом: Робочі годинники для зберігання сонячних батарей та інших акумуляторів, які не включають первинні батареї, були в портфоліо цього виробника, мабуть, більше 10 років.
rackandboneman

5

Ключовим тут є те, що він не має підмітання. Хвилинна рука збільшується лише один раз кожні 20 секунд, і це єдиний рух, що відбувається рукам.


1
Чи насправді це так сильно відрізняється? Чи не всі ці схеми та елементи дисплея зливають помітні струми?
гострий зуб

3
@sharptooth LCD елементи керуються напругою, тому вони працюють з малим струмом. (Сказавши це, у мене немає жодної цифри для того, що потрібно для переключення одного сегмента в типовому годиннику.)
Нік Алексєєв
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.