¿Son correctos mis consumos de energía teóricos de este avr?

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Después de inspirarse en una simple alarma de oscuridad basada en ATMEGA 168 que tiene una vida teórica Después de 3 años con las baterías utilizando el modo de reposo, decidí hacer algo parecido a mí mismo (una alarma de activación, usando el oscilador para una precisión más o menos aceptable en lugar de la luz)

Mi confusión está en la forma en que se calcula la vida útil de la batería (consulte la sección "Cálculo del tiempo de funcionamiento de la batería"), así que decidí hacer mi propio cálculo.

El AVR aparentemente a 1.8V en modo de apagado consume 0.1µA. En modo activo, 250µA suponiendo un oscilador externo de 1MHz ( hoja de datos aquí ).

Ahora, unas pocas (idealmente) baterías AA tendrían 1200 mAh, entonces

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

Suponiendo que mi zumbador piezo + resistencia de la serie 10k ya que toma un total de 5 mA, tal vez podría promediar el uso actual por hora

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

El resultado final es (ignorando que el consumo de energía activo se superpone al estado apagado) ..

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

¿Puede sugerir fallas importantes en esto? ¿Cuál sería un método para calcular todo este consumo de corriente con el tiempo, especialmente cuando las baterías usan mAh en lugar de Wh, y la hoja de datos solo especifica "xx uA @ 1.8v" (y no ~ 4.5V que estoy usando)? ¿Hay una forma más sencilla de calcular el consumo de energía cuando las cosas solo consumen energía en ciertos períodos (en lugar de mi cálculo del "promedio por hora" que he hecho?

Parece que he golpeado una pared en el lado teórico del proyecto personal. Solo me interesa cuánto tiempo se puede ejecutar si lo diseño lo más simple posible.

    
pregunta Kenny Robinson

2 respuestas

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Estás muy cerca. La potencia promedio es una forma muy precisa de hacerlo, ya que no está extrayendo una corriente tan alta que la capacidad efectiva de la batería fluctúa.

Baterías, baterías y más baterías

Hay un término muy importante, y ese es el índice de auto descarga de la batería. Esto depende de la química, pero digamos que se obtiene un hidruro de níquel-metal. La tasa de auto descarga es "20% o más en las primeras 24 horas, más 4% por día después" si no es un baja tasa de auto descarga NiMH , que aún se descarga alrededor del 25% aproximadamente al año.

Las baterías de litio tienen algunas de las mejores características para la tasa de auto descarga y mi experiencia apoya este hecho. Creo que battery university tiene un gran sitio para discutir muchas características diferentes de la batería y a menudo señalo a las personas para que aprendan sobre las baterías cuando están empezando a funcionar. ellos. Si desea comparar las tasas de descarga de la batería, tienen un artículo completo sobre los fenómenos .

Esto es un poco en torno al punto, pero siempre trato de hacer este punto, cuando mides el voltaje de la batería necesitas tenerla bajo carga. Esto varía con la química, pero es primordial en los litios. Tuve un compañero de trabajo colocando celdas de monedas defectuosas en nuestros dispositivos y usándolas porque las celdas de monedas mostraban una tensión casi total sin carga. Bajo una carga de cualquier cantidad (10kohm aprox .2mA) estaban completamente muertos.

Tu microcontrolador y tú

A medida que trata de usar la hoja del fabricante sobre la corriente de fuga, también hay muchos problemas diferentes con los que tendrá que lidiar para cumplir con las especificaciones que probablemente también son cuestiones de trabajo. El más grande que he visto es una entrada flotante. Muchos ingenieros dejarán los pines no utilizados como entradas pensando: "Oye, ¿qué daño puede hacer esto?" Bastante un poco si hablas microamps. Una entrada flotante hará que sus transistores cambien de estado constantemente y las fluctuaciones causan una diferencia de consumo de energía. Una vez tuvimos un tiempo de vida reducido en un producto porque tuvimos un error que dejó flotando 2 pines, lo que provocó que nuestra corriente de reserva aumentara más del doble en nuestro MSP430. Debes impulsar todos tus pines para que salgan y permitirles mantener un estado.

Es fácil perderse cuando se realizan estos cálculos, como la hora de activación. Me parece recordar que nuestro MSP430 tuvo un tiempo de activación no despreciable si lo hacías muy a menudo. También tuvo un pulso de potencia mayor por solo un momento a medida que se conectaba. Nuestro pequeño RTOS casero tuvo que tratar de tener esto en cuenta y, si el cierre fue menor a X milisegundos, lo omitimos con NOPs y ahorramos algo de energía.

Si está buscando un producto de larga vida útil, necesitará recubrimiento conforme . Los aceites en su piel no son un problema de inmediato, pero con el tiempo forman un material ligeramente conductor en su tabla. El recubrimiento conformal protege su tabla de este pequeño efecto de succión del lado de la corriente.

Lea las notas de la aplicación que tienen sobre el funcionamiento con bajo consumo de energía, probablemente cubra temas como los pines que deben mantenerse como salida y muchos otros datos importantes y útiles.

Por último, pero no menos importante, no se relaje solo porque ha leído las notas de la aplicación y todo parece estar bien después de una semana de funcionamiento de su producto, debe hacer lo que dice clabacchio, debe medir y asegurarse. Debug su código normalmente, esto es parte de él, necesita descubrir si cometió un error que está causando que su corriente de inactividad sea mAs en lugar de uA o simplemente si hizo lo que hicimos y un pin está flotando en un accidente . Asegúrese de usar mediciones en búfer cuando haga esto, si tiene una fuga grande en su dispositivo que toma los datos, puede hacer una montaña de un grano de arena cuando realice la prueba. Además, nunca te olvides de los pullups, son pequeños puercos si no tienes cuidado.

    
respondido por el Kortuk
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La teoría parece correcta, solo te daría una pista: diseñar circuitos con un ciclo de trabajo muy bajo (el tiempo que funciona el dispositivo) es habitual saber el consumo de energía durante el sueño (y eso es lo que has hecho, pero sugeriría medirlo una vez construido, ya que acabo de descubrir cuánto influye el diseño en la fuga de energía.

Entonces, pero esto no requiere la misma precisión que implica corrientes más grandes, debe intentar medir la energía consumida por el dispositivo durante su estado activo. También puede hacer esto con la placa base, ya que lo que necesita es una medida de la corriente promedio absorbida y el tiempo que el dispositivo está encendido (~ 10 s).

Luego puedes sumar tus energías (o Ah, como desees), sin preocuparte por el tiempo de superposición.

Pero, ahora que viene de una medida de este tipo, no confíe demasiado en los valores que se indican en la hoja de datos y pruebe si su diseño es capaz de garantizar ese valor; por ejemplo, verificará con precisión todos los pines de salida de su microcontrolador para evitar fugas no deseadas debido a las interfaces DIO, y quizás tenga que trabajar también con los dominios de energía del propio microcontrolador. Buena suerte!

    
respondido por el clabacchio

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