Estoy diseñando un pequeño sistema de telemetría que tomará medidas cada pocas horas y enviará los datos a través de 3G al final del día. La duración de la batería objetivo es de 1 año.
Los módulos GSM son un XBee 3G. El módulo consume aproximadamente 700mA a 3.3V cuando se transmite. Esa es la corriente promedio, no sé cómo se compone la forma de onda actual.
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Mi primera idea fue usar 4 baterías alcalinas AA y dos supercapacitores 50F con un circuito de carga limitado en ese momento, por lo que no extraeré más de 150 mA de las baterías y permitiré que los módulos GSM funcionen solo con la energía Almacenado en los supercapacitores. El problema con esto es el costo de los supercapacitores y el circuito, el gran espacio que ocupa y el tiempo que se tarda en cargar los capuchones (aproximadamente media hora si no estoy equivocado).
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Mi segunda idea fue usar 4 baterías de litio AA Energizer. Estas baterías me permiten extraer hasta 1 A sin una reducción significativa de la capacidad y son bien conocidas, por lo que puede comprarlas en casi todas partes.
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Mi tercera idea fue usar una batería ER34615. La densidad de energía es realmente buena y podría alcanzar fácilmente más de un año de duración de la batería. El problema es que también están clasificados para corrientes de hasta 300 mA, que es muy bajo. He visto algunas marcas como Ultralife que ofrece este ER34615 con corrientes de hasta 2A, lo cual es perfecto para mí, pero parecen ser poco frecuentes y no puedo encontrarlas en mi país.
Realmente me gusta la idea de usar una celda ER34615. ¿Hay alguna manera de que pueda usarlo sin destruir la capacidad de la batería debido a las grandes corrientes? Pensé en usar un supercapacitor más pequeño en paralelo con la batería, pero si la corriente promedio es de 700 mA, no hay mucho que pueda hacer un capacitor paralelo. ¿Cómo se suelen utilizar los módulos GSM en estas aplicaciones donde la capacidad de corriente de la batería es tan limitada?
EDIT 1:
Bien, para probar adecuadamente la corriente extraída del XBee 3G I conectado a una red 3G, cubrí la antena con papel de aluminio y alimenté el módulo con 3.5 V para obtener una potencia de señal de -90dBm.
Envié 1000 datos (más la sobrecarga del encabezado HTTP) con una solicitud POST a un servidor de eco, por lo que recibí 1000 bytes (más la sobrecarga del encabezado HTTP) de los datos.
Durante la transferencia de datos, la corriente fue de alrededor de 320 mA, sin grandes picos de corriente como en las conexiones 2G. Los 320 mA se mantuvieron prácticamente constantes durante unos segundos, después de eso, el módulo permanece inactivo a alrededor de 80 mA también sin picos de corriente. Realmente no sé qué pensar, porque Digi tiene esta tabla de consumo de energía:
No tengo una manera de saber la potencia de transmisión, pero tener un nivel de señal tan bajo y estar a 320 mA me hace pensar cómo midieron esos 700 mA.
EDIT 2:
Bajé el voltaje al mínimo absoluto de 3V y cubrí la antena aún más, así que ahora obtengo -95dBm. La corriente permanece casi igual, pero solo a veces la corriente llega a aproximadamente 800 mA durante la transmisión (un segundo o menos). Entonces, este 700mA anunciado por Digi parece ser el peor escenario. Con niveles de señal relativamente buenos es difícil superar los 400 mA, al menos en las condiciones de mi red.
El ER34615 tiene una capacidad máxima de 300 mA, mientras que la capacidad se reduce a 9 Ah, aunque tiene una capacidad de 300 mA continua durante la vida útil de la batería. En el peor de los casos, una corriente de 800 mA extraída de la batería durante aproximadamente un segundo puede ocasionar caídas de voltaje significativas, a menos que agregue un capacitor robusto. ¿Es posible calcular la cantidad de energía que perdería de la batería debido a la resistencia interna al drenar, por ejemplo, 800 mA durante un segundo?
Creo que el Energizer Lithium puede terminar siendo una mejor opción porque a medida que el ER34615 se descarga, puedo estar usando más de 300 mA debido al convertidor de refuerzo y esto reducirá aún más la vida útil de la batería.
