Ayuda en el diseño de un dispositivo de muy bajo consumo

1

Estoy construyendo un dispositivo inalámbrico que debe durar con las baterías el mayor tiempo posible. El dispositivo tiene un módulo rf con un controlador de micras que administra el control, esa parte se compra y funciona bien. Cuando ese módulo recibe una señal específica de rf, tiene que activar un motor, utilizando un controlador de motor (LB1930MC).

Nosoyunexpertoenesecampo,perologréestoconliteralmente5componentes(módulo,2condensadores,elcontroladordelmotoryelencabezadodeconexiónparaelmotoryelJTAGparaelmódulo),yesomehacepensarEstoyhaciendoalgomal.Siquierovenderlo,necesitoundispositivoqueestélistoparalaproducciónynecesitoayudaenesecampo.¿Faltaalgo?¿Necesitoalgoenlapartedepotenciadelcircuitooparalasnormasdeseguridadquedebotenerencuentaparalaproducción?

YconestonomerefieroalacertificacióncomoFCCparaelmóduloderadioninadadeeso.Merefieroaloqueesnecesarioparaquemiproductoseaunproductofinal,seguroylistoparafuncionar.

Segundapregunta:

Enlapartedealimentacióndelcircuito,elmicrocontroladorpuedefuncionarde3.8a1.8voltios,asíqueestoyusando2bateríasAA.Siquieroreemplazarloconunabateríadelitio,nopuedoporquecuandoestácompletamentecargado,elvoltajeesde4.2voltios.Laconclusiónmássimpleyeconómicafueponerundiodoenserieconlabateríadelitio,porloqueahoraelvoltajemáximodelabateríacae0.7voltios(3,5v)yelvoltajemínimodelabatería(2,7-3Vparalabateríadelitio)almenos0.7voltiostodavíaestáporencimade1.8voltajemínimodelmicrocontrolador.Mipreguntaes:¿unreguladorlinealdebajacaídaounconvertidorDC-DCeslamejoropciónparalograrunamayorduracióndelabatería?(ambasalternativassonmáscarasyelproductodebesermuybarato)

Una última pregunta es:

El dispositivo tiene que funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, de manera continua, por lo que si utilizo baterías de litio, debo cargarlo al mismo tiempo que se ejecuta el dispositivo.

Leí que no puedo cargar la batería y tengo una carga al mismo tiempo porque en la parte de corriente constante de la carga, la corriente es baja y si el dispositivo consume más energía, la batería se descarga y nunca se carga. Para lograr esto, se necesita un circuito adicional que desconecte la batería de la carga y la alimente desde otra fuente.

El consumo de energía de mi dispositivo será inferior a 1 mA normalmente, con algunos picos de corriente cuando el módulo de RF está transmitiendo (el motor se alimenta desde otra fuente).

Si tengo una corriente tan baja, ¿eso significa que puedo cargar la batería y seguir alimentando el dispositivo sin componentes adicionales? ¿O es eso un riesgo?

EDIT:

  • Como dije, la corriente promedio del dispositivo es inferior a 1 mA, con picos de 50-60 mA para el módulo Rf.
  • No tengo la opción de conectarlo a la pared.
  • La cantidad de veces que el dispositivo se activará y activará el motor es de 0 a 10-15 veces en un día, con un promedio de 6-7 veces / día.
  • Necesito al menos 4 meses de duración de la batería (tiempo entre recargas).
  • Estaba pensando en usar una batería de litio de 500-1000 mA.
  • El motor utilizado es un pequeño motor de corriente continua. No es peligroso, pero el sistema antiguo que ya se usa para el motor debería continuar funcionando sin ningún problema, por lo que mi sistema debe interferir con él lo menos posible (en mi ejemplo, solo interfiere con el motor en paralelo). li>

2 respuestas

1

Bien, aquí va ...

En términos de seguridad, usted querrá tener algún tipo de protección contra fallas de sobrecorriente en la etapa de entrada de potencia. Esto podría ser un fusible, un fusible de restablecimiento de PTC, un IC de administración de energía dedicado o una solución analógica personalizada, pero para esto vería un fusible de restablecimiento de PTC frente a un fusible de cable tradicional. El PTC debería ser más barato (suponiendo que se ajusta un soporte para el fusible de alambre), pero es probable que el fusible de alambre tenga una resistencia más baja, lo que aumenta la eficiencia.

Además, dado que es probable que la fuente de alimentación del motor sea una fuente de alimentación aún más potente (y, por lo tanto, potencialmente peligrosa) querrá una protección de corriente similar aquí, probablemente un fusible tradicional lo más cerca posible de la fuente de alimentación. Esto debe ser calificado para proteger el cable de que no exceda su corriente máxima permitida.

Como está controlando un motor, debe considerar el impacto del fallo del sistema con el motor encendido. ¿Es eso peligroso? Si es así, deberá implementar la suma de comprobación de paquetes de radio en el microcontrolador para asegurarse de que no responde a la interferencia accidental de otras fuentes. También debería realmente tener una señal de "mantener vivo" proveniente de la radio de control que monitorea usando un perro guardián de hardware - si no recibe un "mantener vivo" cada X segundos, el perro guardián de hardware se activa y corta el motor.

Además, debe tener en cuenta el entorno en el que se sentará el producto y asegurarse de encajarlo adecuadamente para protegerlo de la humedad, la entrada de agua, la entrada de polvo, etc.

Ya ha insinuado la certificación de EMC: deberá pasar por esto tanto para su unidad como para el transmisor que no podemos ver en su diagrama. También tendrá que pasar por la certificación de producto relevante para su área con respecto al tipo de dispositivo que se clasifica como. Para ambos, necesitará la asesoría de una firma especializada en ingeniería de cumplimiento, ya que claramente no es su área de especialización.

En lo que respecta a la regulación del voltaje de la batería, un convertidor DC-DC en modo conmutado brindará una mayor eficiencia (si se diseña correctamente) que un regulador lineal para todos, excepto los consumos de energía más pequeños. Por un bajo costo, debería estar buscando una bomba de carga bajada sin inductor para esto.

Con respecto a la carga de la batería: si puede cargar la batería, seguramente es mejor usar la energía disponible para hacer funcionar su unidad y olvidarse de la batería por completo. A menos que esté diseñando esto para un área con un poder no confiable o intermitente.

El siguiente esquema permite alimentar desde una celda de polímero de litio con una pérdida mínima (sin caída de diodo) junto con la desconexión automática en caso de que haya una fuente de carga disponible y la propia celda. La bomba de carga sigue después, y a diferencia de lo que han descrito algunos comentarios, puede reducir el voltaje. ¡Aunque será tan eficiente como un regulador lineal para los períodos de operación de 1 mA, será más eficiente cuando se requieran grandes ráfagas de corriente.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Para ser honesto, si quiere convertir esto en un producto, querrá encontrar un ingeniero electrónico con experiencia en comercializar productos para encargarse del diseño para la fabricación y la certificación de productos. Pero mi respuesta debería al menos darle la idea de lo que está buscando.

    
respondido por el stefandz
-1

Aquí hay una imagen del diodo "ruta de alimentación". Supongo que tiene alguna fuente de alimentación disponible ya que indicó que desea cargar la batería mientras el sistema está encendido.

Solo usa un LDO. Digamos que ejecutas tu LDO a 2.7V. El voltaje promedio de la batería es de alrededor de 3.7 V en toda la gama. Por lo tanto, la eficiencia promedio del LDO es de alrededor de 2.7 / 3.7V. Eso es el 73%. Esto supone un LDO de corriente de reposo bajo (asegúrese de verificar esto). Le será muy difícil mejorar esa eficiencia con un convertidor reductor (a 1 mA).

    
respondido por el mkeith

Lea otras preguntas en las etiquetas