Después de inspirarme con una simple alarma de oscuridad basada en ATMEGA 168 que tiene una vida útil teórica de 3 años con baterías que utilizan el modo de suspensión, decidí hacer algo similar (una alarma de activación, usando el oscilador para una precisión más o menos correcta en lugar de ligero)
Mi confusión está en la forma en que se calcula la vida útil de la batería (consulte la sección "Cálculo del tiempo de vida de la batería"), así que decidí hacer mis propios cálculos.
El AVR aparentemente a 1.8V en modo de apagado consume 0.1µA. En modo activo, 250 µA suponiendo un oscilador externo de 1MHz ( hoja de datos aquí ).
Ahora, algunas baterías AA (ideales quizás) tendrían 1200 mAh, así que
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 piezoeléctrico + resistencia de la serie 10k requiere 5 mA en total, 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 ¿Puedes sugerir defectos 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 ~ 4.5VI am usando)? ¿Existe una forma más sencilla de calcular el consumo de energía cuando las cosas solo consumen energía en ciertos períodos (en lugar de mi cálculo de "promedio por hora") que he hecho?
Parece que me he topado con un muro en el lado teórico del proyecto personal. Simplemente me interesa cuánto tiempo puede ejecutarse si lo diseño lo más simple posible.
Respuestas:
Estás muy cerca. La potencia promedio es una forma muy precisa de hacer esto dado que no está utilizando una corriente tan alta que fluctúa la capacidad efectiva de la batería.
Baterías, Baterías y Más Baterías
Hay un término muy importante, y es la tasa de autodescarga de la batería. Esto depende de la química, pero digamos que obtienes un hidruro de níquel-metal. La tasa de autodescarga es "20% o más en las primeras 24 horas, más 4% por día a partir de entonces" si no es una tasa baja de autodescarga de NiMH , que todavía descarga alrededor del 25% más o menos al año.Las baterías de litio tienen algunas de las mejores características para la tasa de autodescarga y mi experiencia respalda este hecho. Creo que Battery University tiene un gran sitio para analizar muchas características diferentes de la batería y, a menudo, les indico a las personas que aprendan sobre las baterías cuando comienzan a trabajar con ellas. Si desea comparar las tasas de descarga de la batería, tienen un artículo completo sobre los fenómenos .
Esto es un poco inestable, pero siempre trato de hacerlo, cuando mides el voltaje de la batería necesitas tenerlo bajo carga. Esto varía con la química, pero es primordial en los litios. Tuve un compañero de trabajo colocando celdas de monedas malas en nuestros dispositivos y usándolas porque las celdas de monedas mostraban un voltaje casi completo sin carga. Bajo una carga de cualquier cantidad (10kohm aprox .2mA) estaban completamente muertos.
Su microcontrolador y usted
A medida que se enfrenta al uso de 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 funcionen pensando. Lo más grande que he visto es una entrada flotante. Muchos ingenieros dejarán los pines no utilizados como entradas pensando: "¿Qué daño puede hacer esto?" Bastante si estás hablando de microamperios. Una entrada flotante tendrá sus transistores cambiando de estado constantemente y las fluctuaciones causan una diferencia de consumo de energía. Una vez tuvimos una vida útil reducida en un producto porque tuvimos un error que dejó 2 pines flotando, causando que nuestra corriente en espera se duplicara en nuestro MSP430. Debe conducir todos sus pines a la salida y dejar que mantengan un estado.
Es fácil pasar por alto al hacer estos cálculos cosas como la hora de despertarse. Me parece recordar que nuestro MSP430 tuvo un tiempo de activación no despreciable si lo hacía con mucha frecuencia. También tuvo un pulso de energía más grande por un momento cuando entró en línea. Nuestro pequeño RTOS casero tuvo que tratar de tener esto en cuenta y si el apagado fue inferior a X milisegundos, lo omitimos con NOP y ahorramos algo de energía.
Si está buscando un producto de muy larga vida, necesitará un recubrimiento conforme . Los aceites en su piel no son un problema inmediato, pero con el tiempo forman un material ligeramente conductor en su tablero. El revestimiento conforme protege su placa de este pequeño efecto secundario de succión actual.
Lea las notas de la aplicación que tengan sobre la operación de baja potencia, probablemente cubra problemas como que los pines deben mantenerse como salida y muchos otros hechos importantes y útiles.
Por último, pero no menos importante, no te relajes solo porque has leído las notas de la aplicación y todo parece estar bien después de una semana de ejecutar tu producto, tienes que hacer lo que dice clabacchio, debes medir y asegurarte. Debes depurar tu código normalmente, esto es parte de él, debes averiguar si cometiste un error que está causando que tu corriente inactiva sea mAs en lugar de uA o incluso si hiciste lo que hicimos y un pin está flotando por accidente . Cuando haga esto, asegúrese de usar mediciones almacenadas, si tiene una fuga grande en su dispositivo al tomar los datos, puede hacer una montaña de un grano de arena durante la prueba. Además, nunca te olvides de las dominadas, son pequeños cerdos de poder si no tienes cuidado.
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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 el dispositivo está funcionando) es normal saber el consumo de energía para dormir (y eso es lo que has hecho, pero sugeriría mídalo 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 mayores corrientes, debe intentar medir la energía consumida por el dispositivo durante su estado activo. También puede hacer esto con la placa de pruebas, ya que lo que necesita es una medida de la corriente promedio absorbida y el tiempo que el dispositivo está encendido (~ 10s).
Entonces puedes sumar tus energías (o Ah, como desees), sin preocuparte por el tiempo superpuesto.
Pero, ahora mismo a partir de una medición de este tipo, no confíe demasiado en los valores dados por la hoja de datos e intente si su diseño es capaz de garantizar ese valor; por ejemplo, verificaría con precisión todos los pines de salida de su microcontrolador para evitar fugas no deseadas debido a las interfaces DIO, y tal vez tenga que trabajar también con los dominios de alimentación del microcontrolador. ¡Buena suerte!
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