Resulta que Casio ofrece un puñado de relojes de pulsera con "10 años de duración de la batería" . La afirmación es que gracias a "una tecnología avanzada" la duración de la batería en esos relojes se extiende a diez años.
Ahora, si observa diferentes modelos, verá que son bastante complicados y, por lo tanto, probablemente consumen energía; por ejemplo, el modelo AW-80-1AV tiene una pantalla y manos de cristal líquido y también tiene iluminación LED y una alarma sonora.
Primero pensé que tal vez la batería es la clave. El modelo AW-80-1AV se ejecuta en CR2025. La hoja de datos Energizer CR2025 especifica que esta batería tiene un voltaje de salida nominal de 3 voltios y una capacidad nominal de 163 mAh, por lo que almacena 0,489 voltios-amperios-hora de energía.
A modo de comparación, el modelo básico típico de Swatch funciona aproximadamente tres años con una batería de óxido de plata Renata 390 (SR1130SW) que tiene un voltaje de salida nominal de 1,55 voltios y una capacidad nominal de 60 mAh, por lo que almacena 0,093 voltios-amperios-hora de energía.
Entonces CR2025 almacena aproximadamente cinco veces más energía, pero el modelo básico de Swatch solo tiene manos: sin pantalla digital, sin iluminación, sin alarma, por lo que probablemente consuma menos energía.
Claramente debe haber algo más que una batería más grande que hace posible una vida útil de la batería de 10 años.
¿Cómo es posible la duración de la batería de 10 años en un reloj de pulsera que consume bastante energía?
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Respuestas:
10 años = ~ 87650 horas.
Un drenaje de 1 uA requerirá 87.75 mAh en 10 años.
Con una degradación de la vida útil que está lo suficientemente cerca de
= 10 mAh / uA / año o
= 100 mAh / uA / 10 años
Entonces su batería de 163 mAh citada suministrará 1.63 uA de media.
La tecnología, el tamaño y la suerte pueden hacer que digas 5 uA.
Hay 86400 segundos / día. Hay 1440 minutos / día.
Encontrará que, por ejemplo, el uso de alarmas está muy restringido en el uso permitido para obtener 10 años. Si 1 uA del drenaje es para uso de alarma, entonces obtiene 24 uA.hr / día o 86400 segundos u 86 segundos. Eso es aproximadamente 240 mW segundos a 3 V. O digamos 5 x 50 mW x 1 segundo ráfaga / día.
Un LED puede proporcionar una amplia iluminación a 1 mA. Úselo 5 veces / día x 1 segundo = 5 mA.seg = 5000 uA.seg o "solo" 5000/86400 = 0.06 uA drenaje medio. Aumente según lo deseado y permitido.
¿Puedes pasar un tiempo manteniendo IC en say 1 uA?
Probablemente si.
Así que, en general, todo cae en el área de "teóricamente posible si realmente, realmente, muy inteligente y cuidadoso".
Se puede esperar que Casio sea bastante inteligente ahora.
Tenga en cuenta que si se está utilizando algún tipo de recolección de energía, entonces todas las apuestas están activas. Cosechar una uA o pocos sonidos factibles.
EJEMPLO DEL MUNDO REAL:
Hay muchos otros
En septiembre de 2012, el usuario Hli comentó:
El enlace que proporcionó ahora está roto, así que:
La familia EFM32 "Gecko" son microcontroladores Cortex ARM M0 +, M3, M4 de Silabs
Búsqueda Silabs EFM32
Gecko Maravilla
EFM32 ™ Wonder Gecko Microcontrolador ARM® Cortex®-M4 de 32 bits La familia EFM32 ™ Wonder Gecko Microcontrolador (MCU) de 32 bits Wonder Gecko de Silicon Labs incluye 60 dispositivos basados en el núcleo ARM® Cortex®-M4, que proporciona un conjunto completo de instrucciones DSP e incluye una FPU de hardware para un rendimiento de cómputo más rápido.
Las MCU Wonder Gecko cuentan con hasta 256 kB de memoria flash, 32 kB de RAM y velocidades de CPU de hasta 48 MHz. Las MCU incorporan la tecnología Gecko altamente diferenciada para minimizar el consumo de energía, incluida una gama flexible de modos de espera y suspensión, periféricos inteligentes que permiten a los diseñadores implementar muchas funciones sin activación de CPU y corriente de espera ultrabaja. Con el consumo de energía activo y en espera más bajo, Wonder Gecko es la MCU Cortex-M4 más amigable con el mundo.
Otras variantes xxx-Gecko M0 +, M3, M4
Digikey listados de "Gecko" - legión
El costo más bajo en cientos con LCD EFM32TG822F32-QFP48T $ US2.03 / 100 Digikey
Modo útil de menor potencia con funcionamiento RTC - EM2 - sueño profundo
En EM2, el oscilador de alta frecuencia está apagado, pero con el oscilador de 32.768 kHz en funcionamiento, los periféricos seleccionados de baja energía (LCD, RTC, LETIMER, PCNT, LEUART, I 2C, LESENSE, OPAMP, WDOG y ACMP) todavía están disponibles. Esto proporciona un alto grado de funcionamiento autónomo con un consumo de corriente tan bajo como 1.0 µA con RTC habilitado. También se incluye el reinicio de encendido, la detección de caída de voltaje y la retención completa de RAM y CPU.
EM1 - dormir
En EM1, la CPU está inactiva y el consumo de energía es de solo 51 µA / MHz. Todos los periféricos, incluidos DMA, PRS y sistema de memoria, todavía están disponibles
EM0 - corriendo
En EM0, la CPU se está ejecutando y consume tan poco como 150 µA / MHz , cuando se ejecuta el código desde la memoria flash. Todos los periféricos pueden estar activos.
Por lo tanto, ejecutar en EM0 durante 1 ms / s agrega 0.15 uA a la carga en espera de EM2.
En general, operar en EM2 a aproximadamente 1 uA promedio más EM0 según sea necesario permitiría alcanzar el objetivo de ejemplo de 10 años / 163 mAh.
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Recolección de energía:
La vibración y el movimiento pueden ser posibles fuentes de energía.
Un panel solar fotovoltaico / panel solar de silicio parece viable.
En términos generales, la potencia disponible es de 150 vatios / m ^ 2 a 1 sol = 100,000 lux.
Un "panel" de 10 mm x 10 mm a 10 lux en esas clasificaciones proporcionaría ~ = 150 vatios x (0.01mx 0.01m) x 10lux / 100000lux = 15 microvatios.
10 lux es luz tenue de la habitación, en el nivel donde el color se desvanece en monocromo. ¡Oscuro!
Si ese nivel de sensibilidad se puede mantener a niveles de luz tan bajos (como es posible con otras 'químicas'), la potencia de la luz parece viable.
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¿Quizás esos relojes usan algún tipo de sistema de recolección de energía para recargar una batería recargable?
Un reloj de cuarzo automático tiene un mecanismo de recolección de energía que, como un reloj mecánico automático, extrae pequeñas cantidades de energía de los movimientos cotidianos de la persona que lo usa.
Un reloj con energía solar utiliza una pequeña célula solar para extraer energía de la luz ambiental. (Incluso la luz interior, mucho más tenue que la luz solar, es adecuada para mantener el reloj en funcionamiento).
Escuché que tales relojes generalmente funcionan normalmente durante un día más o menos cuando se cortan de la alimentación externa (se quitan de la muñeca, se colocan en una habitación oscura, etc.). Luego entran en un estado de baja potencia donde todo está apagado, excepto el tiempo interno: la pantalla LCD se queda en blanco, las manos se detienen. El reloj tiene una reserva de energía que puede mantener la sincronización interna durante al menos un mes; Un fabricante afirma que tiene relojes con una reserva de marcha de 4 años. Luego, cuando lo levantas y lo sacudes, la batería comienza a cargarse y las "manos girarán mágicamente para coincidir con la hora actual". ( a ).
¿Está buscando información detallada sobre cómo es posible construir dispositivos electrónicos con un consumo de energía extremadamente bajo? Entonces podría disfrutar leyendo las notas de Jeelabs sobre electrónica de baja potencia ( b ). Un JeeNode ha funcionado durante más de 2 años con una sola carga de batería (cargada el 21 de agosto de 2010; sigue funcionando y sigue contando el 15 de septiembre de 2012). ( c )
¿O estás buscando técnicas para evitar que una batería falle prematuramente? Si bien la recarga de una batería muchas veces durante 10 años es "más fácil" que intentar que una célula primaria dure 10 años, no lo hace "fácil". Compré nuevas baterías recargables para varios dispositivos electrónicos de consumo cuando la batería recargable original se agotó en menos de 5 años, no solo agotada, sino completamente agotada. (Lo que hace que esto sea especialmente frustrante es cuando el equipo de 5 años usa baterías que tienen una forma especial que detuvo la producción hace años y ahora no están disponibles, y sospecho que todas las nuevas y brillantes baterías de formas extrañas tampoco estarán disponibles en 5 años. ) Cómo evitar que las baterías fallen prematuramente sería una buena pregunta por separado: ojalá supiera la respuesta.
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La clave aquí es que no tiene barrido de segunda mano. La manecilla de minutos se incrementa solo una vez cada 20 segundos y ese es el único movimiento que le ocurre a las manos.
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