Comments 22
Заявленная ёмкость используемого в радиодатчике литиевого аккумулятора составляет 2400 мАч
Вы это значение используете в дальнейших расчетах. А КПД преобразователя DC/DC учитывается?
В статье представлен подход, который вызывает некоторые вопросы. Вместо того чтобы установить собственный передатчик для долговременной телеметрии, испытать различные элементы питания и вложить ресурсы в исследования, используются недорогие некалиброванные платы, а проводимые расчеты могут иметь сомнительную точность. Это поднимает вопрос: насколько эффективен этот метод по сравнению с другими подходами? Например, использование мультиметра AX-178 с пятью знаками точности, функцией true RMS и гальванически изолированным интерфейсом RS-232 для телеметрии могло бы обеспечить более надежные данные.
С другой стороны, маркетологи хорошо осведомлены о характеристиках конкурентов. Опираясь на свой опыт и знания рынка, они могут более точно оценить реалистичность технических параметров. Независимо от того, лучше или хуже ваши показатели, они способны определить, завышены ли они или имеются ли недостатки в разработке.
Для достоверного измерения потребления таких устройств, нужно проводить измерения минимум сотни тысяч раз в секунду с разрешением минимум 16 бит, поскольку в разных режимах работы трансмиттера (сон, просыпание, стабилизация частоты, включение передатчика, передача) ток разный и отличается в десятки тысяч раз. Упомянутый вами мультиметр такими возможностями не обладает.
Я при настройке трансмиттера использовал электролитический конденсатор - с ним результат виден быстрей. Начинал с десятка пиков в приёмнике на сыром коде по даташиту и, оптимизируя задержки и порядок выполнения команд, постепенно увеличил число посылок в несколько раз.
К сожалению, реальные батареи 10 лет не работают.
Видимо, можно доверять полученным значениям с точностью в 10...15%.
... с погрешностью в 10...15%
Ресурс батарейки зависит не только от среднего тока потребления , но и от величины импульсного тока. Чем больше импульсы тока тем меньше ресурс, при одинаковом среднем токе потребления.
При расчете ресурса аккумулятора надо учитывать число циклов заряда-разряда.
Я при разработке чего-то похожего, в конце-концов, пришел к замене PWM DC-DC на микромощный LDO, что позволило и упростить схемотехнику и уменьшить, собственно, потребление в ждущем режиме. Ну и лакировать плату обязательно.
Я пошел дальше. Просто убрал преобразователь. Это ещё больше экономит батарею. Но нужно искать толерантные к напряжению контроллеры.
С опытным радиодатчиком проводились испытания без преобразователя и с преобразователем. Выигрыш во втором случае был очевидным. В документации на низкопотребляющие микроконтроллеры даже приводятся соответствующие кривые/таблицы - зависимость потребления от напряжения питания. При снижении напряжения до 2,2 В, общий потребляемый ток снизился ощутимо.
Допускаю, что в вашем случае общая "энергетика" лучше без преобразователя, ведь всё зависит от конкретной схемотехники.
Разные датчики требуют питания 3,3в у передатчиков при пониженном питании мощность уменьшается квадратично, возникает проблема согласования логических уровней 3.3 и 2.2в. Может снизить тактовую частоту проще чем питание. И ещё, в микропотребляющих устройствах работающих 1 год и более, нет смысла применять литиевые аккумуляторы. С напряжением 4,2в много проблем т.к. многие чипы требуют не более 3.6в. С батарейками 1,5в х2 может оказаться проблем меньше. Действительно, всё зависит от конкретной схемотехники.
Тут описывается именно первичный элемент, то есть обычная литиевая батарейка. Я уже писал, что на литий-тионилхлоридных элементах (это не аккум) вполне можно отработать лет 5-7 (в моем случае), а возможно и дольше. И они вполне неплохо работают на не сильно больших морозах (- 5-10 Цельсия) и в не сильно большую жару. И у них как-раз, ну прям как на заказ, - 3,6В. Вот только дорогие они.
Проблема преобразователей потеря 0.2-0.5 вольт, которые рассеиваются на стабилизаторе с мощностью dv*i. В общем то какая разница где мощность рассеется на стабе или на контроллере? А на напряжении близком к оптимальному не будет этого лишнего потребления. И в целом контроллер будет работать дольше. Я не видел rail-to-rail ldo, когда делал свой проект. Литиевая батарея нормально работает до 2.8 вольт. Атмега 328 настроенная на 8мгц устойчиво работает до тех же 3 вольт. Те из-за ldo она будет отрубаться сильно раньше. На stm 32 чуть хуже. Там очень важно иметь напряжение в районе 3.3. Но для чего то очень экономичного и без радио до сих пор atmega/attiny актуальны. А если радио, то я всегда думаю о чем то с zigbee.
На stm 32 чуть хуже.
С какого перепугу? Из дейташита STM32G030*: " Voltage range: 2.0 V to 3.6 V ". Куда той атмеге...
В описываемом мною проекте стоит LDO с падением напряжения менее 0,1В по факту (полевик как регулирующий элемент). Точнее не скажу, забыл, а сама конструкция давно сдана.
Так что - или все написанное вами не проверено лично или что-то, ну непонятно откудова взято.
Я обычно использовал 78xx или похожие. Не знал, что сейчас есть ldo на полевиках. Pwm то полно таких. Я же так и написал, что не видел rail-2-rail полевиков.
Да и остальное остаётся. Линейный стаб на то и линейный, что на нём рассеивается вся мощность. Поэтому я сомневаюсь, что с ним может быть эффективнее. Да и на работу самой микросхемы что-то тратиться. И сколько это на хз. Непонятно. Но на полевике, конечно, можно сделать что близкое к нулю.
Вот с 3.6->3.3 возьмите и сравните энергетический баланс между Buck и LDO. Будете весьма озадачены. В моем случае было потребление в спящем режиме 20 мкА постоянно + импульс 5 мкс раз в 180-400 мс до 7 мА для PWM + КПД не равен 100% (~85-88) и LDO с менее чем 3 мкА. Что давало ~125 мкА*с для PWM и ~3 мкА*с для LDO. В режиме обмена - там по потерям больше у LDO, но обмен 1 раз в 15 минут и общий баланс не в пользу PWM. И у меня рабочее напряжение 3.0В при питающем 3.6В. При рабочем 3.3В Buck может вполне проиграть подчистую.
В моем случае было необходимо стабильное питание в 3.0В. Поэтому или понижайка с байпасом или LDO. Энергетически LDO оказался выгоднее.
А в чем новизна? Сегодня многие RF трекеры на различных частотах, транспондеры и прочие автономные дивайсы несут на себе вполне достаточные функции мониторинга состояния бортового источника питания с учетом минимальных напряжений источника, та же медицина (встроенные кардиостимуляторы).
Оценка токопотребления батарейных радиоканальных устройств