การใช้พลังงานเชิงทฤษฎีของฉันของ avr นี้ถูกต้องหรือไม่?


12

หลังจากได้รับแรงบันดาลใจจากสัญญาณเตือนความมืดที่เรียบง่ายจากATMEGA 168ที่มีอายุการใช้งานทางทฤษฎีนาน 3 ปีสำหรับแบตเตอรี่ที่ใช้โหมดนอนหลับฉันจึงตัดสินใจทำสิ่งที่คล้ายกันของตัวเอง (ปลุกปลุกโดยใช้ oscillator เพื่อความแม่นยำ เบา)

ความสับสนของฉันคือวิธีการคำนวณอายุการใช้งานแบตเตอรี่ (ดูส่วน "การคำนวณเวลาสดของแบตเตอรี่") ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจคำนวณเอง

เห็นได้ชัดว่า AVR อยู่ที่ 1.8V ในโหมดปิดเครื่องใช้พลังงาน 0.1µA ในโหมดแอ็คทีฟ 250µA สมมติว่าออสซิลเลเตอร์ภายนอก 1MHz ( แผ่นข้อมูลที่นี่ )

ตอนนี้แบตเตอรี่ AA บางตัว (ในอุดมคติ) อาจมี 1200 mAh ดังนั้น

1200 / 0.001 / 24 / 365 = ~137 years standby life time
1200 / 0.250 / 24 / 365 = ~0.5 years active life time

สมมติว่าตัวต้านทาน piezo ของฉัน + ตัวต้านทานซีรีย์ 10k มีค่ารวม 5 mA ฉันอาจเฉลี่ยการใช้งานปัจจุบันเป็นรายชั่วโมง

5mA * 10 (second alarm)? / 6 (intervals of 10) / 60 (in to hours) = ~0.138mAh
0.250mA (active current) * 10 / 6 / 60 = ~0.00694 mAh

ผลลัพธ์ที่ได้คือการเพิกเฉยต่อสถานะพลังงานที่แอ็คทีฟทับซ้อนกับสถานะการเปิดเครื่อง) ..

1200 / (0.001 + 0.138 + 0.00694) / 24 / 365 = 0.9 years 

คุณช่วยแนะนำข้อบกพร่องที่สำคัญในเรื่องนี้ได้ไหม? สิ่งที่จะเป็นวิธีการคำนวณการดึงปัจจุบันทั้งหมดเมื่อเวลาผ่านไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อแบตเตอรี่ใช้ mAh มากกว่า Wh และแผ่นข้อมูลระบุเฉพาะ "xx uA @ 1.8v" (ไม่ใช่ ~ 4.5VI ใช้) มีวิธีที่ง่ายกว่าในการคำนวณการใช้พลังงานหรือไม่เมื่อสิ่งต่าง ๆ ดึงดูดพลังงานในบางช่วงเวลา (แทนที่จะคำนวณ "ค่าเฉลี่ยต่อชั่วโมง" ของฉัน) ฉันได้ทำไปแล้วหรือยัง?

ฉันดูเหมือนจะชนกำแพงที่ทฤษฎีของโครงการส่วนบุคคล มันแค่สนใจฉันว่ามันจะทำงานได้นานแค่ไหนถ้าฉันออกแบบมันให้ง่ายที่สุด


1
1.8V specd เพราะกระแสไฟที่น้อยกว่าและกำลังแรงที่มากกว่า V. uP เป็น specd ให้ทำงานที่ 1.89V ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปล่อยประจุแบตเตอรี่ด้วยตนเอง Std Nimh ตายไปนานแล้ว LSD nimH และ Alkaline OK รุ่นใหม่ แต่อายุยังน้อย AA ควรจะเป็น >> 1,200 mAh ในเทคโนโลยีปกติ
รัสเซลแม็คมาฮอน

1
@RussellMcMahon เราเปลี่ยนม้วนคุณให้แสดงความคิดเห็นได้อย่างรวดเร็วให้คำตอบที่พื้นฐานและผมเขียนคำตอบที่ยืดยาว :)
Kortuk

@Kortuk - -1: :-) แต่ละคน
รัสเซลแม็คมาฮอน

"ตอนนี้แบตเตอรี่ AA บางตัว (ในอุดมคติ) อาจมี 1200 mAh" - อัลคาไลน์AAอยู่ในช่วง 2,000-2500mAh เท่าที่ฉันรู้
marcelm

คำตอบ:


6

คุณสนิทกันมาก กำลังเฉลี่ยเป็นวิธีที่แม่นยำมากในการทำเช่นนี้เนื่องจากคุณไม่ได้ดึงกระแสไฟฟ้าสูงเช่นนี้ซึ่งความจุที่มีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะผันผวน

แบตเตอรี่แบตเตอรี่และแบตเตอรี่อื่น ๆ

มีหนึ่งคำที่สำคัญมากและนั่นคืออัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่ สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับเคมี แต่สมมติว่าคุณได้ไฮไดรด์โลหะนิกเกิล อัตราการคายประจุเองคือ"20% ขึ้นไปใน 24 ชั่วโมงแรกบวกกับ 4% ต่อวันหลังจากนั้น"ถ้าไม่ใช่อัตราการปลดปล่อยตัวเองต่ำ NiMHซึ่งยังคงปล่อยประมาณ 25% ต่อปี

แบตเตอรี่ลิเธียมมีคุณสมบัติที่ดีที่สุดสำหรับอัตราการคายประจุด้วยตัวเองและประสบการณ์ของฉันสนับสนุนความจริงข้อนี้ ฉันคิดว่ามหาวิทยาลัยแบตเตอรี่มีเว็บไซต์ที่ยอดเยี่ยมสำหรับพูดคุยเกี่ยวกับลักษณะแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันและฉันมักจะแนะนำให้คนที่นั่นเรียนรู้เกี่ยวกับแบตเตอรี่เมื่อพวกเขาเริ่มทำงานกับพวกเขา หากคุณต้องการที่จะเปรียบเทียบราคาจำหน่ายแบตเตอรี่พวกเขามีบทความทั้งหมดถกปรากฏการณ์

นี่เป็นจุดรอบ ๆ แต่ฉันพยายามทำให้จุดนี้เสมอเมื่อคุณวัดแรงดันแบตเตอรี่คุณต้องโหลดมัน สิ่งนี้แตกต่างกันไปตามคุณสมบัติทางเคมี แต่เป็นลิเทียมที่สำคัญที่สุด ฉันมีเพื่อนร่วมงานวางเซลล์เหรียญที่ไม่ดีในอุปกรณ์ของเราและใช้พวกเขาเพราะเซลล์เหรียญแสดงแรงดันไฟฟ้าเกือบเต็มโดยไม่โหลด ภายใต้การโหลดจำนวนเท่าใดก็ได้ (10kohm aprox .2mA) พวกมันแบนราบ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณและคุณ

ในขณะที่คุณกำลังจัดการกับการใช้แผ่นงานผู้ผลิตในกระแสรั่วไหลมีหลายประเด็นที่แตกต่างกันคุณจะต้องจัดการกับข้อมูลจำเพาะเหล่านั้นที่อาจคิดเกี่ยวกับ ที่ใหญ่ที่สุดที่ฉันเคยเห็นคืออินพุตแบบลอย วิศวกรหลายคนจะปล่อยพินที่ไม่ได้ใช้ตามความคิดของอินพุต "เฮ้สิ่งนี้เป็นอันตรายอะไรได้บ้าง" ค่อนข้างน้อยถ้าคุณกำลังพูดถึงไมโครแคม อินพุตแบบลอยจะทำให้ทรานซิสเตอร์เปลี่ยนสถานะอย่างต่อเนื่องและความผันผวนทำให้เกิดความแตกต่างในการดึงพลังงาน ครั้งหนึ่งเราเคยอายุการใช้งานลดลงในผลิตภัณฑ์หนึ่งเนื่องจากเรามีข้อผิดพลาดที่เหลือ 2 พินที่ลอยทำให้กระแสสแตนด์บายเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าใน MSP430 ของเรา คุณต้องผลักหมุดทั้งหมดของคุณออกและปล่อยให้มันอยู่ในสถานะ

มันง่ายที่จะพลาดเมื่อทำการคำนวณเหล่านี้เช่นเวลาปลุก ฉันดูเหมือนจะจำ MSP430 ของเรามีเวลาปลุกไม่สำคัญถ้าคุณทำบ่อยมาก นอกจากนี้ยังมีพัลส์พลังงานขนาดใหญ่ขึ้นในขณะที่มันออนไลน์ RTOS ที่ใช้ในบ้านตัวน้อยของเราต้องลองพิจารณาเรื่องนี้และถ้าการปิดน้อยลง X มิลลิวินาทีก็ข้ามไปด้วย NOP และประหยัดพลังงาน

หากคุณกำลังมองหาผลิตภัณฑ์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานคุณจะต้องมีการเคลือบผิวแบบสม่ำเสมอ น้ำมันในผิวของคุณไม่เป็นปัญหาในทันที แต่เมื่อเวลาผ่านไปมันจะกลายเป็นวัสดุนำไฟฟ้าที่เบาบนกระดานของคุณ การเคลือบแบบ Conformal ช่วยปกป้องบอร์ดของคุณจากผลกระทบด้านดูดเล็กน้อยปัจจุบัน

อ่านหมายเหตุเกี่ยวกับแอพที่พวกเขามีเกี่ยวกับการใช้พลังงานต่ำซึ่งอาจครอบคลุมถึงปัญหาต่างๆเช่นหมุดที่ต้องใช้เป็นเอาต์พุตและข้อเท็จจริงสำคัญและมีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย

สุดท้าย แต่อย่าท้ายสุดอย่าปล่อยให้ตัวเองผ่อนคลายเพราะคุณได้อ่านโน้ตของแอพและทุกอย่างดูโอเคหลังจากใช้ผลิตภัณฑ์มาหนึ่งสัปดาห์คุณต้องทำอย่างที่ clabacchio บอกคุณต้องวัดและตรวจสอบให้แน่ใจ คุณทำการดีบั๊กโค้ดของคุณตามปกตินี่เป็นส่วนหนึ่งของมันคุณต้องตรวจสอบว่าคุณทำผิดพลาดหรือไม่ซึ่งทำให้กระแสของคุณว่างเปล่าเป็น mAs แทนที่จะเป็น uA หรือแม้แต่ถ้าคุณทำในสิ่งที่เราทำ . ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณใช้การวัดแบบบัฟเฟอร์เมื่อคุณทำเช่นนี้หากอุปกรณ์ของคุณมีการรั่วไหลของข้อมูลจำนวนมากคุณสามารถทำให้ภูเขาหลุดออกจากเนินเขาได้เมื่อทำการทดสอบ นอกจากนี้อย่าลืมเกี่ยวกับการดึงพวกมันเป็นหมูน้อยหากคุณไม่ระวัง


20% + 4% ต่อวันนั่นเป็นตัวเลขที่น่าสนใจและน่าเศร้า (นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันไม่เคยซื้อกล้องดิจิตอลที่ต้องใช้แบตเตอรี่ AA)
Al Kepp

@AlKepp คุณสามารถซื้อ AAs ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมได้ฉันเชื่อว่าพวกเขาแค่เสียค่าใช้จ่ายอีกเล็กน้อย
Kortuk

2

ทฤษฎีดูเหมือนถูกต้องฉันจะให้คำแนะนำแก่คุณ: การออกแบบวงจรที่มีรอบการทำงานต่ำมาก (เวลาที่อุปกรณ์ทำงาน) มันเป็นเรื่องปกติที่จะรู้ว่าการใช้พลังงานการนอนหลับ (และนั่นคือสิ่งที่คุณทำไปแล้ว วัดครั้งเดียวที่สร้างขึ้นเพราะฉันเพิ่งค้นพบว่าการออกแบบมีอิทธิพลต่อการรั่วไหลของพลังงานมากแค่ไหน

จากนั้น แต่สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำเช่นเดียวกับที่เกี่ยวข้องกับกระแสที่ใหญ่กว่าคุณควรพยายามวัดพลังงานที่อุปกรณ์ใช้ในระหว่างที่กำลังทำงาน คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้ด้วยเขียงหั่นขนมเนื่องจากสิ่งที่คุณต้องการคือการวัดค่ากระแสดูดกลืนโดยเฉลี่ยและเวลาที่อุปกรณ์เปิด (~ 10 วินาที)

จากนั้นคุณสามารถรวมพลังงานของคุณ (หรือ Ah ตามที่คุณต้องการ) โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับเวลาที่ทับซ้อนกัน

แต่ตอนนี้มาจากการวัดแบบนี้อย่าพึ่งพาค่าที่กำหนดโดยแผ่นข้อมูลมากเกินไปและลองดูว่าการออกแบบของคุณสามารถรับประกันค่านั้นได้หรือไม่ ตัวอย่างเช่นคุณจะตรวจสอบพินเอาต์พุตทั้งหมดของไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณอย่างถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากอินเตอร์เฟส DIO และบางทีคุณต้องทำงานกับโดเมนพลังงานของไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วย โชคดี!

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.