ตรวจสอบอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในวงจร PIC

ฉันมีวงจรขนาดเล็กโดยใช้ชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC18F14F50 ซึ่งกำลังบันทึกข้อมูลลงในชิป EEPROM ภายนอกผ่านอินเทอร์เฟซ i2c (ซึ่งฉันสามารถอ่านได้ในภายหลังผ่านอินเตอร์เฟส USB) ตัวอย่างหนึ่งรายการจะถูกบันทึกทุก ๆ 15 นาทีและไม่จำเป็นต้องจับเวลาอย่างแม่นยำ

มันก็โอเคถ้าตัวอย่างจะพลาดหรือผิดพลาดในขณะที่มีการเปลี่ยนแบตเตอรี่ แต่มันไม่ดีถ้าแบตเตอรี่หมดอายุและไม่มีการบันทึกข้อมูลเป็นเวลาหลายวันจนกว่าจะมีคนสังเกตเห็น

ดังนั้นฉันต้องการเตือนผู้ใช้เมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อยในเวลาที่พวกเขาจะเปลี่ยน ค่าเฉลี่ยปัจจุบันต่ำกว่า 2mA และฉันใช้แบตเตอรี่อัลคาไลน์ขนาด AA 3 ก้อนในซีรีย์เพื่อให้ 4.5 โวลต์ดังนั้นฉันคาดว่าจะใช้งานได้นานหลายวัน

แต่ฉันสงสัยว่าจะตรวจสอบว่าแบตเตอรี่เหลือน้อยได้อย่างไร ฉันเชื่อว่าแรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่อแบตเตอรี่หมดอายุการใช้งาน ฉันคิดว่า PIC นี้มีแรงดันอ้างอิง 1.024 โวลต์ดังนั้นฉันสามารถแบ่งแรงดันและจ่ายให้กับอินพุตแบบอะนาล็อกและเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่แบ่งแล้วลดลงต่ำกว่านั้นจะเป็นการเตือน

แต่ฉันไม่รู้เกี่ยวกับแบตเตอรี่เพียงพอที่จะรู้ว่ามันจะทำงานได้ดีแค่ไหน? และฉันไม่รู้ว่าจะเลือกแรงดันไฟฟ้าแบบไหนที่จะบ่งบอกว่าแบตเตอรี่อาจเหลือ 10-20% มันจะใช้งานได้จริงเหรอ? มีแนวทางที่ดีกว่านี้ไหม?

สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องแม่นยำเลยฉันแค่ต้องการให้การเตือนที่ดีในเวลามากมายโดยไม่ให้ผู้คนทิ้งแบตเตอรี่ที่ยังมีชีวิตเหลืออยู่

เนื่องจากการใช้งานในปัจจุบันของฉันค่อนข้างคงที่ตัวจับเวลาธรรมดาจะสมเหตุสมผลถ้าฉันสามารถคำนวณว่าแบตเตอรี่จะใช้งานได้นานเท่าใดโดยเฉลี่ยแล้วเลือก 85% ของเวลานั้นก่อนที่ฉันจะเตือน หรือแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานที่แตกต่างกันไปกว่านั้น?

ความคิดใด ๆ ที่จะได้รับการต้อนรับ

ก่อนอื่นให้ฉันแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับวงจรจับเวลา สิ่งนี้จะทำงานได้ตราบใดที่แบตเตอรี่ของคุณมีอายุเท่ากันและเก็บไว้ในสภาพเดียวกัน ใน 6 เดือนเมื่อคุณยังคงใช้งานอยู่และแบตเตอรี่ของคุณมีอายุมากกว่า 6 เดือนคุณจะต้องอัพเดตตัวจับเวลา ฟังก์ชั่นการแก้ปัญหา แต่ไม่ใช่ที่ดีที่สุด

คุณสามารถแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับอินพุตของคุณด้วยเครือข่ายตัวต้านทานที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงพอที่จะไม่ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของคุณ (คุณสามารถใช้เครือข่ายที่โหลดคุณเพียงเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยขึ้น) มีหนึ่งที่จับคุณต้องโหลดแบตเตอรี่เพื่อดูคุณค่าที่แท้จริงของชีวิตที่เหลืออยู่ คุณจะพบว่ายิ่งแบตเตอรี่มีประจุมากเท่าไหร่เส้นโค้งคายประจุก็จะดูเป็นเส้นมากขึ้นเท่านั้น มันจะไม่เป็นเส้นเดียว แต่จะยังคงมีเฟสชัดเจน แต่คุณสามารถเชื่อมโยงแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่โหลดกับชีวิตของคุณ

หากเปิดใช้ PIC ในระหว่างการวัดคุณอาจจะได้รับการวัดที่เหมาะสม ให้รูปภาพใช้เวลาวัดแบตเตอรี่ของคุณและดูที่กราฟแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจนกว่าอุปกรณ์ของคุณจะตาย หากเส้นโค้งค่อนข้างแบนและจากนั้นก็ตกและแบตเตอรี่ของคุณตายคุณจะต้องใช้ทรานซิสเตอร์และตัวต้านทานโหลดเพื่อเพิ่มแรงดึงกระแสระหว่างการวัดแบตเตอรี่ มีข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับแบตเตอรี่ในมหาวิทยาลัยแบตเตอรี่ บ่อยครั้งที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถดึงกระแสได้มากพอที่จะรับส่วนโค้งที่ลาดเอียงไปตลอดทาง (ฉันเคยเห็นปัญหานี้ด้วย uC พลังงานต่ำเป็นพิเศษเช่น MSP430) คุณอาจจะพอใจเมื่อใช้ PIC ของคุณ

การวิจัยเกี่ยวกับเคมีของแบตเตอรี่ AA มีผลบางอย่าง ดูเหมือนว่าพวกเขาจะแสดงเส้นโค้งการปล่อยแบนราบที่มีกระแสต่ำ (<500 mA) นี่หมายความว่าคุณอาจต้องการวงจรจำหน่ายตัวต้านทานควบคู่กับทรานซิสเตอร์เพื่อให้การวัดแรงดันไฟฟ้ามีค่ามากขึ้น

โปรดยกโทษให้ฉันหากนี่ยังไม่ชัดเจนเพียงพอ หากคุณแสดงความคิดเห็นและคำถามหรือข้อเสนอแนะฉันจะอัปเดต

ใช่แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะลดลง แต่การลดลงมีขนาดเล็กพูดครึ่งโวลต์:

ถ้าคุณใช้ตัวแบ่งแรงดันเพื่อให้ได้ค่านี้ในช่วง ADC คุณก็จะหารด้วยเช่นกัน ฉันเดาว่านี่ยังสามารถวัดได้ด้วย ADC โดยตรง 5 V / (2 ^ 10) = 0.005 V, ด้วย± 3 LSb offset และได้รับข้อผิดพลาดดังนั้นยังมีอีกหลายระดับการวัดระหว่างเต็มและว่างเปล่า?

ในการวัดการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่อย่างถูกต้องผู้คนจะเก็บบันทึกจำนวนกระแสไฟฟ้าที่ถูกดึงด้วยตัวต้านทานตรวจจับกระแสไฟฟ้าและตัดสินใจว่าแบตเตอรี่เหลือน้อยหลังจากผ่านการชาร์จจำนวนหนึ่งแล้ว หากการวาดปัจจุบันของคุณค่อนข้างคงที่ใช่คุณสามารถใช้ตัวจับเวลาเพื่อทำสิ่งเดียวกันได้ รันสองสามครั้งวัดจำนวนเวลาจนกว่าคุณจะพิจารณาว่าแบตเตอรีนั้นตายแล้วใช้ตัวจับเวลาในอนาคตเพื่อเดาว่าเมื่อไรจะถึงเวลามรณะ คุณใช้แบตเตอรี่ใหม่ทุกครั้งหรือไม่

ฉันคิดว่าวิธีที่มั่นคงเพียงอย่างเดียวในการตรวจสอบระบบเช่นนั้นคือการจัดเรียงที่เหมือนสุนัขเฝ้าบ้าน: มีระบบอื่น ๆแยกกันขับเคลื่อนตรวจสอบระบบเป็นครั้งคราว (หรือรอสัญญาณ) และหากไม่ตอบสนองแจ้งเตือน

คุณสามารถใช้ระบบแยกต่างหากเพื่อตรวจสอบแบตเตอรี่แทน จะไม่ประสบกับแบตเตอรี่หลักที่ตายซึ่งจะฆ่าระบบการตรวจสอบใด ๆ ที่ทำงานออกจากแบตเตอรี่หลัก หากคุณสามารถจัดเรียงหน้าจอแบตเตอรี่ที่จะทำงานบนแบตเตอรี่ขนาดเล็กเช่นเซลล์แบบเหรียญและรับประกันได้ว่ามันจะอยู่ได้นานกว่าแบตเตอรี่หลักที่ควรจะทำงาน

หากคุณไม่ต้องการหรือไม่มีแหล่งพลังงานสำรองความคิดเห็นอื่น ๆ ดูเหมือนจะมีคำแนะนำที่ดีมากสำหรับการตรวจสอบตนเอง

คุณสามารถรับการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำมากขึ้นด้วย op amp (ใช้อันที่มี pin เปิดใช้งานเพื่อให้สามารถปิดได้อย่างง่ายดาย) และเพียงแค่ปรับวงจรของคุณเป็นช่วงแรงดันไฟฟ้าที่คุณต้องการวัด: 0V ที่ 0.8V และ 3.3V ที่ 1.1V ถ้ามันอิ่มตัวคุณรู้ว่าคุณมีค่าใช้จ่ายมากมายและดูเหมือนว่าคุณไม่จำเป็นต้องมีจอภาพ แต่เป็นเพียงสัญญาณเตือน

นอกจากนี้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณวัดหลายครั้ง (หรือใช้ตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบัน) แทนที่จะสมมติว่าแรงดันไฟฟ้าตกที่เกิดจากแบตเตอรี่ที่กำลังจะตาย ไม่ใช่ - แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับประจุไฟฟ้าและประจุที่เหลืออยู่ เข็มปัจจุบันอาจทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกมาก แต่แบตเตอรี่จะกลับคืนมาเมื่อถอดออก ดูรูปที่ 9 ของแผ่นข้อมูลอัลคาไลน์ของ Energizer

หากเป็นไปได้วัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ AA หลังจากโหลดตามปกติ (อุปกรณ์) แล้วคุณหยุดโหลดปัจจุบันเมื่อลดลงต่ำกว่า 0.9V ต่อแบตเตอรี่ AA แบตเตอรี่ของคุณจะหมด ฉันทำสิ่งนี้เป็นผลิตภัณฑ์มากมายที่ฉันออกแบบและใช้งานได้สมบูรณ์ แบตเตอรี่อัลคาไลน์ปกติจะกลับคืนมาหลังจากที่นำโหลดออก แต่ต้องใช้เวลาขึ้นอยู่กับโหลดปัจจุบัน บางครั้งอาจเป็นนาทีหรือเป็นชั่วโมงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและโหลดปัจจุบัน การวัดค่าในระหว่างการใช้งานอย่างต่อเนื่องกับกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กคุณจะต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นโดยขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าของคุณ แต่โดยปกติแล้ว 1.2V ก็โอเคสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้เพียง 5mA