Theo dõi tuổi thọ pin trên mạch PIC


10

Tôi có một mạch nhỏ sử dụng chip vi điều khiển PIC18F14F50 đang ghi dữ liệu vào chip EEPROM bên ngoài qua giao diện i2c (sau đó tôi có thể đọc lại qua giao diện USB). Một mẫu được ghi lại cứ sau 15 phút và không cần phải được định thời chính xác.

Sẽ ổn nếu các mẫu bị bỏ lỡ hoặc sai thời gian trong khi pin đang được thay đổi, nhưng sẽ không tuyệt vời nếu pin hết hạn và không có dữ liệu nào được ghi lại trong vài ngày cho đến khi có người thông báo.

Vì vậy, tôi muốn cảnh báo người dùng khi pin yếu trong nhiều thời gian để họ thay thế chúng. Dòng điện trung bình dưới 2mA và tôi đang chạy từ 3 pin kiềm AA nối tiếp để cung cấp 4,5vol vì vậy tôi hy vọng chúng sẽ tồn tại trong một số ngày.

Nhưng tôi đang tự hỏi làm thế nào để phát hiện ra rằng pin yếu? Tôi đoán điện áp sẽ giảm khi pin hết tuổi thọ. Tôi nghĩ rằng PIC này có điện áp tham chiếu 1.024v để tôi có thể phân chia điện áp cung cấp và cung cấp cho đầu vào tương tự và khi điện áp chia giảm xuống dưới đó sẽ kích hoạt cảnh báo.

Nhưng tôi không biết đủ về pin để biết nó sẽ hoạt động tốt như thế nào? Và tôi không biết nên chọn loại điện áp nào cho thấy có lẽ còn 10-20% pin. Điều đó thậm chí sẽ làm việc ở tất cả? Có một cách tiếp cận tốt hơn?

Điều này không cần phải chính xác chút nào, tôi chỉ muốn đưa ra một cảnh báo tốt trong nhiều thời gian mà không khiến mọi người phải vứt bỏ pin mà vẫn còn sự sống trong đó.

Vì mức sử dụng hiện tại của tôi khá ổn định, liệu một bộ đếm thời gian đơn giản có hợp lý không nếu tôi có thể tính được thời lượng pin trung bình là bao lâu và sau đó chọn 85% thời gian đó trước khi tôi đưa ra cảnh báo? Hay thời lượng pin thay đổi nhiều hơn thế?

Bất cứ suy nghĩ nào cũng được chào đón.


1
PIC của bạn cần điện áp gì để hoạt động?
Kortuk

1
Bạn nghĩ gì nhiều thời gian.
Kortuk

Nó vẽ bao nhiêu hiện tại?
endolith

Câu trả lời:


5

Đầu tiên, hãy để tôi nhận xét về mạch hẹn giờ. Điều này sẽ hoạt động, miễn là pin của bạn đều có cùng độ tuổi và được giữ trong cùng điều kiện. Trong 6 tháng khi bạn vẫn đang sử dụng và pin của bạn đã hết 6 tháng, bạn sẽ cần cập nhật bộ hẹn giờ. Giải pháp chức năng, nhưng không phải là giải pháp tốt nhất.

Bạn có thể chia điện áp cho đầu vào của mình bằng mạng điện trở có điện áp đủ cao để không ảnh hưởng đến tuổi thọ của bạn (bạn có thể sử dụng mạng không tải, bạn chỉ cần thay pin thường xuyên hơn). Có một nhược điểm, bạn cần Nạp pin để thấy giá trị thực của tuổi thọ còn lại. Bạn sẽ thấy pin được nạp càng nhiều thì đường cong phóng điện trông giống như một đường. Nó sẽ không bao giờ là một dòng, vẫn sẽ có các pha rõ ràng, nhưng bạn có thể tương quan một cách đáng tin cậy một điện áp pin được nạp với tuổi thọ còn lại của bạn.

Nếu PIC của bạn được bật trong quá trình đo, bạn có thể sẽ có được số đo khá. Có pic dành thời gian đo pin của bạn và nhìn vào đường cong điện áp kết quả cho đến khi thiết bị của bạn chết. Nếu đường cong vẫn tương đối bằng phẳng, và sau đó đột nhiên giảm xuống và pin của bạn chết thì bạn sẽ muốn sử dụng một bóng bán dẫn và điện trở tải để tăng mức vẽ hiện tại trong quá trình đo pin. Có một lượng lớn thông tin về pin trên đại học pin. Thông thường các bộ vi điều khiển không kéo đủ dòng để có được một đường cong bị dốc toàn bộ (tôi đã thấy vấn đề này với uC công suất cực thấp như MSP430). Bạn có thể sẽ ổn với chỉ PIC của bạn chạy.

Nghiên cứu về hóa học pin AA đã đưa ra một số kết quả. Có vẻ như chúng cho thấy đường cong phóng điện khá phẳng với dòng điện thấp (<500 mA). Điều này có nghĩa là bạn có thể sẽ muốn một mạch phóng điện trở kết hợp với một bóng bán dẫn để cho phép các phép đo điện áp có giá trị hơn.

Xin vui lòng tha thứ cho tôi nếu điều này không đủ rõ ràng. Nếu bạn bình luận và câu hỏi hoặc đề xuất tôi sẽ cập nhật nó.


thông tin thêm cụ thể cho AA đã được thêm vào.
Kortuk

Nếu bạn chỉ quan tâm đặc biệt đến việc bắt đầu thất bại, bạn có thể theo dõi sự thay đổi phóng điện cuối cùng đó vào cuối và thời điểm nó bắt đầu sử dụng cảnh báo.
Kortuk

Cảm ơn vì điều này và các câu trả lời khác, nó đã cho tôi đủ để đọc về :)
John Burton

Nếu bạn sẵn sàng chấp nhận lỗi trong thời gian để thay thế pin, bạn sẽ có thể sử dụng bộ hẹn giờ và chỉ cần hiệu chỉnh lại cho pin mới cứ sau vài tháng.
Kortuk

5

Có, điện áp pin sẽ giảm, nhưng mức giảm nhỏ, giả sử là nửa volt:

văn bản thay thế

Nếu bạn sử dụng bộ chia điện áp để đưa điều này vào phạm vi ADC, bạn cũng sẽ chia phạm vi đó. Tôi đoán điều này vẫn có thể đo được với ADC trực tiếp. 5 V / (2 ^ 10) = 0,005 V, với sai số ± 3 LSb và sai số khuếch đại, vậy vẫn còn một số mức đo giữa đầy đủ và trống?

Để đo chính xác việc sạc và xả pin, mọi người hãy ghi lại mức độ dòng điện được rút ra với điện trở cảm nhận dòng điện và quyết định rằng pin yếu sau khi một lượng sạc nhất định đi qua. Nếu số lần rút hiện tại của bạn tương đối ổn định, thì có, bạn chỉ cần sử dụng bộ đếm thời gian để làm điều tương tự. Chạy nó vài lần, đo lượng thời gian cho đến khi bạn coi pin đã hết, và sau đó sử dụng đồng hồ bấm giờ trong tương lai để đoán khi nào nó sắp chết. Bạn đang sử dụng pin mới mỗi lần?


1
sử dụng IC giám sát sạc thực sự chỉ được yêu cầu khi sử dụng các hệ thống có sạc và xả với dung lượng rất lớn. Tôi đã sử dụng phương pháp theo dõi điện áp với ADC 10 bit và nó đã hoạt động rất tốt. Phần quan trọng của hệ thống là nạp Pin.
Kortuk

1
phương pháp hẹn giờ không phải là giải pháp lâu dài tốt, điều kiện tuổi và nhiệt độ của pin ảnh hưởng lớn đến việc sạc. Gần đây chúng tôi đã mua pin 2k từ một nhà cung cấp ở Mỹ và họ đã mua rõ ràng từ nhà cung cấp Trung Quốc một năm trước, vì chúng hoạt động kém hơn đáng kể so với các batters kiểm soát nhiệt độ 3 năm tuổi của chúng tôi và không so sánh với pin mới.
Kortuk

Hình ảnh đó ở mức Xả 100mA, nếu bạn tăng phóng điện, điện áp đi theo một đường cong tuyến tính hơn. bạn cũng thấy sự sụt giảm cuối cùng sớm hơn và có thể bật thông báo và ngừng kiểm tra pin để kéo dài tuổi thọ.
Kortuk

@Endolith - Nguồn của bạn trên hình ảnh đó là gì? Chú thích kiềm của Energizer: data.energizer.com/PDFs/alkaline_appman.pdf có một đường cong tương tự (Chúng là thời gian so với điện áp, thay vì sạc so với điện áp, xem hình 12 trang 10), nhưng sự sụt giảm dần dần. Đặc biệt nếu thiết bị được cung cấp bởi bộ điều chỉnh tuyến tính, việc giảm điện áp sẽ không ảnh hưởng đến thiết bị quá nhiều.
Kevin Vermeer

Bạn có ý nghĩa gì bởi "dần dần"? Đồ thị của họ trông dốc hơn một chút với tôi.
endolith

2

Tôi nghĩ rằng cách duy nhất để giám sát một hệ thống như thế là một kiểu sắp xếp giống như cơ quan giám sát: Có một số hệ thống khác, được cấp nguồn riêng , thỉnh thoảng kiểm tra hệ thống (hoặc chờ tín hiệu) và nếu nó không phản hồi, hãy cảnh báo.

Bạn cũng có thể sử dụng hệ thống riêng biệt đó để kiểm tra pin thay thế. Nó sẽ không bị pin chính bị chết, điều này sẽ giết chết bất kỳ hệ thống giám sát nào đang hết pin chính. Nếu bạn có thể sắp xếp một màn hình pin sẽ chạy trên một pin nhỏ như pin đồng xu và đảm bảo rằng nó sẽ tồn tại lâu hơn pin chính, điều đó sẽ thực hiện công việc.

Nếu bạn không muốn hoặc không thể có nguồn năng lượng thứ hai, các ý kiến ​​khác dường như chứa các đề xuất rất tốt để tự giám sát.


Đó chắc chắn là cách mạnh mẽ nhất. Hệ thống khác hầu như không phải hoạt động: Chỉ cần đặt pin cao trên hệ thống được xem, đặt ngắt trên trình theo dõi và chuyển sang chế độ ngủ sâu. Sau đó, khi nó thay đổi, bắt đầu phát ra tiếng bíp (hoặc bất kể tín hiệu là gì) cứ sau 5..10..30..60 phút, v.v.
Kevin Vermeer

Điều đó sẽ không thực sự hiệu quả với tôi, nó sẽ thông báo cho tôi một khi đã quá muộn để thay pin kịp thời chứ không phải trước đó.
John Burton

Vì vậy, có lẽ bạn sẽ phải theo dõi pin.
XtL

2

Bạn có thể có được tham chiếu điện áp chính xác hơn nhiều với op amp (sử dụng một pin có pin kích hoạt, để có thể dễ dàng tắt nó), và chỉ cần điều chỉnh mạch của bạn đến phạm vi điện áp bạn muốn đo: 0V ở mức 0,8V, và 3,3V ở 1,1V. Nếu nó bão hòa, bạn biết rằng bạn đã có nhiều khoản phí và dường như bạn không cần một màn hình, chỉ là một báo động.

Ngoài ra, hãy chắc chắn rằng bạn đo nhiều lần (hoặc sử dụng điện trở cảm giác hiện tại), thay vì giả sử rằng điện áp giảm là do pin sắp chết. Không phải vậy - điện áp pin phụ thuộc vào cả dòng xả và điện tích còn lại. Một đột biến hiện tại có thể gây ra sự sụt giảm lớn về điện áp, nhưng pin sẽ phục hồi khi được tháo ra. Xem hình 9 của bảng dữ liệu kiềm của Energizer.


Cuối cùng tôi đã làm một vài điều khác nhau. Tôi đã lập trình lại phần mềm để đặt vi điều khiển ở chế độ ngủ đúng cách giữa các mẫu giúp giảm mức tiêu thụ điện trung bình. Pin tôi sử dụng vẫn có điện áp đo được hơn 90% so với pin ban đầu sau khoảng 2 tháng. Tôi đã đặt mức khoảng 80% để báo hiệu pin yếu. Tôi nghĩ họ vẫn còn 50% hoặc hơn, nhưng điều đó sẽ cho tôi nhiều thời gian để thay đổi chúng
John Burton

Oh! Tôi không nhận ra bạn đã không làm điều này rồi - và vâng, chế độ ngủ là một điều tuyệt vời.
Kevin Vermeer

0

Nếu có thể, hãy đo điện áp của pin AA kiềm ngay sau khi nó được nạp bởi tải thông thường (thiết bị) của bạn và bạn đã dừng dòng tải, khi pin giảm xuống dưới 0,9V trên mỗi pin AA, pin của bạn đã cạn. Tôi làm điều này là nhiều sản phẩm tôi thiết kế và nó hoạt động hoàn hảo. Pin kiềm thông thường sẽ phục hồi sau khi tải đã được gỡ bỏ nhưng việc này cần có thời gian tùy thuộc vào dòng tải. Đôi khi điều này có thể là vài phút hoặc thậm chí vài giờ tùy thuộc vào nhiệt độ và tải hiện tại. Đo nó trong khi sử dụng ổn định với một dòng điện nhỏ, bạn sẽ phải có điện áp cao hơn tùy thuộc vào dòng điện của bạn nhưng thông thường 1.2V là ổn đối với một thiết bị chỉ sử dụng 5mA.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.