Hardware-Designtipps für batteriebetriebene Geräte

Ich arbeite an einem Prototypprodukt (Wifi-Bewegungssensor), das von einer Batteriequelle gespeist wird, es hat einen Mega328 (Arduino-Bootloader, mit eingeschaltetem Schlafmodus und Wecken bei Unterbrechung und WDT, falls es auflegt), ein PIR Bewegungssensor und ein CC3000-Breakout-Board.

Die Energieeinsparung erfolgt in der Software, aber welchen Batterietyp sollte ich verwenden? Ich habe anfangs 2AA mit dem Aufwärtswandler LT1302-5 verwendet, aber ich denke, es war nicht in der Lage, genug Strom für das CC3000-Modul zu liefern, es konnte den SSID-Scan nicht starten, auch die LED auf dem Breakout-Board wurde etwas gedimmt.

Jetzt denke ich darüber nach, 4AA und einen 5-V-LDO-Regler zu verwenden.

Wie gehe ich vor?, welche anderen Möglichkeiten habe ich, ich brauche 5V, um die Schaltung zu betreiben. Ich habe noch nie ein batteriebetriebenes Projekt entworfen. Sollte ich einen anderen Batterietyp verwenden, vielleicht LiPo?

Spitzenstrom von 150 mA wird gezogen, wenn die Kommunikation läuft, zieht und 10 mA, wenn es schläft. Lassen Sie mich wissen, wenn Sie weitere Details benötigen.
Schaltplan Geben Sie hier die Bildbeschreibung einDer LT1302 IC ist genau wie im Datenblatt gelötet.
Quellcode
https://github.com/hemalchevli/Sketchbook/blob/master/PIR_LP/PIR_LP.ino

So sieht man aus

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Jede Chance, dass Sie Ihren aktuellen Schaltplan hinzufügen könnten, könnte ein kleines Problem mit Ihrer Schaltung sein, das dazu führt, dass sie mehr Strom zieht, als Sie erwarten.
CC3000 kann zeitweise bis zu 300 mA ziehen, vielleicht beim Start. Ich würde mit einem größeren Booster entwerfen.
@ Mark Schaltplan hinzugefügt, @GustavoLitovsky Ich habe diese Spitze nicht gesehen, vielleicht ist mein Multimeter nicht schnell genug, können Sie den größeren Booster-IC vorschlagen?
@HemalChevli: Sie werden es auf einem Oszilloskop nur als Spannungseinbruch sehen, wenn Sie nicht genug Strom zum Gerät haben.
Nur ein allgemeiner Kommentar, dass ein AA gut für ~ 2500 mA/Stunde ist, also werden 2 von ihnen gut für 5000 mA/Stunde sein. Wenn Sie im Schlafmodus derzeit 10 mA verbrauchen, haben Sie eine Akkulaufzeit von etwa 3 Wochen, wenn dies nur im Schlaf erfolgt. Jede tatsächliche Bewegungserfassung und -kommunikation wird dies möglicherweise erheblich verringern. Haben Sie Anforderungen an die Akkulaufzeit?
@Dave - Energie der Zelle (Batterie) ~ + Vbat x mAhbat. Zwei haben 2 x Energie. Wenn Ihre Ergebnisse die Energie verdoppeln, hat die Methode einen Fehler. || Batterien in Reihe addieren Spannung, haben aber die gleiche mAh. (NUR BEISPIEL: 2 x 1,5 V, 2500 mAh Zellen in Reihe = 3 V, 2500 mAh)|| Batterien parallel fügen mAh hinzu, haben aber die gleiche Spannung. (NUR BEISPIEL: 2 x 1,5 V, 2500 mAh parallel = 1,5 V, 5000 mAh).
@HemalChevli - Ihre Spezifikationen sind falsch oder Ihre Schaltung ist falsch. Sie sagen, dass Sie keine Stromspitze gesehen haben, aber Sie sagen, Sie haben eine LED gesehen, die "etwas abgedunkelt" ist. Damit eine LED merklich gedimmt wird, ist eine erhebliche bis sehr erhebliche Verringerung des LED-Stroms erforderlich. Wenn Sie sehen können, dass die LED gedimmt ist, MUSS ein Oszilloskop über dem LED-Antriebswiderstand oder was auch immer eine erhebliche Spannungsänderung sehen. Arbeiten Sie von dort aus zurück.
@HemalChevli - "... genau wie in seinem Datenblatt gelötet ..." bedeutet nicht, dass es funktioniert. Wenn z. B. die Induktivität nicht ausreicht, liefert der Wechselrichter möglicherweise nicht genügend Strom. Der Spitzeninduktorstrom beträgt mindestens Iin = 3+ mal Iout und kann in einigen Fällen wesentlich höher sein. Sie benötigen also einen Induktor mit einer Nennleistung von beispielsweise mindestens 500 mA (mindestens nicht gesättigt) und idealerweise mehr bei einer Last von 150 mA. Wenn das grünlich gefärbte Gerät auf der Rückseite des Perfboards im Induktor ist, ist es wahrscheinlich alles andere als ausreichend.
@HemalChevli - Bitte posten Sie einen Schaltplan - das Datenblatt hat zu viele mögliche Variationen, als dass Sie nur das Datenblatt zitieren könnten. Komponentenwerte anzeigen. Was ist die Marke und Teilenummer des Induktors. Wie hoch ist der Betriebsstrom.

Antworten (1)

Sie müssen sich über Ihre Spannungs- und Stromspezifikationen sicher sein.
Sie sagen 150 ma Spitzenlast.

Bei richtiger Konfiguration wird der LT1302-5 Ihre angegebenen Anforderungen problemlos erfüllen. Wenn dies nicht der Fall ist, stimmt entweder etwas mit Ihrer Schaltung nicht oder Ihre Last ist viel größer als Sie angeben. Der parametrische Digikey-Wahlschalter schlägt vor, dass es 150-mA- und 600-mA-Iout-Versionen gibt, aber dies scheint vom Datenblatt nicht unterstützt zu werden.

Der LT13o2-5 liefert bis zu 600 mA bei 5 V Ausgang. Das folgende Diagramm (von Seite 1 des LT1302-Datenblatts zeigt, dass der Spitzenwirkungsgrad mit vIN = 2 V bei Iload ~ = 200 mA erreicht wird - über Ihrer angegebenen Anforderung. Sie zeigen Ergebnisse bis zu Iout = 600 mA.

Der Batteriestrom beträgt ~+ Iout x Vout/Vin x 1/Z,
wobei Z = Wandlereffizienz (0 <= Z <= 1).
Für beispielsweise 80% Wirkungsgrad, 2 V Eingang und 5 V Ausgang und 150 mA Last, I Batterie
~ = 150 mA x 5 V / 2 V x 1 / 0,8 = ~ 500 mA.
Das liegt durchaus innerhalb der Möglichkeiten von Alkaline AA-Zellen oder wiederaufladbaren NimH-Zellen.
Batterielebensdauer bei 150 mA ~= Battery_Capacity / Battery_Current x K
wobei K ein Derating-Faktor 0 ...1 ist, der mit zunehmender Last und Nutzung der Batterie sinkt (aufgrund steigenden Innenwiderstands).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

4 x AA-Zellen liefern 5 V nur für einen kleinen Teil der Lebensdauer einer Alkalibatterie und überhaupt nicht mit NimH.
5V/4 = 1,25V
Sie benötigen mindestens 1..25V/Zelle, um es auf 5V herunterzuregeln. Alkaline und Nimh können bei 1 V als "tot" angesehen werden.
5 Zellen und ein LDO (Low Dropout Regulator) wären also ein Minimum.
Valkaline_new ~= 1,65 V, also würden anfangs 5 ​​Zellen 1,65 x 5 = 8 V + ergeben.

Ja, ich war sehr zuversichtlich, dass es mit LT1302-5 funktionieren wird, denn es funktioniert einwandfrei mit dem USB-Anschluss, der maximal 500 mA liefert, ich habe den Strom mit meinem analogen Multimeter gemessen, ich verwende das Breakout-Board CC3000 von adafruit, und sie sagte auch, dass es ungefähr 130 mA verbraucht, wenn es mit dem Router kommuniziert. Der PIR-Sensor benötigt nur wenige Milliampere, daher bin ich mir über die Last ziemlich sicher.
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