Ultra-Low-Power-Wärmeschalter

Ich habe ein batteriebetriebenes Gerät, das temperaturaktiviert werden muss. Sobald die Temperatur über 60 ° C steigt, sollte das Gerät in Betrieb gehen. Im Idealfall ist es wie eine Sicherung und hält auch dann an, wenn die Temperatur nach der ersten Aktivierung unter 60 ° C fällt.

Das Gerät verfügt über einen Mikrocontroller, daher plane ich derzeit, es in den Tiefschlaf zu versetzen und es etwa jede Minute aufzuwecken, um die Temperatur zu überprüfen. Dies verbraucht jedoch kontinuierlich fast ein Mikroampere Strom (um den zum Aufwachen erforderlichen Timer zu betreiben).

Das würde ich gerne noch weiter reduzieren. Mir sind jedoch keine Schaltungselemente bekannt, die dies erreichen könnten, und alle Schaltungsdesigns scheinen mehr Strom zu verbrauchen. Erschwerend kommt hinzu, dass ich weniger als 32 mm ^ 3 Volumen für zusätzliche Komponenten zur Verfügung habe, um dies zu implementieren.

Ich stelle mir ein Stück Wachs vor, das zwei gefederte Kontakte trennt, aber ich möchte nichts selbst entwickeln, ich hoffe, dass es ein solches Gerät in dieser winzigen Größe bereits gibt.

Gibt es andere Optionen, die ich in Betracht ziehen kann?

..das verbraucht fast einen Mikroampere Strom kontinuierlich Klingt für mich ausgezeichnet. Sie gehen davon aus , dass 1 uA zu viel ist, aber Sie können nicht zeigen, warum das so ist. In einer kurzen Berechnung schätze ich die Batterielebensdauer mit einer CR2032-Knopfzelle auf ein paar Jahre (allerdings nur für diese 1 uA).
Sie stellen sogenannte Thermosicherungen her ... vielleicht stellen sie eine her, die normalerweise geöffnet ist und am Auslösepunkt schließt. Ich weiß nicht, wie genau der Temperaturauslösepunkt ist.
Suchen Sie nach "Thermoschalter" ... anscheinend gibt es "Schließer". Zu groß? ebay.co.uk/itm/… Die "normalerweise offenen" schließen bei Erreichen der Temperatur.
@FakeMoustache Ich behaupte , dass 1uA zu viel ist. Es liegt tatsächlich näher an 100 nA, aber für die Zwecke dieser Frage ist alles unter 1 uA eine Untersuchung wert. Ich werde das Problem nicht mit den Gründen oder Berechnungen hinter dieser Behauptung trüben - entweder gibt es eine Lösung angesichts der Anforderungen oder nicht.
@BrianDrummond Ja, zu groß. Auch diese machen das Gegenteil, wie FakeMoustache betont.
@AdamDavis Einige machen nicht das Gegenteil. Das ist nur das erste, das ich gefunden habe, nicht unbedingt das kleinste verfügbare.
@GeorgeHerold Es wäre schön, wenn sie das täten, aber ich habe bei all meinen Suchen noch keinen gefunden. Die Genauigkeit ist in diesem Fall nicht kritisch, +/- 5 ° C wäre in Ordnung, und ich kann möglicherweise mit +/- 10 ° C arbeiten.
Sie können alles behaupten, was Sie wollen, aber bei 1 uA sind Sie bereits nahe an der Batterielebensdauer, sodass Sie versuchen können, diese noch weiter zu senken, aber auf Systemebene ist dies eine vergebliche Übung.
@FakeMoustache Es gibt solche, die sich wiederholt öffnen und schließen können ... wir verwenden einige, die ziemlich groß sind. (Ich habe keine Ahnung vom Leckstrom ... könnte viel mehr als 1uA sein.)
@BrianDrummond Ah, danke, dass du mich noch einmal nachsehen lässt, diese haben eine normalerweise offene Option. Ich werde mich ein bisschen mehr umsehen, obwohl diese spezifischen zu groß wären.
Der Leckstrom ist für die RTC, die benötigt wird, um die Temperaturmessung in Betrieb zu nehmen, um Strom zu sparen.

Antworten (4)

Ein Bimetallschalter scheint ein wahrscheinlicher Kandidat zu sein, der keinen Strom verbraucht:60c Schalter

Eine weitere sicherungsähnliche Option ist eine aus Woods Metall. Standardlegierung schmilzt bei 70 C, vielleicht schmilzt eine andere Legierung bei 60 C. Würde nur einmal funktionieren.

Vielleicht sind diese zu groß, aber suchen Sie nach Thermoschalter oder Thermostaten - mechanisch auf Digikey ... wir verwenden die von Cantherm .

Die in einer TO-220-Packung sehen gut aus!

Vor ein paar Jahren, als der Wakeup-Timer in einem PIC zu viel Strom verbrauchte, habe ich einen externen Schaltkreis verwendet, um einen Low-Power-Wakeup zu machen. Es verwendete ein paar Transistoren und ein paar Widerstände und eine Kappe für die Timing-Komponente. Es dauerte deutlich unter 1 µA. Ich erinnere mich irgendwie an ungefähr 100 nA, aber es ist so viele Jahre her, dass die Details verschwommen geworden sind.

Ich denke, mein Timer verwendete zwei Pins, einen Ausgang zum Zurücksetzen des Timers und einen Eingang, der beim Auslösen des Timers auf Low gezogen wurde.

Ich erinnere mich, dass Microchip kurz darauf einen "Ultra Low Power Wakeup Timer" herausbrachte, der für meine Zwecke gut genug gewesen wäre. Ich denke, es hat etwas mehr Strom verbraucht als meine diskrete Lösung, aber nicht viel.

Suchen Sie nach PICs mit „Ultra Low Power Wakeup Timer“ oder etwas Ähnlichem. Ich habe vielleicht den Marketingnamen dafür etwas falsch, aber ich weiß, dass dies eine offizielle Funktion ist, die einige PICs haben. Ich würde mich für den Anfang in der 16F1xxx-Serie umsehen.

Eine mögliche Option ist die Verwendung eines Mikroprozessors, der den extremen Tiefschlaf als Temperatursensor unterstützt. Der Atmel ATMega328P-PU (die Picopower-Version) kann bei Pin-Wechsel aus dem Power-Down-Modus bei 100 nA aufwachen. Einmal wach verbraucht es nur 200 uA, wenn Sie die meisten Peripheriegeräte ausschalten.
Der Prozessor verfügt über einen integrierten Temperatursensor, der sich beim Aufwachen natürlich auf Umgebungstemperatur befinden muss, sodass er Ihnen zumindest für viele Sekunden Ihre Umgebungstemperatur mitteilt.
Um ein regelmäßiges Wecksignal zu erhalten, können Sie den TI Nano-Power Watchdog-Timer verwenden . Es verbraucht etwa 30 nA und hat einen Timerwert von 64 Sekunden. Sie könnten natürlich den '328P Timer 2 verwenden, um mehrere Übergänge vom TPL5000 zu zählen, um einen vernünftigen Zeitwert zu erhalten, den Sie zum Aufwachen benötigen.

Das scheint Sie auf etwa 130 nA Stromverbrauch im Schlafzustand und wahrscheinlich deutlich weniger als 500 nA im Durchschnitt zu bringen, selbst wenn Sie alle 64 Sekunden aufwachen.

Die letzte Frage ist natürlich ... warum verwenden Sie keinen Prozessor wie den ATMega328P als Ihr Hauptrechenelement?

Ein letzter Gedanke .... wenn der Mikroprozessor, den Sie haben, einen akzeptablen Schlafzustandsstrom hat, könnten Sie aufwachen und einen Maxim 18B20 1-Wire-Temperatursensor verwenden. Diese haben einen sehr hohen Versorgungsstrom von 3 uA, aber Sie verwenden sie nur zum Ablesen, sodass sie ausgeschaltet bleiben können, bis sie benötigt werden.

Ultra-Low-Power-Wärmeschalter
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