Zeitschaltkreis mit geringer Leistung

Unser Carsharing-Club arbeitet daran, ein intelligentes System in unseren Fahrzeugen zu implementieren, das den Zugang über RFID-Karten ermöglicht und die Kilometer für das Buchungs- und Abrechnungssystem erfasst.

Wir verwenden eine Tracker-Einheit ( http://flextrack.dk/en/products/tracking-devices/lommy-pro-ii.html ), die einen relativ geringen Stromverbrauch hat, aber leider nicht niedrig genug ist.

Wir haben festgestellt, dass, wenn ein Auto 4-6 Tage lang nicht benutzt wird, die Autobatterie so entladen ist, dass wir den Motor nicht starten können. Das ist nicht akzeptabel.

Der Tracker steht über GSM/GPRS mit unserem Server in Verbindung und wir können ihn nicht ausschalten, da er verfügbar sein muss, um Informationen über neue Reservierungen zu erhalten und auf RFID-Signale von Benutzern zu reagieren.

Der Tracker verfügt über einen internen 1,1 Ah 3,7 V Lithium-Ionen-Akku, der das Gerät etwa 5-6 Stunden lang am Laufen hält, daher vermute ich, dass unser Hauptproblem damit zu tun hat, dass der Ladeschaltkreis "gierig" und nicht energiesparend ist.

Ohne zu versuchen, mich in den Tracker zu hacken, ist mein Plan, einen Zeitschalter auf die externe Stromversorgung von der Autobatterie zum Tracker zu setzen. Ich hätte gerne eine einfache Schaltung, die bei ausgeschalteter Zündung die Stromversorgung für z. B. 10 min / 60 min verbindet / trennt.

Ich werde einige Tests durchführen, um die tatsächliche Ein-/Ausschaltdauer zu ermitteln, die erforderlich ist, um den Tracker am Leben zu erhalten. Meine Erwartung ist, dass dies den Overhead-Verbrauch der Tracker-Ladeschaltung reduzieren und sicherstellen wird, dass der größte Teil der Energie von der Autobatterie in die interne Batterie im Tracker eingespeist wird.

Wenn möglich, würde ich anstelle eines Mikrocontrollers lieber einfache diskrete Komponenten verwenden, die auf die Ein- / Aus-Perioden abgestimmt sind.

Antworten (1)

Einige weitere Informationen zum Ladegerät wären nützlich (alle Angaben auf dem Gehäuse, im Handbuch usw.).
Hoffentlich handelt es sich um ein Schaltladegerät.

Trotzdem ein paar grobe Berechnungen:

Batterie Wh = 1,1 Ah * 3,7 V = ~4 Wh Typische Autobatterie Wh = 50 Ah * 12 V = 600 Wh

Sie sagen, dass das Gerät bei voller Ladung ungefähr 6 Stunden lang arbeitet, also beträgt der durchschnittliche Strom- und Stromverbrauch:

1,1 Ah / 6 = 183 mA 4 Wh / 6 = 678 mW

Wenn wir davon ausgehen, dass die Batterie in gutem Zustand ist und beispielsweise 300 Wh (die Hälfte ihrer Kapazität) liefern kann und trotzdem startet (ich bin kein Experte für Autobatterien, daher ist dies eine kleine Vermutung, aber ich bin mir ziemlich sicher, weniger als 50 % Ladung ist eine schlechte Idee), dann beträgt die Betriebszeit:

300 Wh / 0,678 W = 442 Stunden oder 18 Tage.

Nun, das Obige beinhaltet nicht die Ineffizienz des Ladegeräts und die Batterieentladung, die durch andere Elektronik im Auto verursacht werden, so dass es machbar erscheint, dass Sie diese Zahl ziemlich leicht halbieren könnten.

Obwohl es sicherlich eine gute Idee ist, sicherzustellen, dass das Ladegerät gute Arbeit leistet, ist es wahrscheinlich, dass das regelmäßige Abschalten des Ladegeräts möglicherweise nicht die Lösung ist und Sie den Verbrauch des Geräts senken müssen (z. B. weniger Daten übertragen häufig) und/oder den Einbau einer Batterie mit größerer Kapazität. Wenn das Auto nicht in einer Garage steht, hilft eines der leicht verfügbaren Solarpanels am Armaturenbrett, die Batterie aufzuladen.

Einfache Timerschaltung

Da es bereits viele solcher Schaltungen geben muss, habe ich mich, anstatt sie von Grund auf neu zu zeichnen, schnell umgesehen, um die Art von Dingen zu finden, die ich im Sinn hatte und die keinen Mikrocontroller beinhalteten (sorry, es ist etwas spät, einige dringende Zeug kam auf)
Wie auch immer, diese Schaltung unter http://www.electronics-project-design.com/electronictimerswitch.html scheint den Anforderungen ziemlich gut zu entsprechen und basiert auf leicht austauschbaren und billigen Komponenten. Es kann bei Bedarf aufgerüstet werden (z. B. könnte der Oszillator für eine bessere Genauigkeit quarzbasiert sein)

Timer-Schaltung

Der IC ist ein 14-Bit-Binärzähler und wird vom RC-Oszillator aus den Pins 9, 10 und 11 getaktet. Die Werte der RC-Komponenten stellen die Taktperiode ein (weitere Informationen im C4060B-Datenblatt), um das Ein- / Ausschalten
einzustellen Zeitraum, müssen Sie die richtigen Stifte für Ihr gewünschtes Verhältnis UND zusammenfügen. Angenommen, Sie stellen das Timing so ein, dass die Zählung in 60 Minuten 2 ^ 14 erreicht. Dies bedeutet, dass die Uhr 2 ^ 14 / 3600 = ~ 4,55 Hz beträgt.
Jetzt möchten Sie, dass der Timer für 7,5 Minuten dieser Stunde eingeschaltet ist, also müssen Sie ihn für 2 ^ 14 / 8 = 2048 Zählungen einschalten. Um also die Bits zu berechnen, müssen wir AND miteinander verknüpfen:

2^14 - (2^14/8) = 14336 in binäre Gleichheit:

1110000000000

Die Bits 13, 12 und 11 müssen also UND-verknüpft werden (das gleiche wie im Schema oben, nur ohne D1).
Dies ist nur ein grobes Beispiel, andere Timings können durch entsprechende Berechnung erreicht werden, und Sie könnten geeignete UND/ODER-Gatter verwenden, oder a Komparator-IC oder kaskadieren Sie einen anderen Zähler-IC oder ... wenn Sie das Design verbessern möchten. Ich hoffe, das hilft Ihnen beim Einstieg.

Das Laden der internen Batterien aus der 12-V-Versorgung erfolgt im Tracker. Es kann auch über USB aufgeladen werden. Ich habe ähnlich wie du geschätzt, und allein der Energieverbrauch sollte die Autobatterie in 2 Wochen nicht entleeren. Ich würde nicht erwarten, dass die Effizienz des Ladegeräts <50 % (beim Laden) beträgt, daher dachte ich, dass es einen großen Standby- Verbrauch hat, wenn es an eine externe Stromquelle angeschlossen ist. Ich habe versucht , den Tracker in Intervallen von 15 bis 20 Minuten auszuschalten , aber es ist schlecht in Bezug auf unsere Nutzung des Autos, und das Starten und Wiederverbinden des GSM verbraucht tatsächlich mehr Strom, was die Einsparungen überwiegt.
Ich habe nicht auf eine Effizienz des Ladegeräts von 50% hingewiesen, es sind wahrscheinlich ~80%. Es gibt jedoch wahrscheinlich andere Belastungen der Batterie als den Tracker, die dazu beitragen können, die ursprünglich geschätzte Zeit zu halbieren, und auch der Zustand der Batterie muss berücksichtigt werden. Sie können dies testen, indem Sie den Tracker trennen und mit einem Multimeter die Batterieentladung testen (bei ausgeschalteter Zündung).
Ich kann mir keinen anderen Abfluss als die Uhr vorstellen, und als ich versuchte, den aus der Batterie gezogenen Strom ohne den Tracker zu messen, sah ich keinen. Beim Entladen der internen Batterie schaltet der Tracker ab (oder trennt die Verbindung), wenn die Spannung auf ca. 3,2 V (ab etwa 4 V), daher werden wahrscheinlich nicht alle 1,1 Ah verwendet. Ein Grund, warum ich das Experiment an einem Auto und nicht auf dem Desktop durchführen möchte, ist, dass ich keine guten Mittel habe, um die vom Tracker aufgenommene Gesamtenergie zu messen. Der Strom ist klein und nicht konstant. Die andere Methode ermöglicht es mir, die Autobatterie über mehrere Tage zu überprüfen.
Ah, verstehe, Sie wollen versuchen, sich ein Bild vom Gesamtenergieverbrauch zu machen. Ich denke über eine einfache Schaltung für das von Ihnen beschriebene Schalten nach - wie wäre es mit einer einfachen (ish) Schaltung, um den Stromverbrauch zu protokollieren? Wie vertraut sind Sie mit Mikrocontrollern?
Zunächst möchte ich den Verbrauch des Tracker-Setups reduzieren. Ohne sie hält die Autobatterie gut. Der Tracker meldet stündlich die Versorgungsspannung, sodass ich eine ungefähre Vorstellung vom Status des Autos habe. Das hilft nicht, den Verbrauch zu reduzieren. Ich könnte etwas Sperriges zum Testen mit einem Arduino, einem Relais und einer zusätzlichen Batterie bauen und versuchen, es in das Armaturenbrett des Autos einzubauen, aber ich würde eine einfache Lösung bevorzugen, die sich billig replizieren lässt, wenn sie gut funktioniert. Ich habe einige Mikrocontroller auf meinem Schreibtisch, aber sie stehen immer noch nur auf meiner To-Do-Liste, was die Programmierung betrifft: (
Ich verstehe, kein Problem - ich dachte eher an einen winzigen AVR oder PIC uC, z. B. PIC12F1822 (0,73 USD, Menge 1 in einem DIP8-Paket), als an einen Arduino. Das wäre ideal für eine Aufgabe wie diese. Sie können jedoch sicherlich etwas mit einem Timer / Counter-IC und ein paar anderen billigen Teilen machen, vorzugsweise mit einem Quarzoszillator, es sei denn, Sie haben nichts gegen 5% oder mehr Timing-Toleranz. Ich werde versuchen, etwas später eine Beispielschaltung hinzuzufügen, die grundlegende Durchgangslochkomponenten verwendet.
Ich möchte PIC-Programmierung lernen, aber dieses Problem ist ein bisschen dringend, und ich habe den Programmierer noch nicht einmal gekauft. Ich dachte, dass eine einfache HW-basierte Lösung es für den Anfang tun könnte, um zu sehen, ob sich die Entladungsrate verbessern würde. 5-10% Toleranz beim Timer sind kein Problem. Ein geringer Verbrauch der Schaltung ist wichtig. Ich habe Arduino erwähnt, weil ich einen habe. Es wird jedoch nicht als Lösung des Problems funktionieren - Overkill in jeder Hinsicht. Ich dachte nur, es könnte zum Testen der Schalttheorie mit einem ungeschickten Setup in einem Auto verwendet werden. Ich schätze Ihre Hilfe.
@Hans - Ich habe eine Schaltungsidee mit einigen Erklärungen / Gedanken hinzugefügt. Hoffe es hilft ein bisschen. Wenn Sie weitere Fragen haben, lassen Sie es mich wissen.
Danke. Ich hatte ursprünglich gehofft, dass dies mit einer brillanten Verwendung von ein paar Kondensatoren und Transistoren erreicht werden könnte, aber jetzt sieht es tatsächlich so aus, als ob sich ein PIC uC als einfacheres Setup herausstellen könnte :). Ich habe gerade ein PICkit3 erhalten und Ihr sehr gutes Tutorial gelesen, also haben Sie wahrscheinlich Recht, dass dies der bessere Weg nach vorne ist. Im Moment mache ich einige Tests, um herauszufinden, welche Laderate ausreicht, um die Trackereinheit am Leben zu erhalten. Dafür verwende ich den Arduino. Die anfänglichen 10 Minuten Aufladen pro Stunde sahen nicht so aus, als würden sie länger als 24 Stunden dauern, also teste ich jetzt 2x10 Minuten pro Stunde.
@Hans - es wäre zwar möglich, ein paar Kondensatoren und Transistoren zu verwenden, aber es wäre überhaupt nicht sehr genau, und die großen Zeitintervalle verschlimmern die Sache (z. B. wären große Kondensatoren erforderlich und die Toleranz Ihres durchschnittlichen Aluminiumelektrolyten ist schrecklich) Also habe ich eine digitale Schaltung ausgewählt, die mit einem Kristall verwendet werden kann. Wie auch immer, ich denke, Sie haben die beste langfristige Entscheidung getroffen und sich für den uC-Ansatz entschieden - Sie werden nicht lange brauchen, um genug zu lernen, um eine Aufgabe wie diese zu meistern, und hier gibt es bei Bedarf reichlich Unterstützung.
Zeitschaltkreis mit geringer Leistung
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