Arduino Backup-Stromversorgung

Der einfachste Weg, eine Notfall-Backup-Batterie anzuschließen, wie Sie es beschreiben, ist das Dioden-ORing. Sowohl die Stromversorgung als auch die Batterie werden über eine Diode auf den internen Strombus geleitet. Sorgen Sie dafür, dass die Spannung der Stromversorgung etwas höher ist als die der Batterie, und der gesamte Strom kommt daraus. Wenn Sie beispielsweise eine 9-V-Batterie haben, würde eine 12-V-Stromversorgung gut funktionieren, vorausgesetzt, dass die interne Stromversorgung das Arduino aus diesem gesamten Spannungsbereich betreiben kann. Dies ist der einfache Teil.

Der schwierige Teil besteht darin, den Akku gelegentlich zu testen, während er nicht verwendet wird. Das Problem ist, dass Sie nicht möchten, dass dies die Batterie entlädt. Eine Strategie besteht darin, einen hochohmigen Teiler zu verwenden, um in den A/D-Eingangsbereich des Arduino zu gelangen. Sie könnten es hoch genug machen, damit die kleine Stromaufnahme im Vergleich zur Batteriekapazität klein genug ist, damit es keine Rolle spielt. Allerdings erhalten Sie dann ein sehr hochohmiges Signal, das für den A/D-Eingang des Prozessors ungeeignet ist. Sie müssten es puffern, was machbar ist, aber etwas Komplexität hinzufügt.

Eine weitere Option besteht darin, die Batterietesterschaltung bei Bedarf einzuschalten. Das erfordert einen zusätzlichen Prozessorausgangspin, aber jetzt können Sie eine größere Last zuschalten, damit das Signal direkt für den A/D-Eingang geeignet ist, und auch die Batterie ausreichend belasten, um eine aussagekräftige Messung zu erhalten. Sie möchten es mit ein paar 10 mA laden, um zu sehen, was es mit einer echten Last tun kann, und nicht nur da sitzen, ohne Strom zu liefern. Hier ist eine Möglichkeit, dies zu tun:

BATT_TEST wird von einem digitalen Prozessorausgang angesteuert. Wenn niedrig, ist der Batteriestrom ausgeschaltet. Wenn er hoch ist, wird die Batteriespannung minus der kleinen Sättigungsspannung von Q2 über den R2-R3-Teiler angelegt. Dieser Teiler bringt die Spannung in den Bereich des Prozessors und lädt gleichzeitig auch die Batterie. BATTV ist für den direkten Anschluss an einen Prozessor-A/D-Eingang geeignet. Sie müssen dies nur für einige 10 µs einschalten, um die Batterie zu testen. Einmal am Tag sollte ausreichend oft genug sein, um eine Batterie zu überprüfen, die nicht verwendet wird. 50 mA oder so einmal am Tag für 100 µs haben keinen Einfluss auf die Lebensdauer der Batterie.

Der einfachste Weg, eine isolierte Backup-Batterie bereitzustellen, ist die Verwendung von zwei Isolationsdioden - Ihre Frage zeigt, dass Sie diesen Teil verstehen.

Sie können tun, was Sie wollen, indem Sie den Wert der verwendeten Widerstände um das 10- bis 20-fache erhöhen und eine Alkaline 9 Volt "PP3-Batterie" verwenden. Damit erhalten Sie ca. 18 Monate Standby-Betrieb.

Wenn Sie eine Diode wie eine 1N4004 oder eine 1N4148 in die +ve-Zuleitung von der Batterie zum Arduino-Vin-Anschluss und eine weitere Diode von der Stromversorgung +ve zum Arduino-Vin-Anschluss platzieren, versorgt die höchste vorhandene Spannung den Arduino.
Verbinden Sie B+ oder PSU+ mit den Diodenanoden und Vin mit den beiden Kathoden.

Wenn die Batteriespannung 9 V beträgt, beträgt die Stromentnahme 9 V geteilt durch (R1 + R2) oder etwa 0,8 mA.

Die Kapazität einer typischen 9-V-Batterie vom Typ PP3-Transistorradio beträgt normalerweise etwa 550 mAh, sodass die Batterie in etwa 1 Monat (550/0,8/24 Tage) entladen wäre.

In dieser Zeit würde die Batteriespannung auf etwa 6 V abfallen - was anhand Ihrer Arduino-Spezifikation auf Angemessenheit überprüft werden müsste. Der [Atmel Duemilanove] http://brittonkerin.com/annotateduino/annotatable_duemilanove.html verwendet den [Microchip MC33269D LDO-Regler], der einen typischen Dropout von 1,5 V hat. Wenn die PP3-Batterie 7 V erreicht, ist ihre Volt/Zelle = 7/6 = 1,17 V. Das heißt, es wird nicht vollständig erschöpft, wenn der Regler seinen niedrigsten Vin für einen stabilen 5-V-Ausgang erreicht. Wenn Sie beispielsweise eine kleine 12-Volt-, 1,2-Ah-Blei-Säure-Batterie verwenden, würde sie etwa 2 Monate halten.

Die maximal zulässige Eingangsimpedanzspezifikation des Arduino ADC beträgt 10 kOhm (Angabe auf [Seite 194 im Datenblatt] http://www.atmel.com/Images/doc2486.pdf ), aber aus dem Text geht hervor, dass ein größerer Wert als dies möglich ist, wenn eine geringere Genauigkeit erforderlich ist.

Rin effektiv ist R1 + R2 parallel, was etwas kleiner als R2 ist, wenn R1 viel größer als R2 ist. Sie können R2 auf 10.000 Ohm und R1 auf 100.000 Ohm erhöhen, in diesem Fall erhalten Sie etwa 10 Monate für Alkali und mehr als 3 Jahre für Bleisäure, aber die Selbstentladung verringert diesen Wert in dieser Anwendung. Der Teilerstrom sinkt, wenn die Batteriespannung sinkt, sodass Sie mit der PP3-Batterie wahrscheinlich im Bereich von 12 bis 18 Monaten länger auskommen. , solange der Arduino 6 V akzeptiert, wenn die Batterie fast vollständig entladen ist, aber die "Selbstentladung" der Blei-Säure-Batterie verhindert, dass Sie 3 Jahre erhalten.