PIC 회로의 배터리 수명 모니터

나는 i2c 인터페이스를 통해 외부 EEPROM 칩에 데이터를 기록하는 PIC18F14F50 마이크로 컨트롤러 칩을 사용하는 작은 회로를 가지고 있습니다 (나중에 USB 인터페이스를 통해 나중에 읽을 수 있음). 하나의 샘플은 15 분마다 기록되며 특히 정확하게 시간을 측정 할 필요는 없습니다.

배터리를 교체하는 동안 샘플이 누락되거나 시간이 잘못 표시되면 문제가 없지만 배터리가 만료되어 누군가가 알 때까지 며칠 동안 데이터가 기록되지 않으면 좋지 않습니다.

따라서 배터리를 교체 할 시간이 충분하지 않은 경우 사용자에게 경고하고 싶습니다. 평균 전류는 2mA 미만이며 3 개의 AA 알카라인 배터리를 직렬로 연결하여 4.5 볼트를 공급하므로 상당히 많은 시간이 소요될 것으로 예상됩니다.

그러나 배터리가 부족하다는 것을 감지하는 방법이 궁금합니다. 배터리 수명이 다하면 전압이 떨어질 것으로 예상됩니다. 이 PIC는 1.024v 기준 전압을 가지고 있으므로 공급 전압을 나누어 아날로그 입력에 공급할 수 있으며 분할 전압이 아래로 떨어지면 경고가 발생합니다.

그러나 배터리가 얼마나 잘 작동하는지 알기에는 배터리에 대해 잘 모릅니다. 그리고 10-20 %의 배터리 수명이 남아 있음을 나타내는 어떤 전압을 선택해야할지 모르겠습니다. 그게 전혀 효과가 있습니까? 더 나은 접근 방법이 있습니까?

이것은 완전히 정확할 필요는 없으며, 사람들이 아직 배터리를 사용하지 않은 채 배터리를 폐기하지 않고 충분한 시간을두고 경고하고 싶습니다.

현재 사용량이 상당히 일정하기 때문에 평균 배터리 수명을 계산 한 다음 경고를 보내기 전에 해당 시간의 85 %를 선택할 수 있다면 간단한 타이머가 합리적입니까? 아니면 배터리 수명이 그 이상입니까?

어떤 생각이라도 환영받을 것입니다.

먼저 타이머 회로에 대해 설명하겠습니다. 배터리의 수명이 모두 동일하고 동일한 조건에서 유지되는 한 작동합니다. 6 개월 동안이 배터리를 사용하고 배터리가 모두 6 개월이 지난 경우 타이머를 업데이트해야합니다. 기능적 솔루션이지만 최상의 솔루션은 아닙니다.

수명에 영향을 미치지 않을만큼 충분히 높은 전압을 갖는 저항 네트워크로 입력 전압을 나눌 수 있습니다 (부하가있는 네트워크를 사용할 수 있고 배터리를 더 자주 교체 할 수 있습니다). 한 가지 캐치가 있습니다. 배터리 수명을 실제로 유지하려면 배터리를 장착해야합니다. 배터리가 많을수록 방전 곡선이 선처럼 보입니다. 그것은 절대 라인이 아니며, 여전히 명확한 단계가 있지만, 배터리 수명과 남은 배터리의 전압을 확실하게 상관시킬 수 있습니다.

측정 중에 PIC가 켜져 있으면 적절한 측정 결과를 얻을 수 있습니다. 사진에서 배터리를 측정하는 데 시간을 보내고 장치가 죽을 때까지 결과 전압 곡선을 살펴보십시오. 곡선이 비교적 평평한 상태에서 갑자기 떨어지고 배터리가 방전되면 배터리 측정 중에 전류 소모를 증가시키기 위해 트랜지스터와 부하 저항을 사용하는 것이 좋습니다. 배터리 대학교의 배터리에 관한 많은 정보가 있습니다. 종종 마이크로 컨트롤러는 전체적으로 기울어 진 곡선을 얻기 위해 충분한 전류를 끌어 내지 못합니다 (MSP430과 같은 초 저전력 uC에서이 문제를 보았습니다). PIC 실행만으로도 괜찮을 것입니다.

AA 배터리 화학에 대한 연구 결과가 나왔습니다. 저 전류 (<500mA)의 매우 평평한 방전 곡선을 나타내는 것처럼 보입니다. 이는 전압 측정이 더 가치있는 것을 허용하기 위해 트랜지스터와 결합 된 저항 방전 회로를 원할 것임을 의미합니다.

이것이 명확하지 않은 경우 용서해주십시오. 의견이나 질문이나 제안 사항이 있으면 업데이트하겠습니다.

그렇습니다. 배터리 전압은 떨어지지 만 전압은 절반으로 떨어집니다.

전압 분배기를 사용하여 이것을 ADC 범위로 가져 오면 범위도 나눕니다. 나는 이것이 여전히 ADC로 직접 측정 가능하다고 생각합니다. 5 V / (2 ^ 10) = 0.005 V, ± 3 LSb 오프셋 및 게인 오류가 있으므로 전체 측정 값과 빈 측정 값 사이에 여전히 많은 측정 레벨이 있습니까?

배터리 충전 및 방전을 정확하게 측정하기 위해 사람들은 전류 감지 저항으로 얼마나 많은 전류가 흐르고 있는지 기록하고 일정량의 충전이 지나면 배터리가 부족하다고 판단합니다. 현재 드로우가 비교적 일정하다면, 그렇습니다. 타이머를 사용하여 같은 일을 할 수 있습니다. 몇 번 실행하고 배터리가 방전되었다고 생각 될 때까지 시간을 측정 한 다음 나중에 타이머를 사용하여 배터리 수명이 다했을 때를 추측하십시오. 매번 새 배터리를 사용하고 있습니까?

시스템을 모니터링하는 유일한 방법은 일종의 감시 장치와 같은 것이라고 생각합니다. 다른 별도의 전원 공급 시스템을 사용하여 때때로 시스템을 확인하거나 신호를 기다리십시오. 응답하지 않으면 경고하십시오.

대신 별도의 시스템을 사용하여 배터리를 확인할 수도 있습니다. 메인 배터리가 방전되어 메인 배터리로 작동하는 모니터링 시스템이 중단되지는 않습니다. 코인 셀과 같은 작은 배터리에서 작동하는 배터리 모니터를 정렬하고 메인 배터리보다 오래 지속될 수 있다면 작업을 수행해야합니다.

두 번째 전원을 원하지 않거나 가질 수 없다면 다른 의견에는 자체 모니터링에 대한 좋은 제안이 포함되어있는 것 같습니다.

연산 증폭기를 사용하면 훨씬 정확한 전압 레퍼런스를 얻을 수 있으며 (활성화 핀이있는 것을 사용하여 쉽게 차단할 수 있음) 측정하려는 전압 범위 (0.8V에서 0.8V, 1.1V에서 3.3V. 포화 상태이면 충전량이 많으며 모니터가 필요하지 않고 경보 만 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

또한 배터리가 방전되어 전압 강하가 발생한다고 가정하지 않고 여러 번 측정하거나 전류 감지 저항을 사용하십시오. 배터리 전압은 방전 전류와 남은 충전량에 따라 다릅니다. 전류 스파이크로 인해 전압이 크게 떨어질 수 있지만 배터리를 제거하면 배터리가 복구됩니다. Energizer의 알칼리성 데이터 시트의 그림 9를 참조하십시오 .

가능하면 AA 알카라인 배터리가 정상로드 (장치)에 의해로드 된 직후 AA 전압을 측정하고 AA 배터리 당 0.9V 아래로 떨어지면로드 전류를 중단하여 배터리가 방전됩니다. 나는 이것이 내가 디자인 한 많은 제품이며 완벽하게 작동합니다. 일반 알카라인 배터리는로드가 제거 된 후 복구되지만로드 전류에 따라 시간이 걸립니다. 때로는 온도와 부하 전류에 따라 몇 분 또는 몇 시간이 될 수도 있습니다. 작은 전류로 꾸준히 사용하는 동안 측정하면 전류에 따라 더 높은 전압을 취해야하지만 5mA 만 사용하는 장치의 경우 일반적으로 1.2V가 정상입니다.