Jakie parametry obciążenia ma bateria litowa CR 3V przy zasilaniu rejestratora?

Thu May 24, 2007 10:54 am   

Witam,

Mam urządzenie (rejestrator) zasilane z baterii litowej 3V, 600mAh, CR
mające na pokładzie DataFlasha, przetworniczkę MAX856 podnoszącą
zasilanie do 5V i przetwornik ciśnienia z wyjściem napięciowym. Całość
sterowana z PIC18LF2420.
Układ rejestruje co zadany okres wartość ciśnienia i zapisuje do
DataFlasha. Niby banał.
W przerwach między pomiarem wszystko jest wyłączane a uC idzie spać.

W momencie podłączenia do PC układ przechodzi na zasilanie z USB i
"teoretycznie" bateria odpoczywa.

Problem jaki mi się ostatnio pojawił to zbyt szybkie wyczerpywanie
baterii i w związku z tym pytania:

1. Prąd w stanie czuwania (uśpienia) wynosi średnio ok. 70 uA. W trakcie
cyklu pomiarowego występuje "chwilowy" pobór prądu równy 5mA przez ok
100ms (na przetwornik ciśnienia) albo 20mA przez maks. 20 ms (czerpane
przez DataFlash'a tylko podczas zapisu (dane wg datasheet)). Czyli
przykładowy cykl wygląda tak:

--- 70uA/5sek -----5mA/100ms ----20mA/20ms ---- 70uA/5sek---- itd.

Równolegle do baterii mam wstawiony niskoimpedancyjny kondensator 1000u/10V.

Czy takie obciążanie impulsowe baterii litowej CR szkodzi jej? Nie
znalazłem dokładnej odpowiedzi w kartach katalogowych.
Po pracy przez ok. 50h w takim cyklu napięcie pod obciążeniem 5mA spadło
do poziomu ok. 2,4V czyli jest już martwa.

2. Druga hipoteza: układ podłączony z PC jest zasilany z zewnętrznego
źródła 5V. To 5V podawane jest na wyjście przetwornicy jednak
przyglądając się MAX856 - nie powinno to szkodzić ani przetwornicy ani
baterii. Może jednak się mylę i jakiś prąd jednak płynie do baterii i to
ją dobija?

dla ułatwienia: MAX856: http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1207

dzięki za pomoc,

pozdrawiam

Rogher

Thu May 24, 2007 11:20 am   

podtrzymywanie danych w pamięci to może w czasie jego rozgrzewania zapisuj
poprzednie dane. Będzie większe szarpniecie prądem, ale być może łącznie
zużyjesz go mniej.


Sprawdź jaki jest prąd upływu tego kondensatora. Często jest to 0,02C*U i
potrafi ciągnąć kilkadziesiąt uA. Może nie jest potrzebny taki duży i da się
go zastapić ceramicznym czy jeszcze lepiej poliestrowym albo
polipropylenowym.



Jeszcze innym rozwiazaniem jest rezygnacja z przetwornicy i zastosowanie
czujnika ciśnienia zasilanego z 3V. Takie produkuje np. Intersema.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl

Thu May 24, 2007 1:23 pm   

Piotr "PitLab" Laskowski pisze:

Nie podałem tego wcześniej. Małe sprostowanie przejęzyczenia. Nie jest
to czujnik a przetwornik, konkretny model już wybrany (JPX16) posiada
już króciec z gwintem i elektronikę wbudowaną przetwarzającą ciśnienie
na napięcie 0,5..4,5V. Z pomiarów wyszło mi że przetwornik inicjalizuje
się przez ok. 100ms i właśnie w tym czasie tak jak mówisz wykonuję
wszystkie niezbędne obliczenia (na zmniejszonej Fosc mikrokontrolera).
Także, zaraz po pomiarze układ zasypia.


Przyznam się że kondensator dobrałem korzystając z zasady: "im większy
tym lepszy". Jego celem jest właśnie odciążenie baterii przy
zwiększonych impulsowych poborach prądu. W ogóle nie zwracałem uwagi na
jego upływ. Zmierzę go i zobaczę. Ale nawet upływ rzędu 70uA nie
spowodowałby takiego szybkiego rozładowania baterii.. hmmm... Myślę że
jeszcze coś jest innego winnego...



pozdrawiam

Rogher

Thu May 24, 2007 2:06 pm   

W ogóle nie zwracałem uwagi na

1uA. To nie to... czyli temat cały czas aktualny.


Rogher

Thu May 24, 2007 4:49 pm   

Użytkownik "Rogher" <rog_usunto_her@wp.pl> napisał w wiadomości
news:f33nd3$818$1@news.task.gda.pl...


Rozumiem, że dokładnie to zmierzyłeś na zaciskach baterii ? Bo z mglistego
datasheeta maxima wychodzi 70uA na samego max-a (a maxim po mistrzowsku
ściemnia w datasheetach). Zrób eksperyment z kondensatorem - naładuj do 3V,
zasil z niego urządzenie i obserwuj opadanie napięcia - np. na 4700uF napięcie
powinno spaść do 2.5V po pi razy drzwi 9 sekundach pracy. Możesz też podpiąć
5V z PC i zobaczyć, czy to w jakiś sposób nie ładuje kondensatora.

pozdrawiam
entrop3r

Fri May 25, 2007 6:44 am   

entroper pisze:

(SHUTDOWN) i w tym stanie wg datasheeta żre 1uA więc nawet jakby
oszukiwał to niewiele. Prąd zmierzyłem na wylocie z baterii w stanie
uśpienia.
Sprawdzę i pomierzę to co proponujesz.

pozdrawiam

Rogher

Fri May 25, 2007 7:03 am   

ewentualnie dynamicznie: opornik kilka R i oscyloskop. To da Ci dokładny
obraz w to co się dzieje w układzie.
Swoją droga przyszedł mi do głowy pomysł. Może zamiast robić step-up z 3 do
5 V, może łatwiej będzie dać dwie baterie szeregowo i zastosować mikromocowy
stabilizator low drop? Sprwność być może będzie nawet lepsza i z baterii
będzie szedł zdecydowanie mniejszy prąd.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl

Fri May 25, 2007 10:29 am   

rzeczywiście kondensator jest ładowany przy podpięciu 5V (bateria wyjęta
- został sam C).
MAX856 wykonałem wg standardowej aplikacji z datasheeta z diodą 1N5818.
Jak sprawdziłem w datasheet tej diody, jej prąd wsteczny może mieć nawet
0,5mA czyli to jest pierwsza droga gdzie bateria jest ładowana (sic!).
Zastąpiłem 1N5818 inną diodą BAS85 i jest już ok.
Jednak zakładając niajgorsze czyli prąd "ładowania" baterii 0,5mA - ma
to szkodliwy wpływ na trwałość takiej baterii?



2 baterie to 2 x więcej miejsca - a na to nie ma miejsca . Ale dzięki
za dyskusję. Co śmieszne - za przetwornicą 5V mam Low dropa na 3V
(MCP1700) dla przytrzymania stabilnego napięcia dla DataFlash'a wraz ze
zużyciem baterii.

pozdrawiam

Rogher


>

Fri May 25, 2007 10:50 am   

Data flash (pierwszy z brzegu, bo nie wiem jakiego stosujesz) ma zakres
napięcia pracy 2,5 - 3,6 V.
Wydaje mi sie że ogniwa litowe mają dosyć stromą charakterystykę
rozładowania. Jak już zacznie siadać to już za chwilę całkiem będzie
wyczerpana. Moim zdaniem lepiej jest dać pomiar i sygnalizację padajacej
baterii niż niepotrzebnie tracić energię: raz na przetwarzanie a drugi raz
na stabilizatorze liniowym. W ten sposób oszczędzisz przynajmniej połowę
energii.

--
Piotrek.
http://www.pitlab.pl

Fri May 25, 2007 11:39 am   

Piotr "PitLab" Laskowski pisze:

Z tą rozrzutnością bym nie wyolbrzymiał . MCP1700 ma quiscent current
niecałe 2uA czyli da się żyć. A sygnalizacja zużycia baterii w tej
aplikacji nie ma racji bytu (choć monitoring stanu baterii jest
wykonywany) ponieważ rejestrator jest montowany w urządzeniu które widać
tylko raz na 3 miesiące na przeglądach. I bateria musi przetrwać ten
okres. Faktem jest że przetwornica przy swojej sprawności trochę prądu
zabiera ale:
1. Wyciągnie maksymalnie ile się da z baterii (Vin dla przetwornicy to 0,8V)
2. Mam stabilne 5V i 3V a nie pływające i zmienne z czasem.

Jeżeli chodzi o baterię to jej charakterystyka jest całkiem płaska. Próg
cut-off ma przy 2,5V a potem mocne załamanie do 2V gdzie jej życie się
kończy.

W kwestii uzupełnienia: poczytałem o bateriach litowych i prąd 0,5mA
jest zdecydowanie za duży. Polecam tu application notes od Panasonica
"Lithium Batteries Technical Handbook".

A ja wracam do pomiarów poboru prądu.

Rogher

Fri May 25, 2007 11:42 am   

On Thu, 24 May 2007 14:23:39 +0200, Rogher wrote:

Zapewne jednak ma tez w srodku krzemowy czujnik bardzo wrazliwy na
temperature.
Ale .. czy na pewno wymaga rozgrzania ? Taka impulsowo-rownomierna
praca moze mu zapewnic rowna temperature.

No chyba ze kwestia przeladowania pojemnosci w ukladzie.


5ms*20mA/1mF = 0.1V. Wydaje sie ze dobrze dobrales.

No chyba ze jednak za duzy i napiecie ciagle spada w czasie pomiaru -
co moze miec zly wplyw na dokladnosc :-)


Tez mi sie tak wydaje. Ale wez pod uwage ze sredni prad z tych
impulsow to jest jednak 250uA [z doliczeniem tych 70].
ALe i tak cos za szybko.

J.

Fri May 25, 2007 12:39 pm   

Nie mam wpływu na czas inicjalizacji przetwornika. Mierzyłem go i
przetwornik ten wystawia poprawny sygnał wyjściowy po 80-100ms od
momentu podania zasilania. Więc nawet jeżeli teoretycznie można by tu
optymalizować pod aplikację - to się nie da . Dodatkowo sam
przetwornik ciśnienia jest już kompensowany termicznie. (dla
zainteresowanych: http://www.peltron.home.pl/pub/jpx.pdf.
Obecnie już go nie produkują ale mam niezły zapas + Jumo ma takie w
swojej ofercie także.


Teraz mi przypomniałeś, że już sobie to kiedyś też przeliczyłem. I nie
pamiętałem czemu się tak uparłem przy 1000u .


miesiące pochodzić. Na razie wrzuciłem drugą nową baterię,
zmodyfikowałem układ i zapuszczę go na weekend - zobaczymy.

Rogher