Esistono molti chip contatore di coulomb che misurano la corrente integrata che entra o esce da una batteria ai fini della stima dello stato di carica. Esistono buoni chip per circuiti facili allo scopo di misurare quanta carica viene utilizzata da una particolare operazione che può richiedere 1-500ms? Nessuno dei chip di conteggio della carica che ho esaminato offre una buona risoluzione su scale temporali brevi. Un tipico chip, ad esempio, produrrebbe all'incirca due conteggi al secondo alla massima corrente di ingresso; se un'operazione richiede ad esempio 100 mA per 10 ms e 25 mA per 90 ms, un contatore di coulomb che emetterebbe due conteggi al secondo alla massima corrente (100 mA) offrirebbe un conteggio per 50 mC. L'operazione descritta consumerebbe 3,25mC, quindi il contatore produrrebbe solo un conteggio ogni 15 operazioni.
Un approccio che stavo prendendo in considerazione consisteva nell'utilizzare un alimentatore a commutazione in modalità discontinua, funzionante da una tensione di ingresso regolata, e contare il numero di impulsi di commutazione. Ciò dovrebbe produrre un conteggio ad alta risoluzione; se l'alimentazione di commutazione utilizzava sempre la stessa quantità di corrente in ciascun impulso e se la corrente scendeva sempre a zero tra gli impulsi, il numero di impulsi dovrebbe essere direttamente proporzionale alla corrente integrata totale. Sfortunatamente, questo non è il modo più efficiente per far funzionare uno switcher e la maggior parte degli switcher tenta di operare in modo più efficiente.
Supponendo che la tensione di alimentazione sia di 3 o 6 volt, la corrente massima sia di 250 mA e l'obiettivo è avere un minimo del 50% di efficienza e una dissipazione di riposo di 3 mW, quale sarebbe l'approccio migliore?
appendice
Anche se mi piacerebbe avere un approccio di misurazione per scopi generali, la particolare applicazione che ho in mente è determinare quali fattori influenzano il consumo di energia di vari moduli RF "intelligenti" che verranno utilizzati all'aperto. Ad esempio, se i moduli consumano normalmente un mA ogni 15 secondi per mantenere una mesh, ma durante una tempesta alcuni moduli iniziano a consumare 10maS ogni secondo per un paio di minuti, quel genere di cose sarebbe utile sapere. Se per qualche ragione la corrente inattiva che normalmente si trova a 25uA a volte sale a 40uA, mi piacerebbe saperlo anche io.
Molti dispositivi di integrazione della carica funzionano misurando la corrente istantanea e integrando i valori misurati. La mia preoccupazione è che la corrente istantanea avrà un intervallo dinamico piuttosto ampio (mi piacerebbe se possibile essere preciso a 10uA in situazioni a bassa corrente, ma essere in grado di catturare eventi fino a 250mA), e prendere letture con quello livello di previsione abbastanza veloce da garantire che anche gli eventi brevi vengano integrati con precisione sembrerebbe un po 'complicato.
Una soluzione a cui sto pensando sarebbe quella di utilizzare un PIC con un comparatore analogico incorporato o esterno, a partire da 3,30 volt regolati; ogni volta che l'uscita è inferiore a 3,10 volt, accendere un PFET con un resistore serie regolato per passare 0,50 A con una caduta di 0,20 volt. Se c'è un limite sufficiente sull'uscita, il PIC dovrebbe essere in grado di dormire ogni volta che c'è un'adeguata tensione sull'uscita; quando la tensione scende al di sotto di 3,10 volt, il PIC potrebbe riattivarsi, inviare impulsi al PFET fino a quando la tensione non torna al di sopra di 3,10 volt e, se la carica non ha assorbito troppi impulsi, "tornare a letto".
Mi aspetto che l'accuratezza della scala di misura sia influenzata dall'accuratezza del clock del PIC, dall'efficace resistenza combinata del PFET e dal resistore in serie e dal confronto della tensione di uscita a 3,10 volt, dalla regolazione dell'ingresso da 3,30 volt. La precisione dell'offset di misura sarebbe puramente una funzione di perdita.
Se l'obiettivo è avere un'accuratezza complessiva del 10%, il PIC dovrebbe generalmente mantenere la sua uscita entro 0,02 V dall'obiettivo. Di fronte a un carico di 250 mA, un tappo da 1000 uF cade di 0,250 V / ms. Mantenere la caduta di tensione al di sotto di 0,02 volt richiederebbe che il PIC si riattivi entro 80us, cosa che penso sia probabilmente fattibile con i PIC basati su oscillatore RC.