Monitoraggio della durata della batteria sul circuito PIC

Ho un piccolo circuito che utilizza un chip microcontrollore PIC18F14F50 che sta registrando i dati in un chip EEPROM esterno tramite un'interfaccia i2c (che posso quindi leggere più tardi tramite l'interfaccia USB). Un campione viene registrato ogni 15 minuti e non è necessario che siano cronometrati con precisione.

Va bene se i campioni vengono persi o scaduti durante la sostituzione delle batterie, ma non è eccezionale se le batterie scadono e non vengono registrati dati per diversi giorni fino a quando qualcuno non se ne accorge.

Quindi vorrei avvisare l'utente quando la batteria è scarica in un sacco di tempo affinché possano sostituirli. La corrente media è inferiore a 2 mA e sto funzionando da 3 batterie alcaline AA in serie per dare 4,5 volt, quindi mi aspetto che durino un bel numero di giorni.

Ma mi chiedo come rilevare che la batteria è scarica? Presumo che la tensione calerà mentre le batterie raggiungono la fine della vita. Sto pensando che questo PIC ha una tensione di riferimento di 1,024 V in modo da poter dividere la tensione di alimentazione e inviarla a un ingresso analogico e quando la tensione divisa scende al di sotto di quel segnale di attivazione.

Ma non conosco abbastanza le batterie per sapere quanto funzionerà? E non so quale voltaggio scegliere che indichi che forse è rimasta la durata della batteria del 10-20%. Funzionerà addirittura? C'è un approccio migliore?

Questo non deve essere affatto accurato, voglio solo dare un buon avvertimento in un sacco di tempo senza convincere le persone a scartare le batterie che hanno ancora vita in loro.

Dato che il mio attuale utilizzo è abbastanza costante, un semplice timer sarebbe ragionevole se potessi capire quanto durano in media le batterie e quindi scegliere l'85% di quel tempo prima di dare l'avvertimento? O la durata della batteria varia di più?

Qualsiasi pensiero sarebbe il benvenuto.

Innanzitutto, lasciatemi commentare il circuito del timer. Funzionerà, a condizione che le batterie abbiano tutte la stessa età e siano mantenute nelle stesse condizioni. Tra 6 mesi quando lo stai ancora usando e le tue batterie hanno tutti i 6 mesi in più dovrai aggiornare il timer. Soluzione funzionale, ma non la migliore.

Puoi dividere la tensione per il tuo ingresso con una rete di resistori che ha una tensione abbastanza alta da non influire sulla tua vita (puoi usare una rete che carica, devi solo sostituire le batterie più spesso). C'è un problema, è necessario caricare una batteria per vedere un vero valore della sua vita rimasta. Troverai più una batteria è carica, più la curva di scarica sembra una linea. Non sarà mai una linea, ci saranno comunque fasi chiare, ma puoi correlare in modo affidabile una tensione di batterie cariche con la tua vita rimanente.

Se il PIC è acceso durante la misurazione, probabilmente otterrai una misurazione decente. Lascia che la foto passi il tempo a misurare la batteria e osserva la curva di tensione risultante fino a quando il dispositivo non si spegne. Se la curva rimane relativamente piatta e poi cade improvvisamente e le batterie si scaricano, dovrai utilizzare un transistor e una resistenza di carico per aumentare l'assorbimento di corrente durante le misurazioni della batteria. C'è una grande quantità di informazioni sulle batterie dell'università delle batterie. Spesso i microcontrollori non riescono a prelevare abbastanza corrente per ottenere una curva che è completamente inclinata (ho visto questo problema con uC a bassissima potenza come MSP430). Probabilmente starai bene solo con il tuo PIC in esecuzione.

La ricerca sulla chimica delle batterie AA ha messo in campo alcuni risultati. Sembra che mostrino curve di scarica piuttosto piatte con correnti basse (<500 mA). Ciò significa che probabilmente vorrai un circuito di scarica della resistenza accoppiato a un transistor per consentire alle misurazioni della tensione di essere più preziose.

Per favore, perdonami se questo non fosse abbastanza chiaro. In caso di commenti, domande o suggerimenti, lo aggiornerò.

Sì, la tensione della batteria diminuirà, ma la caduta è piccola, diciamo mezzo volt:

Se si utilizza un divisore di tensione per ottenere questo nell'intervallo ADC, si sta dividendo anche l'intervallo. Immagino che questo sia ancora misurabile direttamente con l'ADC. 5 V / (2 ^ 10) = 0,005 V, con ± 3 errori LSb offset e guadagno, quindi ci sono ancora diversi livelli di misurazione tra pieno e vuoto?

Per misurare con precisione la carica e la scarica della batteria, le persone tengono un registro di quanta corrente viene assorbita con un resistore sensibile alla corrente e decidono che la batteria è scarica dopo che è passato un certo livello di carica. Se il tuo disegno attuale è relativamente costante, allora sì, potresti semplicemente usare un timer per fare la stessa cosa. Eseguilo un paio di volte, misura la quantità di tempo fino a quando non consideri la batteria scarica, quindi utilizza un timer in futuro per indovinare quando sta per esaurirsi. Stai usando batterie nuove ogni volta?

Penso che l'unico modo solido per monitorare un sistema del genere sia una sorta di disposizione simile a quella di un cane da guardia: avere qualche altro sistema, alimentato separatamente , controllarlo di volta in volta (o attendere un segnale) e se non risponde, avvisare.

Puoi anche usare quel sistema separato per controllare la batteria. Non soffrirà la carica della batteria principale che ucciderà qualsiasi sistema di monitoraggio che si stacca dalla batteria principale. Se riesci a disporre un monitor batteria che funzionerà con una piccola batteria come una pila a bottone e garantirà che durerà a lungo la batteria principale, ciò dovrebbe fare il suo lavoro.

Se non vuoi o non puoi avere una seconda fonte di energia, gli altri commenti sembrano contenere ottimi suggerimenti per l'auto-monitoraggio.

Puoi ottenere un riferimento di tensione molto più accurato con un amplificatore operazionale (utilizzane uno con un pin di abilitazione, in modo che possa essere facilmente spento) e sintonizza il tuo circuito sulla gamma di tensione che vuoi misurare: 0 V a 0,8 V, e 3,3 V a 1,1 V. Se è saturo, sai che hai un sacco di carica e non sembra che tu abbia bisogno di un monitor, ma solo di un allarme.

Inoltre, assicurati di misurare più volte (o utilizzare un resistore di rilevamento corrente), anziché assumere che una caduta di tensione sia causata da una batteria in esaurimento. Non lo è: la tensione della batteria dipende sia dalla corrente di scarica che dalla carica residua. Un picco di corrente può causare un forte calo di tensione, ma la batteria si ripristina quando viene rimossa. Vedere la Figura 9 della scheda tecnica alcalina di Energizer.

Se possibile, misurare la tensione di una batteria alcalina AA subito dopo che è stata caricata dal tuo normale carico (dispositivo) e hai interrotto la corrente di carico, quando scende al di sotto di 0,9 V per batteria AA, le batterie sono scariche. Faccio questo sono molti prodotti che ho progettato e funziona perfettamente. Le normali batterie alcaline si ripristineranno dopo la rimozione di un carico, ma ciò richiede tempo a seconda della corrente di carico. A volte questo può essere minuti o addirittura ore a seconda della temperatura e della corrente di carico. Misurandolo durante l'uso costante con una piccola corrente, dovrai prendere una tensione più alta a seconda della tua corrente, ma normalmente 1,2 V è OK per un dispositivo che utilizza solo 5 mA.