Come è possibile un orologio da polso con una durata della batteria di 10 anni?

Pare che Casio offra una manciata di orologi da polso con "durata della batteria di 10 anni" . L'affermazione è che grazie a "una tecnologia avanzata" la durata della batteria di quegli orologi è estesa a dieci anni.

Ora, se si guardano diversi modelli, si vede che sono piuttosto complicati, quindi probabilmente consumano energia - ad esempio, il modello AW-80-1AV ha sia un display a cristalli liquidi e lancette che ha anche un'illuminazione a LED e un allarme acustico.

Ho pensato inizialmente che forse la batteria fosse la chiave. Il modello AW-80-1AV funziona su CR2025. La scheda tecnica Energizer CR2025 specifica che questa batteria ha una tensione di uscita nominale di 3 volt e una capacità nominale di 163 mAh, quindi immagazzina 0,489 volt-ampere-ora di energia.

Per fare un confronto, il tipico modello base di Swatch dura circa tre anni con la batteria Renata all'ossido d'argento 390 (SR1130SW) che ha una tensione di uscita nominale di 1,55 volt e una capacità nominale di 60 mAh e quindi immagazzina 0,093 volt-ampere-ora di energia.

Quindi CR2025 immagazzina circa cinque volte più energia, ma il modello base di Swatch ha solo le mani: nessun display digitale, nessuna illuminazione, nessun allarme, quindi probabilmente consuma meno energia.

Deve esserci chiaramente qualcosa di più di una batteria più grande che rende possibile la durata della batteria di 10 anni.

Come è possibile una durata della batteria di 10 anni in un orologio da polso che consuma abbastanza energia?

10 anni = ~ 87650 ore.
1 drenaggio in UA richiederà 87,75 mAh in 10 anni.
Con un degrado della durata di conservazione che è abbastanza vicino a
= 10 mAh / uA / anno o
= 100 mAh / uA / 10 anni

Quindi la tua batteria da 163 mAh citata fornirà media di 1,63 uA.
Spingendo tecnologia, dimensioni e fortuna potresti farti dire 5 uA media.

Ci sono 86400 secondi / giorno. Ci sono 1440 minuti / giorno.

Scoprirai che, ad esempio, l'uso dell'allarme è molto limitato nell'uso consentito per ottenere 10 anni. Se 1 uA dello scarico è per uso allarme, si ottengono 24 uA. ora / giorno o 86400 uA. Secondi o 86 mA. Secondi. Sono circa 240 mW secondi a 3 V. Oppure dire 5 x 50 mW x 1 secondo scoppio / giorno.

Un LED può fornire un'ampia illuminazione a 1 mA. Usalo 5 volte / giorno x 1 secondo = 5 mA.sec = 5000 uA.sec o "solo" 5000/86400 = 0,06 uA drenaggio medio. Aumentare come desiderato e permesso.

Riesci a correre un tempo mantenendo IC su diciamo 1 uA?
Probabilmente sì.

Quindi, nel complesso, tutto rientra nell'area "teoricamente possibile se davvero davvero molto intelligente e attento".
Ormai ci si può aspettare che Casio sia abbastanza intelligente.

Nota che se si utilizza qualsiasi tipo di raccolta di energia, tutte le scommesse sono attive. Raccogliere uA o pochi suoni fattibili.

ESEMPIO MONDIALE REALE:

Ce ne sono molti altri.

Nel settembre 2012 l'utente Hli ha commentato:

Un EFM32, che è un MCU ARM Cortex M3, può funzionare a circa 1,45 µA durante la guida di un LCD (550nA per l'LCD e 900nA per eseguire l'RTC e mantenerne la RAM). Quindi un chip che mantiene solo il tempo dovrebbe essere in grado di funzionare con molto meno

Il link che ha fornito ora è interrotto, quindi:

La famiglia "Gecko" EFM32 è costituita da microcontrollori M0 +, M3, M4 ARm Cortex di Silabs

Ricerca Silabs EFM32

Wonder Gecko

• EFM32 ™ Wonder Gecko Microcontroller ARM® Cortex®-M4 a 32 bit La famiglia di microcontrollori EFM32 ™ Wonder Gecko a 32 bit (MCU) include 60 dispositivi basati sul core ARM® Cortex®-M4, che fornisce un set completo di istruzioni DSP e include una FPU hardware per prestazioni di calcolo più veloci.

  Le MCU Wonder Gecko offrono fino a 256 kB di memoria flash, 32 kB di RAM e velocità della CPU fino a 48 MHz. Le MCU incorporano la tecnologia Gecko altamente differenziata per ridurre al minimo il consumo di energia, tra cui una gamma flessibile di modalità standby e sleep, periferiche intelligenti che consentono ai progettisti di implementare molte funzioni senza riattivazione della CPU e corrente di standby estremamente bassa. Con il più basso consumo di energia attiva e standby, Wonder Gecko è l'MCU Cortex-M4 più ecologico al mondo.

Altre varianti di xxx-Gecko M0 +, M3, M4

Inserzioni Digikey di "Gecko" - legione

Il costo più basso in 100 con LCD EFM32TG822F32-QFP48T $ US2,03 / 100 Digikey

Modalità utile a potenza minima con RTC in funzione - EM2 - deep sleep

In EM2 l'oscillatore ad alta frequenza è spento, ma con l'oscillatore a 32.768 kHz in funzione, sono ancora disponibili periferiche selezionate a bassa energia (LCD, RTC, LETIMER, PCNT, LEUART, I 2C, LESENSE, OPAMP, WDOG e ACMP). Ciò offre un elevato grado di funzionamento autonomo con un consumo di corrente di soli 1,0 µA con RTC abilitato. Sono inclusi anche Power-on Reset, Brown-out Detection e full RAM e CPU retention.

EM1 - sonno

In EM1, la CPU è inattiva e il consumo energetico è di soli 51 µA / MHz. Tutte le periferiche, inclusi DMA, PRS e sistema di memoria, sono ancora disponibili

EM0 - in esecuzione

In EM0, la CPU è in esecuzione e consuma appena 150 µA / MHz , quando esegue il codice da flash. Tutte le periferiche possono essere attive.

Pertanto, l'esecuzione in EM0 per 1 ms / s aggiunge 0,15 uA al carico in standby EM2.

Complessivamente, operare in EM2 a circa 1 uA in media più EM0 come richiesto consentirebbe di raggiungere l'obiettivo di esempio di 10 anni / 163 mAh.

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Raccolta di energia:

Le vibrazioni e il movimento potrebbero essere possibili fonti di energia.

Un pannello solare / pannello solare in silicio sembra fattibile.
All'incirca la potenza disponibile è di 150 Watt / m ^ 2 a 1 sole = 100.000 lux.
Un "pannello" da 10 mm x 10 mm a 10 lux a tali valori nominali fornirebbe ~ = 150 Watt x (0,01mx 0,01m) x 10lux / 100000lux = 15 microWatt.

10 lux è la luce fioca della stanza - al livello in cui il colore sfuma nel monocromio. Dim!
Se quel livello di sensibilità può essere mantenuto a livelli di luce così bassi (come è possibile con altri "prodotti chimici"), la potenza della luce sembra fattibile.

Forse quegli orologi usano una sorta di sistema di raccolta dell'energia per ricaricare una batteria ricaricabile?

Un orologio al quarzo automatico ha un meccanismo di raccolta dell'energia che, come un orologio meccanico a carica automatica, estrae piccole quantità di energia dai movimenti quotidiani della persona che lo indossa.

Un orologio a energia solare utilizza una minuscola cella solare per estrarre energia dalla luce ambientale. (Anche la luce interna, molto più fioca della luce solare, è adeguata per far funzionare l'orologio).

Ho sentito che tali orologi in genere funzionano normalmente per circa un giorno quando vengono tagliati fuori dall'energia esterna (tolti dal polso, messi in una stanza buia, ecc.). Quindi entrano in uno stato di risparmio energetico in cui tutto è spento tranne i tempi interni: il display LCD si spegne, le lancette si fermano. L'orologio ha una riserva di carica che può far andare avanti il ​​cronometraggio interno per almeno un mese; un produttore afferma di avere orologi con una riserva di carica di 4 anni. Quindi quando lo raccogli e lo scuoti, la batteria inizia a caricarsi e le "mani ruoteranno magicamente per adattarsi all'ora corrente". ( Una ).

Sei alla ricerca di informazioni dettagliate su come è possibile costruire dispositivi elettronici con un consumo energetico estremamente basso? Quindi potresti divertirti a leggere le note di Jeelabs sull'elettronica a bassa potenza ( b ). Un JeeNode ha funzionato per oltre 2 anni con una singola carica della batteria (caricata il 21 agosto 2010; continua a funzionare e continua a contare il 15 settembre 2012). ( c )

Oppure stai cercando tecniche per evitare che una batteria si guasti prematuramente? Mentre ricaricare una batteria molte volte in 10 anni è "più facile" che cercare di ottenere una cella primaria per durare 10 anni, non lo rende "facile". Ho acquistato nuove batterie ricaricabili per diversi dispositivi elettronici di consumo quando la batteria ricaricabile originale è morta in meno di 5 anni - non solo esaurita, ma completamente scarica. (Ciò che rende questo particolarmente frustrante è quando un'apparecchiatura di 5 anni usa batterie che hanno una forma speciale che ha interrotto la produzione anni fa e che ora non sono disponibili, e sospetto che tutte le nuove e lucenti batterie di forma strana non saranno ugualmente disponibili tra 5 anni. ). Come evitare che le batterie si esauriscano prematuramente farebbe una buona domanda separata: vorrei sapere la risposta.

La chiave qui è che non ha lancetta dei secondi spazzata. La lancetta dei minuti aumenta solo una volta ogni 20 secondi ed è l'unico movimento che si sta verificando sulle lancette.