STM32 на батарейках

[a5021]

Раздумываю над нюансами батарейного питания. Источник предполагается в виде двух АА или ААА. Для самого МК это в самый раз и он должен без проблем работать почти до полного исчерпания батарей. Однако, есть еще датчики, которые хотят 3.3в, т.ч. без повышающего преобразователя здесь никак. С самим преобразователем понятно, но держать его постоянно включенным не хочется. Есть мысль запитать схему через преобразователь, но сам преобразователь включать его по мере надобности. Схематика простых повышающих преобразователей такова, что даже когда он не работает, ток может течь через катушку индуктивности и диод в нагрузку, которой по моей мысли будет МК. Чипы преобразователей (на вроде NCP140x) допускают управление преобразованием на уровне вкл/выкл путем подачи напряжения выше 0.9в на управляющий вывод для включения. Логика работы при этом такова, что МК держит эту ногу в нуле, сам находясь большую часть времени в режиме сна. Как только МК просыпается, он поднимает единицу и тем самым запусакет преобразователь, поднимая самому себе питание до 3.3в. И вот с этим у меня вопрос: сможет ли МК переживать этот момент без последствий?

[Galizin]

У товарища Shodan в его последнем дозиметре напряжение оперативно понижается по моему до 2,2 вольта для экономии. Так что ответ на вопрос о повышении-понижении напряжения скорее положительный.
А вот вопрос как уследить что бы датчики не сожрали питание ниже порога пока контроллер спит открыт. В дозиметре таких проблем нет - он питается от лития и имеет постоянно включенный понижающий преобразователь с перестраиваемым делителем.

[a5021]

Я пока себе представляю, что запитка датчиков на время проведения измерений будет происходить посредством коммутатора питания. Скорее всего простейшего, в виде низковольтных P-канальных мосфетов. Разумеется, держать датчики запитанными постоянно -- это недопустимая роскошь.

Следить за состоянием батарей можно измеряя напряжение питания МК при выключенном преобразователе, используя внутренний источник опорного напряжения. Особая точность здесь не требуется и получаемых значений будет достаточно, чтобы судить о необходимости замены батарей.

За информацию о реальном МК, работающем на переключаемом напряжении питания, спасибо. Значит можно продолжать мыслить в этом направлении.

[balmer]

Про Step-Up преобразователями, которые используют катушку индуктивности в качестве элемента запасающего энергию.

Они очень импульсно забирают энергию у батарейки. Так что желательно брать как можно более высокочастотный. Иначе, когда батарейка будет немного севшая - STM32 начнет перегружаться при его включении. (Ну либо придется ставить конденсатор на тысячу микрофарад.)

[a5021]

Вопрос импульсного характера потребления энергии преобразователем в определенной мере решается путем установки емкости на его входе. Я пока прицеливаюсь на дешевый китайский чип BL8530 с рабочей частотой около 350 кГц. В этом смысле мои намерения идут вразрез с вашими рекомендациями. Насколько такой подход будет приемлемым, ожидаю выяснить в ходе натурных испытаний. В принципе, вопрос габаритов не стоит особо остро, т.ч. электролиты в бочонках допустимы на крайний случай. Если уж ничего не поможет, то придется раскошелиться. Чип повышайки от какого-нибудь Maxim обещает стоить дороже, чем все остальное. Отсюда и не особое желание идти этим путем.

[akl]

По мне, проще установить одну 3,6V батарейку. Например, мы ставим такие.

[Galizin]

Если говорить о чем либо вроде STM32L031C6 то он может работать от 1,65. + 0,3 вольта на шотки. Получаем 1.95 вольта от 2 батареек. 1 вольт от 1 батареи. Это практически полный разряд. Ну может процентов 5 еще можно было бы вытянуть. И тут нужно считать, а не сожрет ли периодическое пробуждение контроллера эти 5 процентов. Наверняка получится что сожрет и не имеет смысла пробуждаться и мерить. Задача Вам известна. Считайте что лучше.
Выбор преобразователя странен. Неспецифицируемый ток в откл состоянии. Посчитать ничего невозможно. Может быть что то типа mcp1640 с Input to Output Bypass Option (MCP1640C/D). И на шотки не будет ничего падать. Батарею можно разряжать до 1,65/2 вольт. Есть еще TI и Maxim
Я так понял что человеку принципиально различие в 20-30 рублей бюджета (<10% от полной стоимости). Хотя батарейку покупают отдельно .....
Возможно поставить 2 батарейки из любого магазина будет лучше чем уникальную с доставкой в 20 дней.

[DronVolk]

Я может глупость скажу но сколько должна потреблять нагрузка? та что требует преобразователь.

Закон сохранения энергии не отменяли!
если вам нужно получить 5в и 100 мА из 3в то вам придется сожрать =>
W = 5*0.1 = 0.5 ватт
из 3в будет - 0.5/3 = 166 мА

Для увеличения напряжения у источника придется сожрать больше тока вопрос только в том на долго ли хватит 2 АА(А).

зы просто этот вопрос не затронули а по мне это главное!!!

зызы еще стоит взять в расчет то что преобразователи не блещут высоким кпд в идеале 70-85%

[balmer]

чип BL8530 с рабочей частотой около 350 кГц

О, уже хорошая частота . Скорее всего с танталовым конденсатором 47 мкФ как в даташите - будет хорошо работать. С электролитическим будет работать не очень, ибо у него высокая слишком индуктивность.

Но кстати вариант поставить литиевый аккумулятор, как советует akl - тоже неплох. Плюс в том, что ничего конвертировать не надо. Не знаю насколько редко их можно заряжать, но вроде раз в 3 месяца - это еще нормальный интервал. Аккумуляторы сейчас довольно дешевы. 100 руб/шт 200 мА/ч. Уже даже первый комплект батареек будет сравнимо стоить.

[Ser60]

akl выше советовал не аккумулятор, а просто батарейку. В своих сообщениях ТС не специфицировал какие сенсоры нужно опрашивать, точнее какое токопотребление ожидается у схемы. Без этой информации смысла в подобной дискуссии мало и большая вероятность, что советы будут не в тему. Тем не менее, если эти сенсоры типа температурных, то никаких аккумуляторов не нужно - литиевая 3.6В батарейка будет годами работать. Я тоже подобную применяю в своих сенсорах и поддерживаю его совет.

Если-же хочется поставить именно алкалиновую батарейку, недавно в конструкции использовал step-up конвертер TPS610981 при питании устройства от одной ААА (можно и от двух). Преимущества этой микры в том, что у нее имеется встроенный пороговый элемент, включающий конвертер когда напряжение на входе просядет ниже выходного и малое собственное токопотребление (порядкка 0.3мкА !) в экономном режиме (когда МК спит, и даже в этом случае обеспечивается 3.3В на выходе). Также в ней имеется встроенный ключ для коммутирования вторичной нагрузки (например, сенсоров как у ТС). В начале следующего года будет налажен выпуск разновидности этой микры TPS610985. Она пока сейчас упомянута лишь в ДШ на TPS610981, но ТИ уже предлагает семплы (пока не с вебсайта а через представителей фирмы). Отличие этой модели от TPS610981 в напряжении 3.0В на выходе вместо 3.3В. Я ее тоже попробовал и очень доволен.

[balmer]

Ser60 - мы уже живем в разных мирах.

BL8530 покупается на aliexpress по цене 10$ за 100 штук с бесплатной доставкой.
TPS610981 же получается на elitan.ru по цене 200$ за 100 штук. Разница в 20 раз!
Так что изучаем китайские даташиты

[a5021]

Не, аккум не желательно. Это уменьшает межсервисный пробег (саморазряд аккума), а хотелось, чтобы он был побольше. ТЗ на устройство пока существует в виде обрывочных мыслей в голове. Сочиняю свой вариант беспроводного сенсора, типа температура/давление/освещение/еще_не_придумал_чего. Замеры раз в минуту с отсылкой через NRF24L01. Таких устройств в интернете пруд-пруди, но просто копировать не спортивно. Хочется мозгами поскрипеть.

Пробую этого коня в вакууме просчитать насчет потребления и по грубым прикидкам выходит, что вся эта хлабуда сможет где-то около года (плюс минус лапоть) тянуть от пары щелочных АА. Это для F030, правда на 8мгц. Самые жручие это датчики, МК почти все время спит и его доля в общем потреблении не велика.

Ser60, описанная вами микра чудо, как хороша. Дорогая только, да и не купить в наших палестинах. Поэтому ваяем из говна и палок, что должно быть тренирует смекалку.
За информацию спасибо.

[scorpi_0n]

А старенькие TPS6104x чем хуже?

[a5021]

Главным образом, фаршем. Еще мне график эффективности в зависимости от тока нагрузки понравился.

[Ser60]

balmer - Mouser продает ее 100 шт за $150. Конечно, все еще намного дороже чем BL8530, но она как минимум во столько-же раз и лучше. BL-кa не предназначена для работы с малопотребляющей нагрузкой. Да я все понимаю насчет цен и сложностей с покупкой (пока) в России. Но отсутствие предложений отчасти диктуется отсутствием спроса. Я пытаюсь вносить свой посильный вклад в улучшение ситуации агитированием за использование "нормальных" деталей вместо всякого китайского хлама и предоставлением какой-то информации о них. Здесь уже не раз обсуждали, что в случае разработки единичных радиолюбительских конструкций цена на компонент особой роли не играет. Заплатить за деталь 2 доллара вместо 10 центов доступно подавляющему большинству радиолюбителей. Ну а в случае серии - тут разговор особый и без информации что за устройство планируется к разработке обсуждение безсмысленно. Да Вы это и сами знаете...

akl - 2.4ггц в случае сеносора на улице - это зло. У этих трансиверов и мощность маловата и чувствительность слабовата, да и ещё если будете модуль с установленной антенной использовать, то у него сильно выраженная диаграмма направленности. Для передачи небольшого объёма данных они не оптимальны. Во многих случаях, конечно, и 2.4 ггц сойдет, если, например, сенсор за одной стенкой/стеклом на малом расстоянии от передатчика и работает на один приемник. Но в случае сенсора на дачном участке это неудобно, да и промышленные модели (те, что я знаю) на таких частотах не работают. В любом случае советую посмотреть на суб-1ггц трансмиттеры. Почитайте мои статьи о радиомодулях в профиле. С тех пор, правда, утекло более двух лет и они неколько устарели, поскольку появилось много других интересных моделей. Летом я работал с Si1082, содержащей отличный микропотребляющий трансивер и не менее замечательный микропотребляющий МК в одном корпусе. Для опроса сенсоров и передачи данных - практически идеальное устройство. Один недостаток - МК в них серии С8051, не слишком здесь популярный. Ещё пару месяцев назад у ТИ появилась отличная новая серия CC13xx с улучшенным и переработанным радио и ARM-ом в одном чипе. Я вот жду когда исправят их "детские болезни" и в широкой продаже, наконец, появятся модели в 32-выводном корпусе.

Сенсоры жручие? Да они сегодня как МК во сне менее 1 мкА потребляют. У меня также в профиле найдете обзоры по сенсорам температуры/влажности/давления. Вот ещё одна моя статья: http://www.dubrovenko.ru/ddssite/dshglw.htm. У ТИ с тех пор появился новый неплохой сенсор температуры/влажности HDC1050. Все хочу его в деле попробовать.

scorpi_0n - использование 6104х для повышения напряжения до 3В для питания малоточных сенсоров будет совсем не по назначению. В принципе можно и сработает, но это будет как молотком гайки откручивать.

[akl]

Я просто предложил вариант запитки устройства без излишеств, выдержавший многолетнюю практику.

akl - 2.4ггц в случае сеносора на улице - это зло

А вот про это пока разговора не было. Теперь будет Не понял, причём здесь зло. Давеча освоили обмен c сенсорами по WiFi с помощью модуля CC3000. 50...100м в зависимости от толщины стен на этой дистанции. Жрёт правда. Пытаемся перейти на CC3100

[Ser60]

akl - извините, это я по ошибке Вам адресовал, хотя предполагалось для a5021 как коммент на его намерение использовать NRF24L01 для безпроводного сенсора. У WiFi и мощности другие: +18dBm по сравнению с 0dBm у NRF-ки, да и предназначены обе для скоростного обмена данными (NRF-кa, например минимум 1 mbps), соответственно с широкой полосой пропускания приемника. При такой полосе чувствительность приемника сильно уменьшается. На фоне этих данных, полоса пропускания, скажем, субгигагерцового приемника CC12xx может быть ограничена программно до нескольких килогерц, что для передачи малого объёма данных от сенсора на малой скорости гарантирует чувствительность приемника на уровне -125dB. Поэтому в субгигагерцовом передатчике данных сенсора можно значительно уменьшить мощность передатчика, что первостепенно для батарейного питания.

Про прохождение через стены я уже писал. Прежде чем изготовить свои беспроводные датчики я тоже много эксперементировал с разными радио, в том числе и с 2.4ггц модулями на СС2500 с чиповой антенной и максимальной мощностью +1dBm. Прохождение ее сигнала через стены просто несравнимо с той-же СС1101 на 950мгц при мощности +10dBm. Последняя старая рабочая лошадка, кстати, тоже сегодня не лучший вариант для передатчика - силлабовские по сравнению с ней ощутимо более экономичные. У них потребление при +10dBm на субгигагерцовой частоте лишь чуть больше чем у NRF-ки при 0dBm. Через 1-2 стены в пределах квартиры любой сигнал пройдет. Но в моих условиях, да ещё при наличии массивного WiFi траффика в здании, конкурирующего по диапазону с СС2500, субгигагерцовые модули показали себя со значительно лучшей стороны.

[a5021]

BL8530 покупается на aliexpress по цене 10$ за 100 штук с бесплатной доставкой.

Я купил там же и тоже с бесплатной доставкой 10 штук за 100 рублей. При всей своей любви к изящным инженерным решениям, цена порой имеет не последнее значение.

Так что изучаем китайские даташиты

Это не первые чипы китайской разработки, которые я покупал и пока что не было случая, чтобы я пожалел об этом. А глядя, какие чипсеты разрабатывают китайцы, например, для мобильной связи, начинает казаться, что изучение китайских даташитов ничуть не зазорнее изучения любых других.

[Galizin]

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0 ... %D1%82_AAA
Типичная ёмкость солевого гальванического элемента питания — 500 мА·ч
Даташит BL8530
Input Current 12 15 uA
Делим 500мАч/ 15uA = 3.8 лет - это без контроллера
Контроллер добавит микроампер 20-30 к 15 микроамперам dc-dc что даст 1,2 года.
Все остальное - это полезная работа, она одинакова при любом подходе.
Так стоит ли копья ломать с переводом на пониженное питание и т.д.?

[a5021]

Мысль понятна, но возникает одно возражение: на малых нагрузках КПД преобразователя существенно падает. С учетом, что ток потребления МК и так зависит от напряжения, может оказаться, что потребление в режиме сна возрастет в разы. В абсолютных значениях это вряд ли будет большой величиной, но зачем повышать потребление зазря?