Sind meine theoretischen Leistungsaufnahmen von diesem AVR korrekt?

Nachdem ich mich von einem einfachen ATMEGA 168-basierten Dunkelheitsalarm inspirieren ließ , der eine theoretische Lebensdauer von 3 Jahren für Batterien im Ruhemodus hat, hatte ich beschlossen, etwas Ähnliches selbst zu machen (einen Weckalarm, bei dem der Oszillator eher für annähernd in Ordnung als für Präzision verwendet wurde Licht)

Meine Verwirrung liegt in der Art und Weise, wie die Batterielebensdauer berechnet wird (siehe Abschnitt "Berechnung der Batterielebensdauer"). Ich hatte mich daher für eine eigene Berechnung entschieden.

Der AVR verbraucht anscheinend bei 1,8 V im Power-Down-Modus 0,1 µA. Im aktiven Modus 250µA bei Annahme eines externen 1MHz-Oszillators ( Datenblatt hier ).

Jetzt hätten ein paar (idealerweise) AA-Batterien 1200 mAh, also

1200 / 0.001 / 24 / 365 = ~137 years standby life time
1200 / 0.250 / 24 / 365 = ~0.5 years active life time

Unter der Annahme, dass mein Piezo-Summer + 10k-Vorwiderstand insgesamt 5 mA benötigt, könnte ich den aktuellen Verbrauch vielleicht stundenweise mitteln

5mA * 10 (second alarm)? / 6 (intervals of 10) / 60 (in to hours) = ~0.138mAh
0.250mA (active current) * 10 / 6 / 60 = ~0.00694 mAh

Das Endergebnis ist (ignoriert man, dass sich der aktive Stromverbrauch mit dem ausgeschalteten Zustand überschneidet).

1200 / (0.001 + 0.138 + 0.00694) / 24 / 365 = 0.9 years 

Können Sie hier größere Mängel vorschlagen? Was wäre eine Methode, um die gesamte Stromaufnahme über die Zeit zu berechnen, insbesondere wenn Batterien mAh anstelle von Wh verwenden und das Datenblatt nur "xx uA @ 1.8v" angibt (und nicht ~ 4.5VI verwendet). Gibt es eine einfachere Möglichkeit, den Stromverbrauch zu berechnen, wenn die Dinge nur zu bestimmten Zeiten Energie verbrauchen (und nicht nach meiner Berechnung des "Durchschnittswerts pro Stunde"), die ich durchgeführt habe?

Ich bin anscheinend auf der theoretischen Seite des persönlichen Projekts gegen eine Wand gestoßen. Es interessiert mich nur, wie lange es laufen kann, wenn ich es so einfach wie möglich gestalte.

Sie sind sehr nah. Die durchschnittliche Leistung ist eine sehr genaue Methode, da Sie nicht so viel Strom ziehen, dass die effektive Kapazität des Akkus schwankt.

Batterien, Batterien und mehr Batterien

Lithiumbatterien haben einige der besten Eigenschaften für die Selbstentladungsrate und meine Erfahrung unterstützt diese Tatsache. Ich denke, dass die Batterieuniversität einen großartigen Ort hat, um viele verschiedene Batterieeigenschaften zu diskutieren, und ich zeige den Leuten oft, dass sie dort etwas über Batterien lernen, wenn sie anfangen, mit ihnen zu arbeiten. Wenn Sie die Batterieentladungsraten vergleichen möchten, finden Sie in diesem Artikel einen ganzen Artikel, in dem die Phänomene erläutert werden .

Dies ist ein bisschen um den Punkt, aber ich versuche immer, diesen Punkt zu machen, wenn Sie die Batteriespannung messen, müssen Sie es unter Last haben. Dies variiert mit der Chemie, ist jedoch bei Lithien von größter Bedeutung. Ich hatte einen Kollegen, der schlechte Knopfzellen in unsere Geräte steckte und sie benutzte, weil die Knopfzellen fast volle Spannung ohne Last zeigten. Unter einer beliebigen Belastung (10 kOhm, ca. 2 mA) waren sie platt tot.

Ihr Mikrocontroller und Sie

Da Sie sich mit der Verwendung des Herstellerblatts für Ableitströme befassen, gibt es auch viele verschiedene Probleme, mit denen Sie sich befassen müssen, um die Spezifikationen einzuhalten, über die wahrscheinlich auch nachgedacht wird. Das größte, das ich gesehen habe, ist ein schwebender Eingang. Viele Ingenieure lassen nicht verwendete Pins als Eingaben übrig und denken: "Hey, was kann das für einen Schaden anrichten?" Ein bisschen, wenn Sie Mikroampere sprechen. Bei einem potentialfreien Eingang ändern sich die Transistoren ständig und die Schwankungen verursachen eine Leistungsdifferenz. Wir hatten einmal eine verkürzte Lebensdauer in einem Produkt, weil wir einen Fehler hatten, bei dem 2 Pins schwebten, was dazu führte, dass sich der Standby-Strom auf unserem MSP430 mehr als verdoppelte. Sie müssen alle Ihre Pins ansteuern, um sie auszugeben, und sie einen Zustand halten lassen.

Es ist leicht zu übersehen, wenn man solche Berechnungen wie die Weckzeit vornimmt. Ich scheine mich zu erinnern, dass unser MSP430 eine nicht zu vernachlässigende Weckzeit hatte, wenn Sie es sehr oft machten. Es hatte auch nur für einen Moment einen größeren Energiepuls, als es online ging. Unser kleines RTOS musste versuchen, dies zu berücksichtigen, und wenn das Herunterfahren weniger als X Millisekunden dauerte, haben wir es mit NOPs übersprungen und etwas Strom gespart.

Wenn Sie ein Produkt mit sehr langer Lebensdauer suchen, benötigen Sie eine Schutzbeschichtung . Die Öle in Ihrer Haut sind nicht sofort ein Problem, aber mit der Zeit bilden sie ein leicht leitfähiges Material auf Ihrem Board. Die konforme Beschichtung schützt Ihr Board vor diesem geringen Einfluss auf die Stromaufnahme.

Lesen Sie alle App-Hinweise zum Betrieb mit geringem Stromverbrauch. Wahrscheinlich werden Themen behandelt, z. B., wie die Pins als Ausgabe gespeichert werden müssen, und viele andere wichtige und nützliche Fakten.

Last but not least, lassen Sie sich nicht entspannen, nur weil Sie die App-Notizen gelesen haben und nach einer Woche mit Ihrem Produkt alles in Ordnung zu sein scheint. Sie müssen das tun, was Clabacchio sagt. Sie müssen messen und sicherstellen. Wenn Sie Ihren Code normal debuggen, ist dies ein Teil davon. Sie müssen herausfinden, ob Sie einen Fehler gemacht haben, der dazu führt, dass Ihr Leerlaufstrom mAs anstelle von uA ist, oder auch nur, wenn Sie das getan haben, was wir getan haben und ein Stift durch einen Unfall schwimmt . Stellen Sie sicher, dass Sie gepufferte Messungen verwenden, wenn Sie ein großes Leck auf Ihrem Gerät haben, das die Daten aufnimmt, können Sie beim Testen einen Berg aus einem Maulwurfshügel machen. Vergiss auch nie die Klimmzüge, sie sind kleine Powerfresser, wenn du nicht aufpasst.

Die Theorie scheint richtig zu sein, ich möchte Ihnen nur einen Hinweis geben: Beim Entwerfen von Schaltkreisen mit sehr geringem Arbeitszyklus (die Zeit, in der das Gerät arbeitet) ist es üblich, den Stromverbrauch im Ruhezustand zu kennen (und das haben Sie getan, aber ich würde vorschlagen Messen Sie es einmal gebaut, da ich gerade entdeckt habe, wie sehr das Design auf die Stromleckage einwirkt.

Dann, aber dies erfordert nicht die gleiche Genauigkeit wie bei größeren Strömen, sollten Sie versuchen, den Energieverbrauch des Geräts im aktiven Zustand zu messen. Sie können dies auch mit dem Steckbrett tun, da Sie ein Maß für die durchschnittliche Stromaufnahme und die Einschaltdauer des Geräts (~ 10 s) benötigen.

Dann können Sie Ihre Energien (oder Ah, wie Sie möchten) summieren, ohne sich um die Überlappungszeit zu kümmern.

Verlassen Sie sich bei einer Messung dieser Art jedoch nicht zu sehr auf die im Datenblatt angegebenen Werte und versuchen Sie, ob Ihr Design diesen Wert garantieren kann. Sie würden beispielsweise alle Ausgangspins Ihres Mikrocontrollers genau prüfen, um unerwünschte Leckströme aufgrund von DIO-Schnittstellen zu vermeiden, und müssen möglicherweise auch mit den Leistungsbereichen des Mikrocontrollers selbst arbeiten. Viel Glück!