Münzzellenbatterie für Bluetooth?

Ich versuche herauszufinden, welcher Akku für meine Anwendung verwendet werden soll. Ich verwende ein Bluetooth-Modul der Klasse 1 oder 2 (nicht mit geringem Energieverbrauch), das etwa 50 / 60mA RX / TX-Strom benötigt. Zusätzlich gibt es einen Mikrocontroller und einige analoge ICs mit geringem Stromverbrauch. Ich benötige einen kontinuierlichen Datenstrom vom Gerät für 1-10 Minuten.

Sind Knopfzellen völlig ausgeschlossen? Ich spreche von CR2450 Lithium-Ionen. Es macht mir nichts aus, wenn sie nicht lange halten, aber werden sie funktionieren? Denn in meiner Anwendung ist die Größe der Schlüssel und die Akkulaufzeit ein Kompromiss, den ich eingehen möchte.

microcontroller batteries bluetooth cell-battery van
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Antworten:

Nein, sie werden nicht funktionieren. CR-Zellen sind so ausgelegt, dass sie kontinuierlich maximal einige mA liefern. Daher funktioniert ein Mikrocontroller mit geringer Leistung wie ein MSP430, der beispielsweise mit einem 32,768-kHz-Kristall betrieben wird, möglicherweise, aber die Leistung eines HF-Transceivers ist viel zu hoch.

Das Datenblatt für diese Batterie gibt sogar nur 0,2 mA als "kontinuierliche Standardlast" an.

Wenn Sie Ihre HF in kurzen Bursts benötigen würden, könnten Sie die Leistung von einem großen Elektrolytkondensator, beispielsweise 100 ms, beziehen und ihn dann über einen längeren Zeitraum aufladen, damit der Controller immer noch genügend Strom erhält. Für kontinuierliches Streaming reicht dies nicht aus.

stevenvh
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Ein CR2450 hat eine ziemlich große Kapazität für eine Knopfzelle, kann jedoch nicht genügend Dauerstrom für diese Anwendung liefern.

Hier ist ein typisches CR2450-Datenblatt

Es heißt, dass für eine kontinuierliche Entladung eine Nennleistung von weniger als 1 mA vorliegt, was bei weitem nicht den Anforderungen Ihres BT-Moduls entspricht.
Selbst für einen kurzen Impuls beträgt die Nennleistung für 2 Sekunden nur 9 mA. Diese Grafik aus dem Datenblatt ist sehr informativ:

CR2450 IR

Sie können sehen, dass der IR (Innenwiderstand) bei ~ 15 Ohm beginnt und ziemlich schnell ansteigt. Mit diesen Informationen können Sie den Spannungsabfall bei verschiedenen Strömen berechnen. Wenn Sie beispielsweise nur 10 mA wünschen, erhalten Sie einen Spannungsabfall von 0,010 * 15 = 150 mV. Bei 100mA sind das 1,5V!
Steven erwähnt einen Kondensator und kurze HF-Bursts. Dies ist sicherlich möglich (eines unserer Produkte verwendet eine Knopfzelle und funktioniert ähnlich), ist jedoch möglicherweise nicht für Ihre Anwendung geeignet.

Sie müssen also eine andere Batterie auswählen. Heutzutage können Sie sehr kleine Li-Ion-Batterien erhalten, die für diese Anwendung gut wären. Schauen Sie sich Mouser, Farnell oder vielleicht eBay an - ich habe kürzlich eines davon für einen Prototyp gekauft:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Für 500mAh (nicht sicher, ob dies korrekt ist, habe es noch nicht getestet. Ich erwarte, dass es zwischen 300-450mAh liegt) ist es sehr klein. Die Abmessungen sind wie folgt angegeben:

Größe: 58 mm (L) * 22 mm (B) * 4,4 mm (H)

EDIT - was ist mit einem AAA mit Step-up?

Das würde gut funktionieren. Es würde sich jedoch ziemlich schnell entladen, da die Batterie aufgrund der Steigerung und Effizienz mehr Strom liefern würde. Wenn wir beispielsweise einen Nenn-NiHH-AAA von 1,2 V haben und Ihr BT-Modul 3,3 V bei etwa 50 mA benötigt:

50 mA * 3,3 V = 165 mW.

Wenn wir von einem 80% effizienten Aufwärtswandler ausgehen, dann:

(1 / 0,8) * (0,165 W / 1,2 V) = ~ 171 mA, die von der Batterie benötigt werden.

Ein typischer AAA-Wert beträgt ca. 850 mAh, sodass Sie Ihr Modul ca. 850/171 = 5 Stunden lang ununterbrochen betreiben können.

Oli Glaser
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Ah. Aha. Denken Sie, dass eine einzelne AAA-Zelle mit einem Aufwärtswandler funktionieren würde? Ich sehe das als kleiner als jedes 3,7 V Lipo .. obwohl es das Board-Layout erschweren würde.

van

Ja, das würde gut funktionieren. Ich habe der Antwort einige Details hinzugefügt.

Oli Glaser

Ich werde eine andere Quelle für Miniatur-Li-Polymer-Batterien erwähnen: powerstream.com

Nick Alexeev

Von powerstream.com ist dieses Datenblatt für eine Li-Ionen-Knopfzelle CR2450: powerstream.com/p/Lir2450.pdf . Der maximale Entladestrom wird mit 200 mA angegeben, und bei 0,5 ° C beträgt die Kapazität 120 mAH. Wenn die Spitzenstromaufnahme in meiner Anwendung beispielsweise 100 mA beträgt, kann dann davon ausgegangen werden, dass ich 60-70% der Nennkapazität erhalte? Angenommen, 60% 0,6 * 120 mAH = 72 mAH 72 mAH / 100 mA Strom = 45 Minuten Sind diese Berechnungen korrekt, da in meiner Anwendung <1 Stunde möglich wäre.

van

Ja, sie sehen vernünftig aus. Je nachdem, wie Sie es regulieren, sollten Sie in der Lage sein, einen Wirkungsgrad von ~ 85% zu erreichen. Wenn Sie mit Ihrem Code klug sind (z. B. uC-Frequenz reduzieren, wenn möglich schlafen usw.), sollten Sie in der Lage sein, mehr Leben daraus zu machen. Denken Sie jedoch daran, dass die Nennkapazität 100 mAh beträgt, sodass Sie sich nicht auf 120 mAh verlassen können.

Oli Glaser

-1

Zinkluft ist die beste Wahl für Hochstrombatterien mit geringer Kapazität. Die Luft bildet die Hälfte des Elektrolyten, so dass sie eine hohe Dichte haben. Versuchen Sie es mit Hörgerätebatterien wie einem Duracell da675. Verwenden Sie 3, um mehr Spannung zu erhalten. Wird immer noch winzig sein.

Die andere Frage ist, warum Bluetooth viel zu stromhungrig ist, wenn Sie nicht lange, lange Pakete senden. ZigBee oder eine benutzerdefinierte 433-MHz-Lösung wäre besser. Schauen Sie sich an, was TPMS-Leute verwenden. 433 MHz mit 80-Bit-Manchester-codierten Frames.

Paul Mac
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Betrachten Sie BLE, das für eine extrem kurze Zeit mit Spitzenstromverbrauch arbeitet. Und obwohl diese Batterien sehr schön sind, arbeiten sie im Allgemeinen unter 1,5 V, was in einem allgemeinen MCU-Setup schwierig ist. Wenn er einen Boost nutzen wollte, toll, aber hier wahrscheinlich nicht nötig.

McMiln