Circuito del interruptor del temporizador de baja potencia

Nuestro club de carsharing está trabajando para implementar un sistema inteligente en nuestros vehículos que permitirá el acceso a través de tarjetas RFID y que registrará el kilometraje para el sistema de reserva y facturación.

Estamos utilizando una unidad de seguimiento ( http://flextrack.dk/en/products/tracking-devices/lommy-pro-ii.html que tiene un consumo de energía relativamente bajo, pero desafortunadamente no lo suficientemente bajo.

Hemos descubierto que si un automóvil no se usa durante 4 a 6 días, la batería del automóvil se agota de tal manera que no podemos encender el motor. Esto no es aceptable.

El localizador está en contacto con nuestro servidor vía GSM/GPRS y no podemos apagarlo ya que debe estar disponible para recibir información sobre nuevas reservas y actuar sobre las señales RFID de los usuarios.

El rastreador tiene una batería interna de iones de litio de 1,1 Ah y 3,7 V que mantendrá la unidad en funcionamiento durante unas 5-6 horas, por lo que sospecho que nuestro principal problema tiene que ver con que el circuito de carga sea "codicioso" y no con el ahorro de energía.

Sin intentar piratear el rastreador, mi plan es poner un temporizador en la fuente de alimentación externa de la batería del automóvil al rastreador. Me gustaría un circuito simple que, cuando se apague el encendido, conectaría/desconectaría la alimentación, por ejemplo, durante 10 min/60 min.

Haré algunas pruebas para establecer las duraciones reales de encendido/apagado necesarias para mantener vivo el rastreador. Mi expectativa es que esto reducirá el consumo general del circuito de carga del rastreador y garantizará que alimente la mayor parte de la energía de la batería del automóvil a la batería interna del rastreador.

Si es posible, preferiría usar componentes discretos simples ajustados a los períodos de encendido/apagado en lugar de un microcontrolador.

Respuestas (1)

Sería útil obtener más información sobre el cargador (cualquier especificación escrita en la carcasa, en el manual, etc.)
Con suerte, es un cargador de conmutación.

De todos modos, algunos cálculos aproximados:

Batería Wh = 1,1 Ah * 3,7 V = ~4 Wh Batería de coche típica Wh = 50 Ah * 12 V = 600 Wh

Usted dice que el dispositivo funciona durante aproximadamente 6 horas con una carga completa, por lo que el consumo promedio de corriente y energía es:

1,1Ah / 6 = 183mA 4Wh / 6 = 678mW

Si asumimos que la batería está en buenas condiciones y puede suministrar, digamos 300 Wh (la mitad de su capacidad) y aún así arranca (no soy un experto en baterías de automóviles, así que esto es un poco dudoso, pero estoy bastante seguro de que menos de 50% de carga es una mala idea), entonces el tiempo de funcionamiento es:

300Wh / 0,678W = 442 horas o 18 días.

Ahora, lo anterior no incluye la ineficiencia del cargador y el agotamiento de la batería causado por otros componentes electrónicos del automóvil, por lo que parece factible que pueda reducir esta cifra a la mitad con bastante facilidad.

Entonces, aunque asegurarse de que el cargador esté haciendo un buen trabajo es sin duda una buena idea, creo que es probable que apagar el cargador periódicamente no sea la respuesta, y debe buscar reducir el consumo de dispositivos (por ejemplo, transmitir menos datos). frecuentemente) y/o instalando una batería de mayor capacidad. Además, si el automóvil no está en un garaje, uno de los paneles solares disponibles en el tablero ayudaría a mantener la batería cargada.

Circuito de temporizador simple

Ya que tiene que haber muchos circuitos de este tipo, en lugar de dibujarlo desde cero, eché un vistazo rápido para encontrar el tipo de cosa que tenía en mente que no involucraba un microcontrolador (lo siento, es un poco tarde, algo urgente surgieron cosas)
De todos modos, este circuito en http://www.electronics-project-design.com/electronictimerswitch.html parece casi cumplir con los requisitos bastante bien, y se basa en componentes baratos y fácilmente intercambiables. Se puede actualizar si es necesario (por ejemplo, el oscilador podría estar basado en un cristal para una mayor precisión)

Circuito temporizador

El IC es un contador binario de 14 bits, y está cronometrado por el oscilador RC hecho de los pines 9, 10 y 11. Los valores de los componentes RC establecen el período del reloj (más información en la hoja de datos C4060B) Para configurar el encendido /
apagado período, necesita Y los pines correctos juntos para la proporción deseada. Digamos que configura el tiempo para que el conteo alcance 2^14 en 60 minutos, esto significa que el reloj es 2^14 / 3600 = ~4.55Hz.
Ahora desea que el temporizador esté encendido durante 7,5 minutos de esta hora, por lo que lo necesita durante 2^14 / 8 = 2048 conteos. Entonces, para calcular los bits, necesitamos Y juntos:

2^14 - (2^14/8) = 14336 a binario igual:

11100000000000

Entonces, los bits 13, 12 y 11 deben combinarse con AND (igual que el esquema anterior solo que sin D1).
Este es solo un ejemplo aproximado, se pueden lograr otros tiempos calculando en consecuencia y podría usar puertas AND / OR adecuadas, o un comparador IC o en cascada otro contador IC o... si desea mejorar el diseño. Espero que esto te ayude a empezar.

La carga de la batería interna del suministro de 12 V se maneja en el rastreador. También se puede cargar desde USB. Calculé algo similar a usted, y el consumo de energía por sí solo no debería agotar la batería del automóvil en 2 semanas. No esperaría que la eficiencia del cargador fuera <50 % (durante la carga), por lo que esto me llevó a pensar que tiene un gran consumo en espera cuando se conecta a una fuente de alimentación externa. He intentado apagar el rastreador durante intervalos de 15 a 20 minutos, pero es malo con respecto al uso que hacemos del automóvil, y encender y volver a conectar el GSM en realidad consume más energía que supera los ahorros.
No estaba insinuando una eficiencia del cargador del 50 %, probablemente sea ~80 %. Sin embargo, es probable que haya otras descargas de la batería además del rastreador que pueden ayudar a reducir a la mitad el tiempo estimado inicial, y también se debe tener en cuenta el estado de la batería. Puede probar esto desconectando el rastreador y usando un multímetro para probar el agotamiento de la batería (con el encendido apagado)
No puedo pensar en ningún otro drenaje que no sea el reloj, y cuando traté de medir la corriente extraída de la batería sin el rastreador, no vi ninguno. Cuando se agota la batería interna, el rastreador se apaga (o se desconecta) cuando el voltaje cae a aprox. 3,2 V (de alrededor de 4 V), por lo que probablemente no utilice todos los 1,1 Ah. Una de las razones por las que quiero hacer el experimento en un automóvil y no en el escritorio es que no tengo buenos medios para medir la energía total consumida por el rastreador. La corriente es pequeña y no es constante. El otro método me permite comprobar la batería del coche durante varios días.
Ah, ya veo, quieres intentar construir una imagen del consumo total de energía. Pensaré en un circuito fácil para la conmutación que describe; además de esto (o en lugar de), ¿qué tal un circuito simple (más o menos) para registrar el consumo de energía? ¿Qué tan cómodo se siente con los microcontroladores?
En primer lugar, quiero reducir el consumo de la configuración del rastreador. Sin ella, la batería del coche dura bien. El rastreador informa sobre el voltaje de suministro una vez por hora, por lo que tengo una idea sobre el estado del automóvil. Eso no ayuda a reducir el consumo. Podría construir algo voluminoso para probar con un Arduino, un relé y una batería adicional e intentar colocarlo en el tablero del automóvil, pero preferiría una solución simple que se pueda replicar a bajo costo si funciona bien. Tengo algunos microcontroladores en mi escritorio de trabajo, pero todavía están solo en mi lista de tareas pendientes en términos de programación:(
Ya veo, no hay problema: estaba pensando en un pequeño AVR o PIC uC, por ejemplo, PIC12F1822 ($ 0.73 qty 1 en un paquete DIP8) en lugar de un Arduino. Esto sería ideal para una tarea como esta. Sin embargo, ciertamente puede hacer algo usando un temporizador/contador IC y algunas otras piezas baratas, preferiblemente usando un oscilador de cristal a menos que no le importe una tolerancia de tiempo del 5% o más. Intentaré agregar un circuito de ejemplo un poco más tarde que use componentes básicos de orificio pasante.
Quiero aprender a programar PIC, pero este problema es un poco urgente y aún no he comprado el programador. Estaba pensando que una solución simple basada en HW podría hacerlo para empezar a ver si la tasa de descarga mejoraría. La tolerancia del 5 al 10 % en el temporizador no es un problema. El bajo consumo del circuito es importante. Mencioné Arduino porque tengo uno. Sin embargo, no funcionará como una solución al problema: exagerado en cualquier aspecto. Solo pensé que podría usarse para probar la teoría del cambio con una configuración torpe en un automóvil. Aprecio tu ayuda.
@Hans: agregué una idea de circuito con algunas explicaciones/pensamientos. Espero que ayude un poco. Si tienes más preguntas, házmelo saber.
Gracias. Inicialmente esperaba que pudiera hacerse con un uso brillante de un par de capacitores y transistores, pero ahora parece que un PIC uC podría resultar una configuración más simple :). Acabo de recibir un PICkit3 y leí su excelente tutorial, por lo que probablemente tenga razón en que es la mejor manera de avanzar. En este momento estoy haciendo algunas pruebas para averiguar qué tasa de carga será suficiente para mantener viva la unidad de seguimiento. Para eso estoy usando el Arduino. La carga inicial de 10 minutos por hora no parecía durar más de 24 horas, así que ahora estoy probando 2x10 minutos por hora.
@Hans: si bien sería posible usar un par de condensadores y transistores, no sería muy preciso en absoluto, además de que los grandes intervalos de tiempo empeoran las cosas (por ejemplo, se requerirían grandes condensadores y la tolerancia de su electrolítico de aluminio promedio es terrible) Así que elegí un circuito digital que se puede usar con un cristal. De todos modos, creo que ha tomado la mejor decisión a largo plazo y ha optado por el enfoque uC: no le llevará mucho tiempo aprender lo suficiente para dominar una tarea como esta, y hay mucho apoyo aquí si es necesario.
Circuito del interruptor del temporizador de baja potencia
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v