Manera elegante no mecánica de encender el dispositivo alimentado por batería la primera vez

Para un dispositivo alimentado por batería primaria, que se almacenará durante un período de tiempo antes del primer uso, ¿cuál es la forma no mecánica* más elegante de encenderlo por primera vez, después de lo cual funcionará de por vida? de la bateria?

El dispositivo funciona en modo de bajo consumo la mayor parte del tiempo, con ráfagas de actividad. Lo único que funciona durante el modo de bajo consumo es un reloj en tiempo real, que consume algo así como 20 nA.

He considerado NFC y tal vez incluso toque capacitivo, y me parece que podrían funcionar para señalar y encender un interruptor, pero en ese caso, algo más tendría que mantener el interruptor encendido después. Tal vez el interruptor podría estar en el pin VCC del RTC, y luego podría mantener su propio interruptor de encendido en el estado de encendido, pero eso parece un poco dudoso.

No puedo pensar en una manera realmente elegante de hacer esto.

* Lo que significa que el dispositivo está sellado herméticamente y no es deseable que sobresalga un interruptor, botón, tirador o similar.

¿Cuál es el caso de uso principal del dispositivo? ¿Por qué no puedes tener un método mecánico? ¿Y qué es "mecánico"? ¿Significa esto estado sólido, o es solo una caja bien cerrada? ¿Cuánto tiempo se "almacena por un período de tiempo"?
Es un nodo de sensor inalámbrico en una caja bien cerrada. El almacenamiento podría ser de hasta un año.
NFC tiene posibilidades, pero no a 20 nA, más bien a 500 nA. Úselo para alimentar una MCU de baja potencia (p. ej., MSP430) que enciende el interruptor (manteniendo la alimentación de la MCU y alimentando la carga) antes de que la MCU vuelva al modo de suspensión profunda. La MCU también podría ser su RTC en ese caso. Alternativamente, si puede encontrar un antifusible, use NFC para explotarlo.
Alternativamente, use un imán para cerrar un interruptor de láminas. Mantenga la energía a través de un interruptor FET en paralelo con la lengüeta.
Respuesta de @Brian MCU: eso lo resolvería, pero todavía me parece un poco dudoso que un dispositivo tenga su propio interruptor de encendido, y creo que probablemente podría obtener la misma funcionalidad solo con el RTC discreto. Los SiLabs fabrican M0 con una corriente de reposo muy baja: "modo de apagado de 20 nA (0,4 µA con RTC)", pero todavía demasiado alta para usar como RTC. Sin embargo, esa cifra es típica ya 25 C, por lo que el consumo de corriente adicional será entre 2 y 10 veces mayor que con solo el RTC discreto.
Respuesta de @Brian Reed: ¡Eso tendré que investigarlo!
Estoy tratando de pensar en un circuito de transistor en paralelo con la lengüeta (tanto entre la batería como la carga), que estaría apagado hasta que la lengüeta se active y luego para siempre.
Aún más simple... un interruptor de lengüeta con enganche, donde un imán débil puede mantenerlo cerrado. Pero verifique si una vibración severa puede abrirlo nuevamente. (Si es así, no hay daño, se puede volver a cerrar). standexeelectronics.com/products/…
Un imán que cierra un interruptor de láminas es una acción mecánica . En ese caso, una etiqueta de extracción entre la batería y el soporte de la batería es más económica.
Justo Transeúnte, pero Brian tiene razón. He actualizado la pregunta con una nota sobre el aspecto no mecánico.
@BrianDrummond Gracias, esa parte parece muy prometedora. Lo investigaré cuando tenga un momento.
Tenga en cuenta que mi solución basada en condensadores no era el toque del condensador en sí, sino la transferencia de energía capacitiva. El toque de la tapa está bien, pero es más fácil disparar en falso y consume energía. Cap-power es muy difícil de activar en falso y no consume energía cuando está apagado.

Respuestas (1)

Circuito de encendido con bloqueo automático: parece estar demasiado preocupado por los riesgos que implica que un dispositivo se sostenga solo. Básicamente, así es como funciona casi cualquier dispositivo con solo interruptores de botón normalmente apagado: extremadamente común y estándar. por ejemplo, cualquier linterna LED push-on push-off con un interruptor sin enclavamiento, y aquellas con múltiples funciones con múltiples pulsaciones.

Transformador de corriente simple con medio núcleo: el núcleo está dentro de la caja. Coloque un conductor a lo largo de la caja en la ubicación correcta, pase la corriente a través del cable e induzca el voltaje en la bobina acoplada interna. Esta es esencialmente una variante de NFC. He transferido más de 1 vatio de esta manera: de un cable recubierto con TPS aislado a un núcleo de ferrita de 1/2. La energía para, por ejemplo, encender FET sería trivialmente fácil.

Puede usar un procesador para mantener el interruptor encendido o tener un pestillo muy simple para que sea independiente del procesador.

Métodos:

La transferencia de energía capacitiva puede funcionar completamente con éxito a través de una caja de plástico. Son posibles niveles de potencia alcanzables muy por encima de las señales de "despertar". (No me preguntes cómo lo sé).

Podría usar vibración o ultrasonidos con un piezoeléctrico.
Un piezoeléctrico probablemente podría usar una señal de activación de "toque en la caja" con un pulso piezoeléctrico que opere, por ejemplo, un MOSFET que solo requiere energía de carga de capacitancia de puerta para encenderse. Como beneficio adicional, también puede usarlo para enviar señales al dispositivo. Se puede ignorar una señal de inicio de falsa alarma si no se envía algún tipo de código de seguimiento inmediatamente después de la primera señal. (Como ejemplo del mundo real: los mecanismos de monedas (modificados ilegal y encubiertamente) se han utilizado para pasar señales de entrada falsas a las máquinas tragamonedas cronometrando el patrón de inserción de monedas para cumplir con un código preestablecido).
No me preguntes cómo lo sé :-). (No, no fui yo.))

Los interruptores de láminas activados por imán pueden ser muy resistentes y confiables. Utilicé uno en un diseño (que llegó a 100 000 ++ unidades) con cierta inquietud inicial, pero funcionaron incluso mejor que la especificación y han estado esencialmente libres de problemas en una aplicación de "todo vale". (Patear el producto por un tramo de escaleras de concreto se convirtió en un evento de demostración estándar. Estaba destinado a "tratar" de sobrevivir CUALQUIER cosa irrazonable que razonablemente podría sucederle, incluida la inmersión total y la exposición durante todas las estaciones. La caña no figuraba en el lista de "fallos de campo interesantes"). Un interruptor de láminas tiene un consumo de energía realmente nulo cuando está apagado.

La entrada de RF o NFC que requiere una bobina y un condensador para la resonancia, o NFC con solo una bobina y menos sensibilidad tiene mucha más capacidad de transferencia de energía de la necesaria. También se puede utilizar para señalización e incluso para recarga externa si se desea.

En todos los casos se requiere la señal de despertador para proporcionar una energía mínima. Una puerta MOSFET es una posible "entrada" de muy baja potencia.

¡Gracias! Algunas buenas sugerencias allí. Me haces preguntarme sobre el dispositivo para mecanismos de monedas. Siento que viene otra pregunta;)
@Jacob Coin...: En algún momento, alguien se acercó a un grupo de técnicos para preguntarse si podían ayudarlo a comprender cómo algunas personas no especificadas pudieron de alguna manera quitar $ del sistema cuando no tenían acceso al sistema propiamente dicho. Nosotros escuchamos. Mi sugerencia fue la correcta. Dónde y cuándo y quién mejor dejar en las nieblas del tiempo.
Manera elegante no mecánica de encender el dispositivo alimentado por batería la primera vez
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