Bateria de célula tipo moeda para Bluetooth?


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Estou tentando determinar qual bateria usar no meu aplicativo. Vou usar um módulo Bluetooth classe 1 ou classe 2 (não de baixa energia), que requer cerca de ~ 50 / 60mA de corrente RX / TX. Além disso, há um microcontrolador e alguns ICs analógicos de baixa potência. Eu preciso de um fluxo contínuo de dados do dispositivo por 1 a 10 minutos.

As células de moedas estão completamente fora de questão? Estou falando de íons de lítio CR2450. Eu realmente não me importo se eles não durarem muito, mas eles vão funcionar? Porque no meu aplicativo, o tamanho é fundamental e a duração da bateria é uma troca que estou disposto a fazer.

Respostas:


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Não, eles não vão funcionar. As células CR são projetadas para fornecer no máximo alguns mA continuamente, portanto, um microcontrolador de baixa potência como um MSP430, por exemplo, executando um cristal de 32.768 kHz, pode funcionar, mas a potência de um transceptor de RF é muito alta.

A folha de dados para esta bateria especifica apenas 0,2 mA como "carga padrão contínua".

Se você precisar do seu RF em rajadas curtas, poderá obter energia de um capacitor eletrolítico grande, por exemplo 100 ms, e recarregá-lo por mais tempo, para que o controlador ainda receba corrente suficiente. Para transmissão contínua, isso não funciona.


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Um CR2450 possui uma capacidade bastante grande para uma célula de moeda, mas não é capaz de fornecer corrente contínua suficiente para esta aplicação.

Aqui está uma folha de dados típica do CR2450

Ele diz que, para descargas contínuas, é avaliado em menos de 1mA, o que não é nem de longe o que seu módulo BT exige.
Mesmo para um pulso breve, a classificação é de apenas 9mA por 2 segundos. Este gráfico da folha de dados é bastante informativo:

CR2450 IR

Você pode ver que o IR (resistência interna) começa em ~ 15 ohms e sobe rapidamente. Dada esta informação, você pode calcular a queda de tensão em diferentes correntes. Por exemplo, se você quiser apenas 10mA, obterá uma queda de tensão de 0,010 * 15 = 150mV. Em 100mA isso é 1.5V!
Steven menciona um capacitor e pequenas rajadas de RF. Isso é certamente possível (um de nossos produtos usa uma célula tipo moeda e faz uma coisa semelhante), mas pode não ser adequado para sua aplicação.

Portanto, você terá que selecionar uma bateria diferente. Hoje em dia você pode adquirir baterias de íon de lítio muito pequenas que seriam boas para esta aplicação. Dê uma olhada na Mouser, Farnell ou talvez no eBay - comprei recentemente uma delas para um protótipo:

insira a descrição da imagem aqui

Para 500mAh (não tenho certeza se isso é preciso, ainda não o testei. Espero que esteja entre 300-450mAh), é muito pequeno. As dimensões são dadas como:

Tamanho: 58mm (L) * 22mm (W) * 4.4mm (H)

EDIT - que tal um AAA com intensificação?

Isso funcionaria bem. A bateria seria drenada rapidamente, pois a bateria forneceria mais corrente devido ao aumento e à eficiência. Por exemplo, se tivermos um NiHH AAA de 1,2V nominal e seu módulo BT exigir 3,3V a cerca de 50mA:

50mA * 3.3V = 165mW.

Se assumirmos um conversor de impulso 80% eficiente, então:

(1 / 0.8) * (0.165W / 1.2V) = ~ 171mA necessário da bateria.

Um AAA típico tem cerca de 850mAh, para que você possa executar seu módulo continuamente por cerca de 850/171 = 5 horas.


Ah Eu vejo. Você acha que uma única célula AAA com um conversor de impulso funcionaria? Eu vejo isso como sendo menor do que qualquer Lipo 3.7V ... embora isso complicasse o layout da placa.
van

Sim, isso funcionaria bem. Eu adicionei alguns detalhes na resposta.
Oli Glaser

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Vou mencionar uma outra fonte de miniatura baterias Li-polímero: powerstream.com
Nick Alexeev

De powerstream.com, esta folha de dados para uma célula tipo moeda de íon de lítio CR2450: powerstream.com/p/Lir2450.pdf . A corrente máxima de descarga é listada em 200mA e a 0,5C a capacidade é de 120mAH. Se o consumo de corrente de pico na minha aplicação for, digamos, 100mA, é possível supor que eu possa obter 60-70% da capacidade nominal? Digamos que 60% 0,6 * 120mAH = 72mAH 72maH / 100mA atual = 45 minutos Esses cálculos estão corretos, porque <1 hora seria viável no meu aplicativo.
van

Sim, eles parecem razoáveis. Dependendo de como você o regula, você deve conseguir ~ 85% de eficiência. Além disso, se você for esperto com o seu código (por exemplo, reduza a frequência de uC, durma sempre que possível, etc.), poderá conseguir mais vida útil dele. Lembre-se de que a capacidade nominal é de 100mAh, então você não pode confiar em 120mAh.
Oli Glaser

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O ar de zinco é a melhor opção para baterias de alta capacidade e baixa capacidade. O ar forma metade do eletrólito e, portanto, é de alta densidade. Tente baterias de aparelhos auditivos como uma Duracell da675. Use 3 para obter mais voltagem. Ainda será pequeno.

A outra pergunta é por que usar o Bluetooth consome muita energia, a menos que você esteja enviando pacotes muito longos. O Zigbee ou uma solução personalizada de 433 mhz seria melhor. Veja o que os caras do TPMS usam. 433 MHz com frames codificados em Manchester de 80 bits.


Considere o BLE, que opera com consumo de pico de corrente, por um período extremamente curto. E embora essas baterias sejam muito boas, elas geralmente operam abaixo de 1,5V, o que é difícil em uma configuração geral do MCU. Se ele quisesse usar um impulso, ótimo, mas provavelmente não é necessário aqui.
Mcmiln
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