Bagaimana jam tangan dengan daya tahan baterai 10 tahun?

Ternyata Casio menawarkan beberapa jam tangan dengan "masa pakai baterai 10 tahun" . Klaimnya adalah bahwa berkat "teknologi canggih" masa pakai baterai pada jam tangan tersebut diperpanjang hingga sepuluh tahun.

Sekarang jika Anda melihat model yang berbeda Anda melihat bahwa mereka agak rumit maka kemungkinan mengkonsumsi energi - misalnya, model AW-80-1AV memiliki layar kristal cair dan tangan dan juga memiliki pencahayaan LED dan alarm suara.

Saya pertama kali berpikir bahwa mungkin baterai adalah kuncinya. Model AW-80-1AV berjalan pada CR2025. Lembar data Energizer CR2025 menetapkan bahwa baterai ini memiliki tegangan output nominal 3 volt dan kapasitas nominal 163 mAh, sehingga menyimpan energi 0,489 volt-ampere-jam.

Sebagai perbandingan, model dasar khas Swatch berjalan sekitar tiga tahun pada baterai Renata silver oxide 390 (SR1130SW) yang memiliki tegangan output nominal 1,55 volt dan kapasitas nominal 60 mAh dan menyimpan energi 0,093 volt-ampere-jam.

Jadi CR2025 menyimpan sekitar lima kali lebih banyak energi, tetapi model dasar Swatch hanya memiliki tangan - tidak ada tampilan digital, tidak ada penerangan, tidak ada alarm, sehingga kemungkinan mengkonsumsi lebih sedikit energi.

Jelas ada sesuatu yang lebih dari baterai lebih besar yang memungkinkan masa pakai baterai 10 tahun.

Bagaimana mungkin 10 tahun masa pakai baterai dalam arloji yang menghabiskan energi?

10 tahun = ~ 87650 jam.
Drain 1 uA akan membutuhkan 87,75 mAh dalam 10 tahun.
Dengan sedikit penurunan umur simpan yang cukup dekat dengan
= 10 mAh / uA / tahun atau
= 100 mAh / uA / 10 tahun

Jadi baterai Anda yang dikutip 163 mAh akan memasok rata-rata 1,63 uA.
Mendorong teknologi, ukuran dan keberuntungan bisa membuat Anda mengatakan 5 uA berarti.

Ada 86400 detik / hari. Ada 1440 menit / hari.

Anda akan menemukan bahwa mis. Penggunaan alarm sangat dibatasi dalam penggunaan yang diijinkan untuk mendapatkan 10 tahun. Jika 1 uA dari saluran adalah untuk penggunaan alarm maka Anda mendapatkan 24 uA.hr / hari atau 86400 uA.seconds atau 86 mA.seconds. Itu sekitar 240 mW detik pada 3 V. Atau katakan 5 x 50 mW x 1 detik burst / hari.

LED dapat memberikan pencahayaan yang cukup pada 1 mA. Gunakan 5 kali / hari x 1 detik = 5 mA.sec = 5000 uA.sec atau "hanya" 5000/86400 = 0,06 uA berarti tiriskan. Tambah sesuai yang diinginkan dan diizinkan.

Bisakah Anda menjalankan waktu menjaga IC katakan 1 uA?
Mungkin iya.

Jadi secara keseluruhan itu semua jatuh di bidang "mungkin secara teori jika benar-benar sangat pintar dan hati-hati".
Casio bisa diharapkan cukup pintar sekarang.

Perhatikan bahwa jika segala macam pemanenan energi sedang digunakan maka semua taruhan aktif. Memanen uA atau beberapa suara bisa dilakukan.

CONTOH DUNIA NYATA:

Ada banyak lainnya.

Pada September 2012, pengguna Hli berkomentar:

EFM32, yang merupakan ARM Cortex M3 MCU, dapat berjalan pada sekitar 1,45μA saat mengendarai LCD (550nA untuk LCD, dan 900nA untuk menjalankan RTC dan menjaga RAM-nya). Jadi, menjaga waktu hanya chip yang harus mampu berjalan jauh lebih sedikit dari itu

Tautan yang dia berikan sekarang rusak, jadi:

Keluarga "Gecko" EFM32 adalah mikrokontroler M0 +, M3, M4 ARm Cortex dari Silab

Pencarian Silab EFM32

Heran tokek

• EFM32 ™ Wonder Gecko Mikrokontroler 32-bit ARM® Cortex®-M4 Silicon Labs 'EFM32 ™ Wonder Gecko mikrokontroler 32-bit (MCU) mencakup 60 perangkat berdasarkan inti ARM® Cortex®-M4, yang menyediakan set instruksi DSP lengkap dan termasuk FPU perangkat keras untuk kinerja komputasi yang lebih cepat.

  Wonder Gecko MCUs fitur hingga 256 kB memori flash, 32 kB RAM dan kecepatan CPU hingga 48 MHz. MCU menggabungkan teknologi Gecko yang sangat berbeda untuk meminimalkan konsumsi energi, termasuk rentang mode siaga dan tidur yang fleksibel, periferal cerdas yang memungkinkan perancang untuk mengimplementasikan banyak fungsi tanpa CPU bangun dan arus siaga ultra-rendah. Dengan konsumsi daya aktif dan siaga terendah, Wonder Gecko adalah MCU Cortex-M4 yang paling ramah energi.

Varian xxx-Gecko lainnya M0 +, M3, M4

Daftar Digikey dari "Gecko" - legion

Biaya terendah dalam 100-an dengan LCD EFM32TG822F32-QFP48T $ US2,03 / 100 Digikey

Mode berguna daya terendah dengan menjalankan RTC - EM2 - tidur nyenyak

Dalam EM2 osilator frekuensi tinggi dimatikan, tetapi dengan osilator 32,768 kHz berjalan, periferal energi rendah tertentu (LCD, RTC, LETIMER, PCNT, LEUART, I 2C, LESENSE, OPAMP, WDOG dan ACMP) masih tersedia. Ini memberikan tingkat tinggi operasi otonom dengan konsumsi saat ini serendah 1,0 μA dengan RTC diaktifkan. Reset Pengaktifan, Deteksi Brown-out dan RAM penuh dan retensi CPU juga disertakan.

EM1 - tidur

Dalam EM1, CPU sedang tidur dan konsumsi daya hanya 51 μA / MHz. Semua periferal, termasuk DMA, PRS, dan sistem memori, masih tersedia

EM0 - berjalan

Dalam EM0, CPU sedang berjalan dan mengkonsumsi hanya 150 μA / MHz , saat menjalankan kode dari flash. Semua periferal dapat aktif.

Jadi menjalankan EM0 selama 1 ms / s menambahkan 0,15 uA ke beban siaga EM2.

Secara keseluruhan, beroperasi di EM2 sekitar 1 uA berarti ditambah EM0 sebagaimana diperlukan akan memungkinkan target contoh 10 tahun / 163 mAh dipenuhi.

___________________________________

Pemanenan energi:

Getaran dan gerak mungkin merupakan sumber energi.

Silicon solar PV / panel surya tampaknya dapat digunakan.
Secara kasar daya yang tersedia adalah 150 Watt / m ^ 2 pada 1 matahari = 100.000 lux.
"Panel" 10mm x 10mm pada 10 lux pada peringkat tersebut akan memberikan ~ = 150 Watt x (0,01mx 0,01m) x 10lux / 100000lux = 15 microWatt.

10 lux adalah cahaya ruangan redup - pada tingkat di mana warna memudar menjadi monokrom. Redup!
Jika tingkat sensitivitas itu dapat dipertahankan pada tingkat cahaya rendah (seperti sangat mungkin dengan 'kimia' lain), kekuatan cahaya terlihat layak.

Mungkin arloji itu menggunakan semacam sistem pemanenan energi untuk mengisi ulang baterai yang dapat diisi ulang?

Sebuah arloji kuarsa otomatis memiliki mekanisme pemanenan energi yang, seperti arloji mekanis yang berputar sendiri, menarik sejumlah kecil energi dari gerakan sehari-hari orang yang memakainya.

Sebuah arloji bertenaga surya menggunakan sel surya kecil untuk menarik energi dari cahaya sekitar. (Bahkan cahaya di dalam ruangan, jauh lebih redup daripada sinar matahari, cukup untuk menjaga jam tetap berjalan).

Saya mendengar bahwa jam tangan seperti itu biasanya berjalan normal selama satu hari atau lebih ketika terputus dari kekuatan luar (diambil dari pergelangan tangan, dimasukkan ke dalam ruangan gelap, dll.). Kemudian mereka memasuki kondisi daya rendah di mana semuanya dimatikan kecuali waktu internal - layar LCD menjadi kosong, tangan berhenti. Arloji memiliki cadangan daya yang dapat menjaga timing internal berjalan setidaknya selama satu bulan; satu pabrikan mengklaim memiliki jam tangan dengan cadangan daya 4 tahun. Kemudian ketika Anda mengambilnya dan mengocoknya, baterai mulai terisi, dan "tangan akan berputar secara ajaib untuk mencocokkan waktu saat ini." ( a ).

Apakah Anda mencari informasi terperinci tentang bagaimana mungkin untuk membangun perangkat elektronik dengan konsumsi daya yang sangat rendah? Maka Anda mungkin menikmati membaca catatan Jeelabs tentang elektronik berdaya rendah ( b ). Satu JeeNode telah berjalan selama lebih dari 2 tahun dengan sekali pengisian baterai (diisi pada 21 Agustus 2010; masih berjalan dan terus dihitung pada 15 Sep 2012). ( c )

Atau apakah Anda mencari teknik untuk mencegah baterai gagal sebelum waktunya? Sementara mengisi ulang baterai berkali-kali selama 10 tahun adalah "lebih mudah" daripada mencoba untuk mendapatkan sel primer selama 10 tahun, itu tidak membuatnya "mudah". Saya telah membeli baterai isi ulang yang baru untuk beberapa perangkat elektronik konsumen ketika baterai isi ulang yang asli mati dalam waktu kurang dari 5 tahun - tidak hanya terkuras, tetapi juga benar-benar mati. (Yang membuat ini sangat membuat frustrasi adalah ketika peralatan berusia 5 tahun menggunakan baterai yang merupakan bentuk khusus yang menghentikan produksi bertahun-tahun yang lalu dan sekarang tidak tersedia, dan saya menduga semua baterai berbentuk aneh yang mengkilap juga tidak akan tersedia dalam 5 tahun. ). Bagaimana menjaga baterai agar tidak rusak sebelum waktunya akan membuat pertanyaan terpisah yang bagus - saya berharap saya tahu jawabannya.

Kuncinya di sini adalah tidak memiliki sapuan tangan kedua. Jarum menit bertambah satu kali setiap 20 detik dan itulah satu-satunya gerakan yang terjadi pada tangan.