Frage:
Wie kann verhindert werden, dass die Batterie des Produkts im Laden leer ist?
Jason Schot
2016-08-31 19:21:59 UTC
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Wie kann ein Gerät auf Mikrocontroller-Basis das Entladen der Batterie verhindern, während sich das Produkt im Ladenregal befindet? Wir kreieren ein wasserdichtes, versiegeltes Produkt ohne Knöpfe. Dies bedeutet, dass der Akku in der Produktion an der Leiterplatte befestigt ist und nach der Produktion nicht mehr zugänglich ist.

Ich suche nach einer Möglichkeit, das Entladen des Akkus zu verhindern, während sich das Produkt noch in der Verpackung befindet das Regal.

Hier ist, was wir bisher gemacht haben und warum es mir nicht gefällt:

Wir verwenden einen normalerweise geschlossenen Magneten ( Reed) Näherungssensor auf der Platine und ein Permanentmagnet in der Box. Der Magnet unterbricht den Stromkreis und es wird kein Strom von der Batterie an den Stromkreis angelegt. Nehmen Sie das Produkt aus der Verpackung und es sollte automatisch live gehen.

Was mir nicht gefällt: Normalerweise sind geschlossene Reed-Schalter selten und teuer. Sie sind auch oft zu groß für unser kleines Produkt. Darüber hinaus haben diejenigen, die wir verwendet haben, sehr zerbrechliche SMD- "Beine", die beim geringsten Aufprall von ihren Lötpads abbrechen.

Bearbeiten : Wir haben zwei GPIO Stifte, die an der Außenseite des Produkts zugänglich sind und den Reed-Schalter im Produkt ersetzen würden.

Es gibt Mikrocontroller, die im Tiefschlafmodus nur Hunderte von Nanoapmen versenken.Das wäre gleichbedeutend mit Selbstentladeströmen der Batterie.
Wir verwenden einen BGM111, der im Tiefschlaf tatsächlich sehr wenig Strom verbraucht.(Ich glaube, es läuft von einer Armrinde) Während dies möglich ist, würde ich nicht wissen, wie man das versiegelte Gerät "weckt".
Der Name "Tiefschlaf" deutet darauf hin, dass es einen Weg gibt, aufzuwachen.Sonst würde es "kalter Tod" heißen :)
Die meisten anderen Leute setzen normalerweise Plastiklaschen ein, die die Leitung unterbrechen. Ich weiß, dass es nicht zu Ihrer App passt, aber es ist die einfachste Lösung
Ist das ein Akku?Mit Ladeanschluss?
Nein, es ist eine primäre Li-Ionen-Zelle
Ihr Problem erinnert mich daran, dass einer der Bezirksräte in meinem Land, Irland, Probleme damit hatte, dass die Straßenbatterien (gelb blinkend) leer gelagert wurden.Erst als jemand in den Schrank kletterte und die Tür schloss, bemerkte er, dass alle Lichter im Dunkeln blitzten und jedes Mal anhielten, wenn die Tür geöffnet wurde!
Haha, das ist eine Möglichkeit, es herauszufinden!
@Transistor Oh mein Gott, das geht in meine Sammlung irischer Witze
@JasonSchot: Wie konnte es Ihnen erst nach fünf Stunden einfallen, zu erwähnen, dass an der Außenseite der Box elektrische Anschlüsse vorhanden waren?Ich denke, Sie haben viel Zeit verschwendet!Möglicherweise möchten Sie erneut bearbeiten, wenn Masse und Strom auch extern verfügbar sind.
Sechs antworten:
#1
+5
Dmitry Grigoryev
2016-08-31 21:29:47 UTC
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Wenn Ihr Produkt über einen Mikrocontroller verfügt, der im Schlafmodus tolerierbare Strommengen verbraucht, können Sie einfach jede Minute (oder ein beliebiges Intervall) aufwachen und mit beliebigen Sensoren (Halle für Magnetfeld) prüfen, ob die Box geöffnet ist, Fotowiderstand für Licht usw.).Die Überprüfung kann sehr wenig Zeit in Anspruch nehmen, und wenn sie negativ ist, schlafen Sie für eine weitere Minute wieder ein.

Wenn Sie beispielsweise jede Minute 1 ms lang 6 mA ziehen, wird ein durchschnittlicher Strom von 100 nA erzeugt.Bei einem Stromverbrauch von 500 nA im Schlafmodus haben Sie einen durchschnittlichen Gesamtentladestrom von 600 nA.Sie müssen einen Kompromiss zwischen der Haltbarkeit des Akkus, der Aufweckverzögerung und dem Appetit auf Strom der Sensoren finden, die Sie zum Aufwachen auffordern.

Obwohl es viele geniale Antworten gegeben hat (danke an alle!), Habe ich das Gefühl, dass dies am besten passt.Der MCU-Hersteller teilte mir mit, dass er einen Tiefschlafmodus von 0,1 uA hat, der bei einem GPIO-Wechsel geweckt werden kann.
@JasonSchot - ja, das klingt nach der besten Wahl, besonders wenn Sie eine LED-als-Photovoltaik-Diode (oder vielleicht zwei in Reihe?) Für den Photosensor haben.
#2
+1
Smith
2016-08-31 20:18:14 UTC
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Ich habe in letzter Zeit mehrere Produkte im Regal gesehen, die einen biegsamen Kunststoffstreifen haben, der sich zwischen einem Pol der Batterie und ihrem Kontakt befindet.Der Plastikstreifen ist nach außen gerichtet, normalerweise mit "PULL ME" bedruckt.Ziehen Sie das Kunststoffteil heraus, die Batteriekontakte schließen und es ist eingeschaltet.

Dies würde jedoch Ihre Wasserdichtigkeit beschädigen, es sei denn, Sie hätten ein cleveres Design dafür.Möglicherweise haben Sie außen eine Plastiklasche, die Sie drücken und die den Isolator aus dem Weg schiebt - die könnte versiegelt sein.

Hmm, ich denke das wäre eine große Herausforderung.Überall, wo der Kunststoff passieren könnte, könnte das Wasser richtig passieren?
Nicht unbedingt.Sie könnten dort eine wasserdichte Barriere haben.Ich bin ein EE von Bildung und Handel, und dies betritt definitiv ME-Territorium.
#3
+1
Daniel V
2016-08-31 22:30:30 UTC
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Wie wäre es mit einem mechanisch verriegelten Knopf unter der wasserdichten Dichtung (möglicherweise ein weiches Gummi über einer Öffnung am Produkt?), der von der Verpackung gedrückt wird und gedrückt werden muss (oder umgekehrt), um das Produkt aus der Verpackung zu nehmen?Sobald der Knopf verriegelt ist, kommt das Mikro aus dem Tiefschlaf.Keine Notwendigkeit für Magnete oder Relais.Sie müssen nur eine clevere Verpackung entwerfen.

Rough idea

"_Wir erstellen ein wasserdichtes, versiegeltes Produkt ohne Tasten. _" Sie haben die Benutzeranforderungen nicht erfüllt.
@Transistor Ah ja.Ich habe diesen Teil beschönigt.Ich werde meine Antwort bearbeiten, um zu sehen, ob sie angemessener ist
Ich kenne das Gefühl.Ich gehe jetzt zurück und lese die Frage vor dem Posten erneut, um sicherzugehen, dass ich den Punkt angesprochen habe!
#4
+1
Evan
2016-08-31 23:12:55 UTC
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Ich würde versuchen, Ihren Mikrocontroller mit einem Fotosensor aufzuwecken. Sie müssen sicherstellen, dass Ihre Verpackung undurchsichtig sein kann und Ihr Gerät ein Fenster benötigt. Wenn der Benutzer das Paket öffnet und es Licht aussetzt, wacht das Gerät auf und nimmt den Betrieb auf.

Die einfachste Option wäre, einen Fototransistor mit geringer Leckage zu erhalten. Ich sehe einige Teile auf Digikey mit 20 nA oder sogar 1 nA Dunkelstrom. Verdrahten Sie den Emitter einfach mit einem Interrupt-Pin mit dem größten Pulldown-Widerstand, mit dem Sie davonkommen können. Wenn Sie diesen Weg gehen, stellen Sie sicher, dass Sie die Temperaturabhängigkeit des Leckstroms überprüfen. Es ist wahrscheinlich, dass er bei hohen Temperaturen ziemlich stark ansteigt. Dies kann zu Problemen mit einer höheren Stromaufnahme oder sogar zu einer unbeabsichtigten Auslösung führen. Für diese Option müssen Sie außerdem sicherstellen, dass Ihre Verpackung lichtdicht ist.

Wenn der Fototransistor aus irgendeinem Grund für Sie nicht funktioniert, können Sie sogar eine Fotodiode im Photovoltaikmodus verwenden. Es liefert seine eigene Energie, sodass Sie sich keine Gedanken über den Batterieverbrauch machen müssen. Silizium-Fotodioden können jedoch nur einige hundert mV erzeugen, was wahrscheinlich nicht ausreicht, um einen Interrupt auszulösen. Sie müssen stattdessen regelmäßig aufwachen und die Diode mit einem ADC messen. Alternativ können Sie möglicherweise eine LED verwenden, die je nach Farbe eine höhere Ausgangsspannung, aber einen recht niedrigen Ausgangsstrom aufweist. Das Schöne hier ist, dass Sie etwas mehr Spielraum in Bezug auf Streulicht haben, da es keinen Leckstrom aus der Batterie zieht.

#5
+1
user4574
2016-08-31 23:20:25 UTC
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Bewahren Sie den Magneten in Ihrer Box auf, verwenden Sie jedoch einen kleinen SMD-Hallsensor-IC, um Ihr Produkt zu aktivieren.

Es gibt Hallsensor-ICs auf dem Markt, die nur wenige Mikroampere Durchschnittsstrom verbrauchen.

Setzen Sie den Ausgang des Hallsensors in das Gate eines kleinen SMD-MOSFET ein befindet sich zwischen Ihrer Batterie und dem Rest Ihrer Stromkreise.

Wenn der Hallsensor deaktiviert wird, wird Ihr FET eingeschaltet, ebenso wie der Rest der Platine.

Wenn Sie das Produkt möchten Um nach dem Entfernen für immer eingeschaltet zu bleiben, verwenden Sie eine Verriegelungsschaltung, damit das Produkt nach dem Einschalten eingeschaltet bleibt. Hier gibt es einige offensichtliche Optionen.

1) Führen Sie den Ausgang des Hallsensors und des MOSFET in die Eingänge oder ein ODER-Gatter und treiben Sie dann das FET-Gatter vom ODER-Gatter an. Das Gate selbst wird direkt von der Batterie gespeist.

2) Führen Sie den Ausgang des Hallsensors und einen Ersatz-E / A-Pin von Ihrem Mikrocontroller in ein ODER-Gatter und treiben Sie dann das FET-Gatter vom ODER an Tor. Dies ist das Gleiche wie oben, außer dass Sie eine gewisse Softwarekonfigurierbarkeit hinzufügen können.

Beispielsweise möchten Sie möglicherweise, dass das System beim ersten Einlegen in die Box ausgeschaltet wird, danach jedoch eingeschaltet bleibt, wenn ein Magnet vorhanden ist Geschenk. Der Mikrocontroller kann diese Art von Entscheidungen in Software treffen, solange er ein Flag im EEPROM oder Flash setzen kann. Die AUP-Reihe von Logikgattern von Texas Instruments zieht nur Nano-Ampere Versorgungsstrom und könnte dies auch sein eine gute Wahl hier.

Dies ist eine coole Idee, aber mein Hauptproblem dabei (sowie bei anderen magnetbasierten Lösungen) ist, dass, wenn jemand jemals einen Magneten in die Nähe Ihres Produkts bringt, dieser heruntergefahren wird
Sie können die Schaltung so verriegeln, dass das Produkt nach dem Entfernen für immer eingeschaltet bleibt.Wenn Sie einen freien E / A-Pin an Ihrem Mikrocontroller haben, kann dieser Pin gesetzt werden, sobald das Produkt entfernt wird.
Der "verriegelte" Magnetsensor wird das Testen und Verpacken umständlich machen.Ab dem Moment, in dem die Batterie gefüllt ist, muss sich ein Magnet in der Nähe befinden.Wie teste ich das Gerät und deaktiviere es dann?
@JS Wenn Sie den Latch mit dem Mikrocontroller ausführen, kann der Mikrocontroller ein internes nichtflüchtiges Flag verwenden, um den Latch zu steuern.Legen Sie zuerst Ihre Batterie ein.An diesem Punkt wird das Gerät eingeschaltet.Probier es aus.Dann legen Sie es in die Box, die den Magneten hat.Zu diesem Zeitpunkt setzt der Mikrocontroller ein Flag im EEPROM.Nachdem das Flag gespeichert wurde, löscht das Mikro seine E / A-Leitung und das Gerät schaltet sich aus.Als nächstes entfernt der Benutzer das Produkt und es wird eingeschaltet.Wenn ein Magnet wieder in der Nähe platziert wird, lässt das Mikro seine E / A-Leitung nicht fallen, da das NV-Flag bereits gesetzt ist und das Gerät eingeschaltet bleibt.
#6
+1
Spehro Pefhany
2016-09-01 00:01:04 UTC
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Verwenden Sie die Methode, die Sie jetzt verwenden, außer ersetzen Sie ein billiges und weit verbreitetes normalerweise offenes Blatt, das Ihren Stromkreis zurücksetzt.Sie benötigen einen Pullup-Widerstand mit großem Wert, um den Strom viel geringer als die Selbstentladungsrate der Batterie zu halten.Dies würde auch eine Möglichkeit bieten, Ihre Schaltung hart zurückzusetzen, falls sie auf unangenehme Weise "hängt", wie Sie es jetzt getan haben.

Es gibt Produkte, die eine ähnliche Methode zum Lesen eines externen Reed-Switch-Fahrradzubehörs verwenden.



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