Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: SIM900 и 3xAA 1.5v литиевые батарейки
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Интерфейсы > Форумы по интерфейсам > Сотовая связь и ее приложения
Страницы: 1, 2, 3
p_kav
Хочу запитать модуль от трех литиевых батареек формата АА, ищу способ сделать попроще и подешевле. Причина выбора литиевых батареек: работа на морозе, бОльшая ёмкость, быстрая взаимозаменяемость на щелочные.

Проблема заключается в том, что эти батарейки в начале использования выдают не 1,5, а 1,8 вольта, просаживаясь под нагрузкой до 1,5. Нужно как-то найти способ ограничить напряжение питания модуля на старте, при этом не влияя на него когда батарейки выйдут на рабочий режим.

Мои мысли:

1. Линейный регулятор с подстройкой выходного напряжения - низкий КПД, после просадки напряжение на выходе будет ниже требуемого, модуль отключится.

2. Стабилитрон - резистор ограничит ток, модуль отключится во время регистрации в сети.

3. Импульсный step-down преобразователь - после просадки напряжение будет за гранью работы модуля.

4. Buck-Boost преобразователь - дорого, бессмысленно для литиевых батарей.

Пока склоняюсь к колхозному варианту: подключить последовательно с модуем 1 или 2 диода, падением напряжения на которых получить требуемое напряжение питания. При этом зашунтировать их полевым транзистором, управляемым с микроконтроллера. Контроллер с помощью АЦП будет постоянно отслеживать напряжение питания модуля, и, при выходе батарей на рабочий режим, шунтировать диоды полевиком. Криво, костыльно. но должно работать. Возможно, кто-то предложит более вменяемое решение? Заранее благодарен.
smalcom
Цитата
Криво, костыльно. но должно работать

не будет.
единственный вменяемый вариант это понижающий импульсный стабилизатор.
мне больше интересно - а где это вы купили/украли/изобрели литиевые батареи с напряжением 1.8?
Slonofil
Есть DC/DC, которые отключают стабилизацию и дают на выход входное напряжение при понижении входного напряжения ниже порога. Вопрос в цене...
p_kav
Цитата(smalcom @ Feb 3 2015, 17:03) *
не будет.
единственный вменяемый вариант это понижающий импульсный стабилизатор.
мне больше интересно - а где это вы купили/украли/изобрели литиевые батареи с напряжением 1.8?


Они по всем параметрам и маркировке 1,5 вольт, просто когда они новые, то их напряжение 1,8 вольт, а под нагрузкой оно буквально за 30 секунд снижается до 1,5 и держится почти до полого разряда. И без нагрузки напряжение так же немного подрастает. Я наивно думал, что они всегда 1,5 вольт и взаимозаменяемы со щелочными. но ошибался. Вот теперь думаю как эту досадную неприятность обойти малой кровью. В остальном батарейки идеальны.
CADiLO
Есть вариант - но на свой страх и риск.

Командой AT+VR=0 (AT+VR=1) отключаем защиту модуля которая контролирует превышение или занижение питающего напряжения и работаем в диапазоне от 3.2 до 4.8 вольт. И нижний уровень питания тогда надо или контроллером смотреть или у модуля самому запрашивать.

Supply voltage range :
Normal: 3.4 ... 4.5V
Extreme: 3.2…4.8V (Set via AT command:AT+VR=0/1) - в старом документе было 3.1…4.7V, но там ошибка

УТОЧНЯЮ - это применяется с Li-SOCl 3.6v батарейкой. Что за элементы у автора топика - ХЗ. Хорошо бы их название узнать.


Хотя я бы поставил 4 элемента по 1.2v Ni-MH - и на морозе лучше себя ведут чем литий
p_kav
CADiLO
Элемент - 2 варианта: GP Lithium AA/LR6 и Energizer Ultimate Linhium AA/LR6, оба ведут себя как я написал в первом сообщении. Планировал получить 3х1,5=4,5 вольта, идеальное стабильное напряжение и для модуля, и для контроллера.

В реальности при включении получается 3х1,8=5,4.
В документе указано, что абсолютный максимум 5.5 вольт. То есть, насколько я понимаю, при напряжении 5,4В модуль откажется включаться, но не умрет, и эксперименты относительно безопасны?

Литиевый аккумулятор себя ведет плохо на морозе, а одноразовые батарейки держат до -40 без проблем. А NiMH разве так может?

Slonofil
А не подскажете маркировку? Все, что я находил имели выходное напряжение на 1,5-2 вольта ниже входного, что неприемлемо.
CADiLO
>>>абсолютный максимум 5.5 вольт. То есть, насколько я понимаю, при напряжении 5,4В модуль откажется включаться, но не умрет, и эксперименты относительно безопасны?

50/50 - никто не знает как поведет себя PA RF. Поэтому больше чем 4.8 на модуль это уже от лукавого sm.gif

>>>одноразовые батарейки держат до -40 без проблем. А NiMH разве так может?

может-может

а NiCd и до -50 - но эти имеют "эффект памяти", надо учитывать при работе
p_kav
CADiLO
Насчет NiMH - совсем забыл, они ведь имеют саморазряд. А устройство планируется долгоиграющее, хотелось бы около года автономной работы при работе по 5 минут в сутки. Я уже добился тока 4uA в режиме сна и литиевые батарейки были бы идеальны.

А вот эти "Li-SOCl 3.6v", они в каком формате бывают? Я таких еще не встречал в магазинах.
CADiLO
Примерно так:

http://www.eemb.com/products/primary-lithi...ry/energy-type/

Ставим одну
http://www.eemb.com/Download/Primary-Batte...pe/ER341245.pdf

Для большинства применений подходит. Но к сожалению из-за стартовых просадок защиту на модуле нужно выключать.
Тогда нормально работает.

Есть еще вариант применения в комплекте с ионистором для компенсации просадки.
Slonofil
Цитата(p_kav @ Feb 3 2015, 16:49) *
Slonofil
А не подскажете маркировку? Все, что я находил имели выходное напряжение на 1,5-2 вольта ниже входного, что неприемлемо.

Встречаю их иногда в новостях Компэла, но самому было не нужно - цена была до недавнего времени негуманна для массового использования. Из последних, что попадались - L6986. Вроде даже и не такой дорогой. Или TLV62130. Плюсом можно назвать то, что они синхронники и работаю на достаточно высоких частотах, что позволяет сделать конструкцию минимальной по объёму.
p_kav
CADiLO
Довольно интересное решение. Хотя, конечно, пользователь моего устройства не сможет заменить батареи самостоятельно, но, судя по характеристикам и графикам разряда всё красиво. А у вас есть какой-то опыт использования этих батарей с SIM9xx?
CADiLO
У меня лично - нет. А вот некоторые наши клиенты используют и рекомендация по отключению защиты пошла именно от них.
Кстати для SIM800C тоже сделали такое отключение - проверено, работает.
p_kav
CADiLO
Купил батарейки, замерял напряжение, 3,61В с ходу, всё замечательно, завтра буду тестировать. Спасибо за совет!
А для чего отключать контроль напряжения для литиевых элементов, если они 90% времени поддерживают своё номинальное напряжение? Или модуль может выключиться из-за просадок во время работы GPRS?
CADiLO
Почитайте про особенности литий-тионилхлоридных батарей.
http://catethysis.ru/lisocl2-batteries-tips/

При старте могут проесть ниже чем настроена защита модуля.

Или же перед стартом надо делать депассивацию.
p_kav
Прочитал. Смысл понятен, но в статье толком не указаны сроки, за которые батарея переходит в состояние пассивации.
Какой алгоритм в таком случае будет оптимален для ежесуточного запуска SIM900? Нагружать батарею током около 50 мА на 10 секунд после каждой неудачной попытки пуска модуля, или же просто делать это ежечасно вне зависимости от интервала работы модуля? И если запараллелить 4 таких батареи, будет ли смысл во всех этих манипуляциях?
smalcom
Цитата
литиевых батареек

пардон, неправильно прочитал. в голове возникла фраза "литиевые аккумуляторные батареи".
CADiLO
Цитата(p_kav @ Feb 3 2015, 23:39) *
Прочитал. Смысл понятен, но в статье толком не указаны сроки, за которые батарея переходит в состояние пассивации.
Какой алгоритм в таком случае будет оптимален для ежесуточного запуска SIM900? Нагружать батарею током около 50 мА на 10 секунд после каждой неудачной попытки пуска модуля, или же просто делать это ежечасно вне зависимости от интервала работы модуля? И если запараллелить 4 таких батареи, будет ли смысл во всех этих манипуляциях?



Вариант 1

модуль при включении сам тестирует источник нагружая его. Плюс нагрузка при регистрации в сети - фактически та же депассивация
зачастую этого достаточно - но батарея проваливается при этом по напряжению до значений когда защита выключит модуль - поэтому выключаем защиту

Вариант 2

если хотите ставить несколько батарей, тогда не ставьте параллельно - поставьте последовательно и малопотребляющий step-down стабилизатор
это тогда вообще исключит большинство вопросов при старте - первый провал вытянется стабилизатором за счет большего входного, а в дальнейшем можно "высасывать" батареи до минимального входного для стабилизатора.
p_kav
CADiLO

Стабилизаторы довольно дорогие, да и места на плате уже не особо много осталось.

А что будет с модулем. если его защита по напряжению выключена и произойдет просадка ниже 3,2 вольт? Он зависнет? И как его в таком случае гарантированно перезагрузить?
CADiLO
>>>Стабилизаторы довольно дорогие, да и места на плате уже не особо много осталось.

На правильном питании не экономят - потом переделывать или менять модули дороже выйдет.
UDFN корпус + индуктивность + 2 керамики места много не занимают, тем более неплохой вариант предложили - http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlv62130a.pdf
если это конечно не hand-made при серии 10-20 изделий всего.

>>>И как его в таком случае гарантированно перезагрузить?

Или управляемый стабилизатор или ключик по питанию.
Зависнуть он может и при нормальных условиях - например от глюка у оператора.
Поэтому возможность физического отключения модуля очень желательна.


p_kav
CADiLO
Ключ есть. Значит, выключение ключа и логический ноль на RXD и TXD должны гарантировано отключить модуль.

А у ваших клиентов с 3,6В батарейкой используется стабилизатор? Или дизайн устройства это коммерческая тайна?

А вообще, благодарю за помощь, пища для размышлений и экспериментов у меня теперь есть, буду пробовать.
CADiLO
Я спрошу у клиента который ставит 2 батарейки какой стабилизатор он применил.

Остальные варианты которые встречал, в принципе понятны и без схем.
1. с отключением защиты
2. с использованием ионистора (суперконденсатора)
Slonofil
На мой скромный взгляд, в серийном изделии (даже если серия из 10 штук) нужно решить задачку на оптимизацию по критериям стоимости и надёжности. С точки зрения стоимости Вам нужно определиться, что важнее: уменьшение срока работы при низкоэффективной и дешёвой схеме питания (стоимость элементов питания + стоимость обслуживания) или увеличение срока работы в зависимости от цены комплектующих (питание напрямую от батарей -> питание через LDO -> питание через преобразователь, ключ по питанию + стоимость монтажа). Надёжность - это поведение модуля при капризах с питанием (нестабильность работы, смерть модуля). В конечном итоге, надёжность тоже можно выразить через стоимость, например, репутационные потери от нестабильного поведения, стоимость ремонта изделия, замена модуля etc. Я бы порекомендовал современный низкопотребляющий DC/DC преобразователь, который имеет скважность 100% (т.е. напрямую пропускает входное напряжение на выход) при достижении входным напряжением нижнего порога. Это наиболее энергоэффективный и надёжный вариант из всех приведённых, там имеется встроенное управление питанием (ключ ставить не нужно), малые габариты (в сравнении с тем же LDO и конденсаторами на 2200 мкФ). Минус - цена выше всех остальных вариантов. Но зато с высокой долей вероятности не будет дохлых модулей и непредсказуемой работы.
CADiLO
О! Написано правильно и красиво. Остается только добавить, что иногда первый взгляд на кажущийся дорогим DC-DC неверен.
Когда начинаешь обсчитывать проект, то в сумме мелочевка - ключи, более емкие конденсаторы и пр. может стать соизмеримой по затратам, занять больше места или быть более трудноприобретаемой.
SpyBot
Цитата(CADiLO @ Feb 3 2015, 16:24) *
Хотя я бы поставил 4 элемента по 1.2v Ni-MH - и на морозе лучше себя ведут чем литий

Начальное напряжение 1,4 В
p_kav
Предварительные результаты теста ER14505. С одной батареей модуль вообще не стартует, с другой подвитсает, удерживая лог. 1 на ножке Status, а с двумя параллельно всё работает идеально, отключать защиту не требуется. Видимо, одна слишком сильно ушла в пассивацию и нужно её раскачать. Думаю, буду использовать ключ IRLML6402, электролит 2200мФ и прямое параллельное подключение 3-х батарей, что в сумме даст какие-то космические 7200 мАч, прямо как у аккумулятора ИБП sm.gif Но, конечно, сначала проведу всестороннее тестирование.

CADiLO, еще раз спасибо за наводку.
CADiLO
Для чисто батарейного питания электролит 2200 в принципе можно исключить, да и вообще оксидные конденсаторы лучше не применять - особенно при жесткой климатике.
(просто нужно проверить - при таком включении батарей до скольки будет провал напряжения у батарей при старте )
Должно хватить тантала 220-470 мкф Low ESR + керамика 0.1 мкф прямо у ножек модуля.
p_kav
Еще вопрос: а, к примеру, если взять указанный в даташите дешевый преобразователь LM2596, настроить его на 4,2В и подать на него напряжение 3-х батарей LR14505, соединенных последовательно, то как правильно посчитать полученную ёмкость? 2400мАч каждой батарейки умножаем на 3 батарейки и умножаем на 0.8 (80% эффективность преобразователя в таком режиме), получим аналог батареи на 4,2В и 5760мАч, верно? При этом получается неплохая емкость, стабильное питание при любых условиях, каждую батарею можно просадить до 2 вольт, и при этом дешево. Такой вариант имеет право на жизнь?
CADiLO
Не забывайте еще смотреть на собственное потребление преобразователя и на его потребление в "спячке"
Slonofil
LM2596 уже довольно старенький - частота низкая, собственное потребление 80 мкА, опорное 1,2 В (многовато)... лучше взять что-то поновее. Особенно если Ваше устройство борется за звание "дома высокой культуры быта" =)
p_kav
На сколько я понимаю, собственное потребление - это и есть КПД. 80 мкА в спячке - вполне приемлемо при таких огромных ресурсах батарей.
Вообще, у меня просто появилась мысль использовать готовую сборку типа этой - она дешевая и не занимает места - её можно просто воткнуть на плату вторым этажом или разместить в другом месте, т.к. обратная сторона у неё плоская.

А что можно взять поновее ил недорогого и не в адских QFN-корпусах?
Slonofil
Если размеры не критичны - можно и ЛМку.

А чем QFN плох? Фен в руки - и вперёд! Да и просто паяльником можно, если извернуться. А вообще SOIC, TSSOP, SOT23-6 полно всяких. Используйте параметрический поиск Компэла, он поможет.
CADiLO
Нормальный корпус, паяется даже паяльником на макетку. sm.gif
Просмотрел ST и TI - все дешевое, современное и малопотребляющее или QFN, или DFN.
Грубо говоря если QFN = $0.9 (на 1K штук), то SOIC уже будет примерно $2.38 на тех же 1К штук.
p_kav
Slonofil
Спасибо за наводку, отличный каталог.
Попробую LM-ку для начала, а там уж подберу что-нибудь.

Кстати, а ведь сам SIM900 по сути QFN, только шаг большой sm.gif
controller_m30
Цитата(p_kav @ Feb 5 2015, 11:16) *
Еще вопрос: а, к примеру, если взять указанный в даташите дешевый преобразователь LM2596, настроить его на 4,2В и подать на него напряжение 3-х батарей LR14505, соединенных последовательно, то как правильно посчитать полученную ёмкость? 2400мАч каждой батарейки умножаем на 3 батарейки и умножаем на 0.8 (80% эффективность преобразователя в таком режиме), получим аналог батареи на 4,2В и 5760мАч, верно? При этом получается неплохая емкость, стабильное питание при любых условиях, каждую батарею можно просадить до 2 вольт, и при этом дешево. Такой вариант имеет право на жизнь?
При последовательном соединении батареек, их общая ёмкость не меняется. Так и будет 2400мАч. Увеличится вольтаж такого источника питания.
Ёмкость возросла бы при параллельном соединении, но напряжение осталось бы прежним - 1,5В (или сколько у литиевых батарей).
CADiLO
SIM900 это LCC - если его сравнивать c микросхемами, то скорее с PLCC или SOJ sm.gif
Кстати в сторону SIM800C не смотрели?
http://www.microchip.ua/simcom/SIM800x/SIM..._V1.00_1110.pdf


>>>Так и будет 2400мАч. Увеличится вольтаж такого источника питания.

Совершенно верно - но пока напряжение просядет до минимального - отданная мощность будет равна примерно той же что и при параллельном соединении, за вычетом потерь на стабилизаторе.
Однако такое включение снимает ряд ограничений и позволяет строить схему по стандартным принципам, а это дешевле.

У нас сейчас все более популярными становятся "паки" аккумуляторов на 7.4 вольта из двух элементов. Два последовательных элемента 1850mA/h места занимают меньше чем один 3000mA/h, а работают дольше.
А для ручных кассовых терминалов это немаловажно. И не изменяя плату на текущих изделиях - ставят зарядник MCP73862 вместо MCP73861 и меняют номинал 1 резистора.
p_kav
CADiLO
На самом деле я немного наврал про то, что у меня 900-й модуль. У меня 908-я модель, которая недавно была снята с производства, но которая до сих пор в огромном количестве и по дешевой цене есть у китайцев. Написал я так потому. что иначе меня сразу же послали бы на фиг выбирать между 928 и 968. А они мне не подходят из-за того, что там сотовая и спутниковая часть полностью разделены. Да и дороже они. И, к тому же, у 908-го очень прикольные ВЧ-разъемы на борту, удобно подключать антенны. Решил попробовать использовать старую модель, а там, глядишь, если устройство пойдет в серию, подоспеет и новый совмещенный модуль.

Так все-таки я правильно посчитал результирующую емкость? 2400 мАч каждой батареи умноженное на 3 батареи и умноженное на 0,8 (80%) КПД преобразователя, получается в итоге 5760 мАч.

И, кстати, "пока напряжение просядет" для лития не особо актуально - он держит свое напряжение 90% времени, а затем оно резко падает. Думаю, что ставить цель "выкачать из батареи все соки" бессмысленно, ибо когда напряжение начнет падать соков там останется процентов 10.
CADiLO
Ха. Если так хочется совмещенную железяку, то тогда лучше на SIM808 смотреть - он меньше 908-928-968
http://www.microchip.ua/simcom/?link=/SIM800x/SIM808

Кроме того !!! 908 не экономичен за счет того что приемник GPS там половинный - весь обсчет ведется GSM частью, и жрет она при этом огого.

Поэтому или SIM808, или SIM800C + SIM68M (или SIM28 если без GNSS)

и еще - "в огромном количестве и по дешевой цене есть у китайцев" - если не секрет - по чем берем???


Посчитали примерно правильно - дальше движение в сторону минимизации потерь от собственного потребления компонентами.
Только лучше в ваттах считать - напряжение-ток будет понятнее.
p_kav
Да, видел такой модуль у одного китайского продавца, но уже после того, как всё сделал под 908. Не знаю, стоит ли менять с учетом того, что модули и антенны под их разъемы уже закуплены. GPS-часть будет работать редко и недолго, энергопотребление не особо важно.

Кстати, а почему 808 отсутствует здесь? http://www.mt-system.ru/catalog/linejka-modemov-i-terminalov
Его официально не поставляют в Россию?

908 покупаю по 12$ за штуку в партии 10 штук, больше - дешевле.
CADiLO
За MT-Системс - не знаю, может решили не продвигать. У наших клиентов он вызвал интерес.
Образцы SIM808 пока по $13.5, в партии будет дешевле. Но за эти деньги еще и BT 3.0 на борту.
Плюс PCM звук, плюс работа с SD картами и много чего в софте....
Pavel☺
Цитата(p_kav @ Feb 5 2015, 18:52) *
Да, видел такой модуль у одного китайского продавца, но уже после того, как всё сделал под 908. Не знаю, стоит ли менять с учетом того, что модули и антенны под их разъемы уже закуплены. GPS-часть будет работать редко и недолго, энергопотребление не особо важно.

Кстати, а почему 808 отсутствует здесь? http://www.mt-system.ru/catalog/linejka-modemov-i-terminalov
Его официально не поставляют в Россию?

908 покупаю по 12$ за штуку в партии 10 штук, больше - дешевле.

Мы (МТ-Систем) действительно почти не занимаемся решениями без GLONASS, т.к. в РФ нету спроса только на GPS.
В любом случае, если нужны нормальные цены на объемы, Вы можете связаться с нами. При необходимости привезём.
p_kav
CADiLO
А какие еще есть значительные отличия между 908 и 808? Ведь, если смотреть по индексу, 908 получается старшая модель, а 808 младшая. И какой GPS-приемник в 808? Получается, совсем не как в 908, т.к. 908 снят с производства именно из-за него.

Pavel
А почему решения без ГЛОНАСС не востребованы? У нас продавать устройства спутникового позиционирования без ГЛОНАСС, вроде, не запрещено.
CADiLO
SIM808
чипсет GSM - MT6260DA
чипсет GPS - MT3336A
Могут работать по отдельности, что позволяет снизит потребление.
Остальное смотрите в доках, слишком много описывать придется. sm.gif

r_o_m_k_a
у меня пара вопросов по SIM808, наверное к уважаемому CADiLO

1. поддерживается ли EAT ?
2. возможен ли спящий режим без потери регистрации в сети ?

в SIM908 это было
CADiLO
1. EAT для SIM808 заявлен как доп. опция. Так что зависит от объема вашего проекта.

sim800_series_embedded_at_application_note_1.02.pdf
This document is applicable to SIM800 series Embedded AT module, include SIM800W, SIM840W, SIM800V, SIM800H, SIM800, SIM808


2. да - как и в любом модуле 800-й серии.
r_o_m_k_a
"sim800_series_embedded_at_application_note_1.02.pdf" изучал, упоминания про SIM808 видел

смутило что на стр.24, в "Flash Allocation", нет упоминания о распределении памяти в SIM808
CADiLO
Для 808 релиза EAT еще не было. Потому он только упомянут, но без подробностей.
p_kav
О, раз пошел такой оффтоп, тоже спрошу про этот замечательный модуль.
А как у SIM808 с активными спутниковыми антеннами? У него нет пинов питания антенны как у SIM908, которые можно было закоротить если антенна на 2,8 вольт. Он сам подаст питание, или нужно подавать его самому извне?

И как понять строку из Hardware Design "Only USB and interface can be used for firmware upgrade"? Странная английская грамматика, то ли слово "Serial" пропущено, то ли слово "and" лишнее. И как он определяется компьютером по USB?
И подходят ли аппноуты от SIM800 по работе с Bluetooth и SD-картой?
CADiLO
Пойдем от обратного

Все апноты совместимы внутри серии. Если есть BT, то апнот единый. Но в самом апноте могут быть сноски указывающие на особенности.
Например для JD - в разных модулях используются разные GPIO

Касаемо USB - на сегодня только для обновления прошивки или снятия внутренних логов спецпрограммой SIMCOM

Для активных GPS антенн питание организовываем сами
p_kav
Спасибо за ответы.
А внутри спутниковой части есть какой-то фильтр для подавления постоянной составляющей сигнала? Иными словами можно ли подать питание на активную антенну напрямую, или это сожжет GPS-приемник и нужно установить какую-то развязку типа конденсатора?
CADiLO
Смотрите на картинку - SIM808UNO для Ардуино

sm.gif
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.