Как можно наручные часы с 10 лет автономной работы?

Оказывается, Casio предлагает несколько наручных часов с «10-летним временем автономной работы» . Утверждается, что благодаря «передовой технологии» срок службы батареи в этих часах увеличивается до десяти лет.

Теперь, если вы посмотрите на разные модели, вы увидите, что они довольно сложны и, вероятно, потребляют много энергии - например, модель AW-80-1AV имеет жидкокристаллический дисплей и стрелки, а также светодиодную подсветку и звуковую сигнализацию.

Сначала я подумал, что, возможно, батарея является ключом. Модель AW-80-1AV работает на CR2025. В спецификации Energizer CR2025 указано, что эта батарея имеет номинальное выходное напряжение 3 Вольт и номинальную емкость 163 мАч, поэтому она хранит 0,489 Вольт-ампер-часов энергии.

Для сравнения, типичная базовая модель Swatch работает около трех лет на аккумуляторе Renata silverxide 390 (SR1130SW) с номинальным выходным напряжением 1,55 В и номинальной емкостью 60 мАч, в котором хранится 0,093 Вольт-ампер-часов энергии.

Таким образом, CR2025 сохраняет примерно в пять раз больше энергии, но у базовой модели Swatch есть только руки - без цифрового дисплея, без подсветки, без будильника, поэтому он, вероятно, потребляет меньше энергии.

Ясно, что должно быть что-то большее, чем батарея большего размера, которая обеспечивает срок службы батареи 10 лет.

Как можно продлить срок службы батареи 10 лет в довольно энергоемких наручных часах?

10 лет = ~ 87650 часов.
Для утечки 1 мкА потребуется 87,75 мАч через 10 лет.
При некотором ухудшении срока годности сома это достаточно близко к
= 10 мАч / мкА / год или
= 100 мАч / мкА / 10 лет

Таким образом, ваша заявленная батарея емкостью 163 мАч обеспечит среднее значение 1,63 мкА.
Толчок к технологии, размеру и удаче может заставить вас сказать, что вы имеете в виду 5 ед.

Есть 86400 секунд / день. Есть 1440 минут / день.

Вы обнаружите, что, например, использование сигнализации сильно ограничено в допустимом использовании, чтобы получить 10 лет. Если 1 мкА стока используется для сигнализации, вы получаете 24 мкАч / сутки или 86400 мкАсек или 86 мАсекунды. Это примерно 240 мВт секунд при 3 В. Или, скажем, 5 x 50 мВт x 1 секунда в день.

Светодиод может обеспечить достаточное освещение при 1 мА. Используйте его 5 раз / день x 1 секунда = 5 мА.сек = 5000 мкАсек или «только» 5000/86400 = 0,06 мкА средний расход. Увеличение по желанию и разрешено.

Можете ли вы запустить время, сохраняя IC, скажем, 1 мкА?
Возможно - да.

В общем, все это попадает в область «условно возможного, если действительно очень умного и осторожного».
Можно ожидать, что сейчас Casio будет достаточно умным.

Обратите внимание, что если используется какой-либо вид сбора энергии, то все ставки включены. Сбор урожая или несколько звуков выполнимо.

НАСТОЯЩИЙ МИРОВОЙ ПРИМЕР:

Есть много других.

В сентябре 2012 года пользователь Hli прокомментировал:

EFM32, представляющий собой микроконтроллер ARM Cortex M3, может работать при напряжении 1,45 мкА во время управления ЖК-дисплеем (550 нА для ЖК-дисплея и 900 нА для работы RTC и сохранения ОЗУ). Таким образом, чип, сохраняющий только время, должен быть способен работать на гораздо меньшем

Ссылка, которую он предоставил, теперь не работает, поэтому:

Семейство EFM32 "Gecko" - это микроконтроллеры M0 +, M3, M4 ARm Cortex от Silabs

Silabs EFM32 поиск

Wonder Gecko

• EFM32 ™ Wonder Gecko 32-битный микроконтроллер ARM® Cortex®-M4 Семейство EFM32 ™ Wonder Gecko 32-битного микроконтроллера (MCU) от Silicon Labs включает 60 устройств на базе ядра ARM® Cortex®-M4, которое обеспечивает полный набор инструкций DSP. и включает аппаратный FPU для более быстрой производительности вычислений.

  Микроконтроллеры Wonder Gecko имеют до 256 КБ флеш-памяти, 32 КБ ОЗУ и тактовую частоту процессора до 48 МГц. Микроконтроллеры включают высоко дифференцированную технологию Gecko для минимизации энергопотребления, включая гибкий диапазон режимов ожидания и сна, интеллектуальные периферийные устройства, которые позволяют разработчикам реализовывать множество функций без пробуждения процессора и сверхнизкого тока в режиме ожидания. Wonder Gecko является самым энергосберегающим микроконтроллером Cortex-M4 с самым низким энергопотреблением в режиме ожидания и в режиме ожидания.

Другие варианты xxx-Gecko M0 +, M3, M4

Digikey списки "Геккон" - легион

Самая низкая цена за 100 с ЖК - дисплеем EFM32TG822F32-QFP48T $ 2,03 / 100 Digikey

Режим полезного использования с наименьшей мощностью при работающем RTC - EM2 - глубокий сон

В EM2 высокочастотный генератор выключен, но при работающем генераторе 32,768 кГц выбранные низкоэнергетические периферийные устройства (LCD, RTC, LETIMER, PCNT, LEUART, I 2C, LESENSE, OPAMP, WDOG и ACMP) по-прежнему доступны. Это обеспечивает высокую степень автономной работы с потреблением тока, равным 1,0 мкА, с включенным RTC. Сброс при включении питания, обнаружение отключения и полное сохранение ОЗУ и ЦП также включены.

EM1 - сон

В EM1 процессор спит, а энергопотребление составляет всего 51 мкА / МГц. Все периферийные устройства, включая DMA, PRS и систему памяти, по-прежнему доступны

EM0 - работает

В EM0 процессор работает и потребляет всего 150 мкА / МГц при запуске кода с флэш-памяти. Все периферийные устройства могут быть активными.

Таким образом, работа в EM0 в течение 1 мс / с добавляет 0,15 мкА к резервной нагрузке EM2.

В целом, работа в EM2 при среднем значении около 1 мкА плюс EM0, как требуется, позволила бы выполнить целевой пример 10 лет / 163 мАч.

___________________________________

Сбор энергии:

Вибрация и движение вполне могут быть возможными источниками энергии.

Кремниевая солнечная фотоэлектрическая панель кажется жизнеспособной.
Приблизительно доступная мощность составляет 150 Вт / м 2 при 1 солнце = 100 000 люкс.
«Панель» 10 х 10 мм при 10 люксах при этих значениях давала бы ~ 150 Вт х (0,01 м х 0,01 м) х 10 люкс / 100000 люкс = 15 мкВт.

10 люкс - тусклый свет помещения - на уровне, когда цвет становится монохромным. Дим!
Если этот уровень чувствительности может поддерживаться на таких низких уровнях освещенности (как это вполне возможно с другими «химическими веществами»), питание света выглядит жизнеспособным.

Возможно, эти часы используют какую-то систему сбора энергии, чтобы перезаряжать аккумулятор?

Автоматические часы кварц имеет механизм сбора энергии , который, как механический с автоподзаводом часы, вытягивает небольшое количество энергии от движений изо дня в день человека , носящего его.

Солнечной энергии часы использует крошечный солнечный элемент для вытягивания энергии из окружающего света. (Даже внутренний свет, намного тусклее солнечного света, достаточен для того, чтобы часы работали).

Я слышал, что такие часы обычно работают в течение дня или около того, когда они отключены от внешнего источника питания (снято с запястья, помещено в темную комнату и т. Д.). Затем они переходят в состояние низкого энергопотребления, где все отключено, кроме внутреннего таймера - на ЖК-дисплее погаснет, руки остановятся. Часы имеют запас хода, который может поддерживать внутреннюю синхронизацию как минимум в течение месяца; один производитель утверждает, что у него есть часы с запасом хода 4 года. Затем, когда вы берете его и встряхиваете, батарея начинает заряжаться, и «руки волшебным образом вращаются, чтобы соответствовать текущему времени». ( а ).

Вы ищете подробную информацию о том, как можно создавать электронные устройства с чрезвычайно низким энергопотреблением? Тогда вам может понравиться чтение заметок Jeelabs о маломощной электронике ( b ). Один JeeNode работает более 2 лет от одной зарядки аккумулятора (заряжена 21 августа 2010 г .; все еще работает и продолжает считать 15 сентября 2012 г.). ( в )

Или вы ищете методы, позволяющие предотвратить преждевременный выход батареи из строя? Хотя подзарядка аккумулятора во много раз в течение 10 лет «проще», чем попытка получить первичный элемент в течение последних 10 лет, это не делает его «легким». Я купил новые аккумуляторные батареи для нескольких устройств бытовой электроники, когда оригинальная аккумуляторная батарея разрядилась менее чем за 5 лет - не просто разряженная, но полностью мертвая. (Что особенно расстраивает, так это то, что 5-летнее оборудование использует батареи особой формы, которые прекратили производство много лет назад и теперь недоступны, и я подозреваю, что все новые блестящие батареи странной формы также будут недоступны через 5 лет. ). Как предотвратить преждевременный выход аккумуляторов из строя, это хороший вопрос - я бы хотел знать ответ.

Ключевым моментом здесь является то, что у него нет развертки секундной стрелки. Минутная стрелка увеличивается только раз в 20 секунд, и это единственное движение, которое происходит с стрелками.