Arduino.ru

 Самое правильное -- выкинуть оттуда аккумулятор вместе с цепями зарядки и поставить одноразовую батарейку CR2032.

Ценю вас за серьезный, даже научный подход в ваших ответах на форуме.

Но моя цель - избавиться от замены батареек в десятках устройств, разбросанных по участку :)

Даже чип такой есть, в котором интегрированы rtc с зарядкой и батарейкой.

Но не потяну я его по деньгам * количество устройств.

Если никто не поможет, буду делать зарядку постоянно включенной :(

Тогда и напряжение батарейки мониторить не получится.

Ваша мысль понятна, но вы должны также учитывать и то, что срок службы аккумулятора не безграничен. Производитель гарантирует 500 циклов заряд/разряд и это может выглядеть, как довольно внушительный ресурс, если не присмотреться к условиям, при которых этот ресурс может быть достижим. А они откровенно лабораторные и могут сильно отличаться от условий работы в составе реального устройства. Литиевые аккумуляторы очень чувствительны к перезаряду и переразряду. Если вопрос с перезарядом можно решить умной зарядкой, то за переразрядом придется следить отдельно. Но даже решив все технические сложности нельзя быть до конца уверенным, что усилия были затрачены не зря. В конце концов может получиться так, что срок эксплуатации аккумулятора окажется сравним с периодом, за который обычная CR2032 вырабатывает свой ресурс. И тогда получится, вместо замены батареек вам придется менять аккумуляторы.

Я вообще из схемы часов выбросил батарею и аккумулятор, а ставлю ионисторы. Математикой не занимался, но при 5В питании и емкости 0,25F, 10-12 часовое отключение питания переносит спокойно.
Кстати при заявленном ресурсе на CR2032 (10 лет), думаю аккумулятор сдохнет раньше.

Двигаться вперед все равно нужно.

Батарейка, которая только разряжается когда-нибудь сдохнет.

Аккумулятор, имеющий периодическую подзарядку и не разряжающийся в 0, по задумке изобретателей - шаг вперед.

LiFePo4 на подходе.

Была идея поставить супер-конденсатор.

Благодарю, попробую. Есть такой на 1,5F и 5.5В.

То есть, вместо аккумулятора поставлю супер-конденсатор, подам на него как и на ds3231 3.3В через токоограничивающий резистор и потестирую, что получится?

Я бы только диод в схеме заряда (если готовая плата RTC) заменил на германиевый или из наличия с минимальным падением напряжения.

Я вообще китайскую схему заряда на всех RTC отключаю, от греха подальше.

Там же делитель и диод - и все.

Потому и хотел tp4056.

Проверил, заряжает правильно - вот и захотелось все объединить для пользы дела.

Ладно, для начала буду экспериментировать с супер-конденсатором.

Обвязку только какую к нему нужно не знаю.

Придется пару rtc тоже спалить :(

Для обвязки ставлю диод Д9, резистор 100 Ом и на плюс питания.

Попробую так. Сопротивление буду подбирать опытным путем.

А в чем цель этой зарядной цепи?

Не зарядной, а измерительной, наверное?

Для контроля, что конденсатор исправен.

А mosfet как и был, чтобы не разряжать конденсатор при отключении питания контроллера через делитель напряжения.

Ну значит у вас схема неверно нарисована он через делитель точно разрядится. Если отключения будут в пределах суток (надо считать или экспериментировать) смысл в контроле конденсатора? Кроме эстетического? ))))
Сбой часов, а значит теоретическую неисправность ионистора можно программно проверить. Сбился год - кричим, аларм.

По поводу аккумулятора же, у вас есть какие-то соображения насчет его вечности?

В случае сравнения "аккумулятор vs батарейка", уверенно можно утверждать только одно -- аккумулятор в состоянии кратковременно выдавать бОольшие токи, чем одноразовые батарейки. Если ключевой потребностью устройства является именно это, то тут, да, аккумулятор вне конкуренции. Если сравнивать по другим параметрам, то тут все весьма и весьма не очевидно и сильно зависит от конкретных условий эксплуатации.

Некоторые источники указывают, что естественное старение литий-ионных аккумуляторов может приводить к потере до 20% емкости в год при соблюдении всех требований к хранению или эксплуатации. Но условия еще нужно постараться соблюсти. Превышение зарядного напряжения всего на 4%, уменьшает число циклов заряд/разряд в два раза, уж не говоря, что глубокий перазряд может убить аккумулятор в один присест. Не смотря на заявления производителей, литий-ионным аккумуляторам также присущ эффект памяти, хоть и в слабо-выраженном виде. Не выдерживание требований к полной зарядке может тоже сокращать общий ресурс. Какое-то влияние оказывает и не соблюдение требований по величине зарядного тока. И вот так по копеечке набегает, что реальный срок эксплуатации может стать сильно меньше заявленного производителем.

Нужно быть исключительным оптимистом, чтобы верить в то, что купив на али пригоршню безымянных LIR2032 за два доллара, а на сдачу взяв щепоть чипов для зарядника, возможно только одной силой инженерной мысли соорудить устройство с выдающимися показателями. От осинки не родяться апельсинки.

Индустрия, видимо, не в курсе и использует литий-тионилхоридные одноразовые источинки там, где требуется эксплуатация в жестких температурных режимах и большой ресурс.

Для устройств попроще использутся одноразовые литиевые батарейки разных форматов в исполнении "под пайку". Обращаю внимание на последнее обстоятельство. Чаще всего оно означает, что баттарея расчитывается на весь срок эксплуатации устройства и не подразумевает замену.

Довелось мне тут этим летом разбирать старинный инженерный копировальный аппарат, который одна знакомая фирма собиралась выкинуть по причине полного исчерпания ресурса оного. Никто уже не помнил, кто и когда его покупал, но судя по маркировке компонентов, выпущен он был где 1994-95 годах. Помимо прочего, на одной из плат там обнаружилась впаянная литиевая батарейка Panasonic BR-2/3A. Выпаяв ее, я измерил напряжение на ней. Оказалось 3.2 вольта. Двадцать лет прошло, а она еще выдает рабочее напряжение. Я не знаю ни одного типа аккумуляторов, которые бы имели столь длительные сроки эксплуатации.

С этим диодом тоже не все совсем просто. Диоды шоттки или германиевые диоды могут иметь значительный обратный ток, доходящий до десятков миллиампер в зависимости от модели. Если на "запертой" этим диодом стороне возникнет замкнутая электрическая цепь, то она вполне окажется в состоянии высосать источник напряжения быстрее, чем это сделает полезная нагрузка.

Чисто личный опыт, без какой либо научной базы. Обычный Д9, 0,25F, все перебои с эл.энергией без нареканий второй год.

Верю. Но быть повнимательнее при разработке стоит.

При отключенном mosfet - нет, т.к. через делитель не будет течь ток из-за отсутствия цепи - земля-то отключена. Замеры показали, что при отключенном mosfet утечка через делитель менее 1uA (на амперметре 0).При включенном mosfet - 1.5uA.

Так-то так. Но сначала нужно будет измерить как супер-конденсатор будет разряжаться. Для тестов цепь нужна.

Для супер-конденсатора как замены батарейки RTC, вы правы, можно и без нее.

P.S.

Но, предположим, устройства не всегда отключаются внезапно, а иногда и по команде.

Это значит, зная, что конденсатор не заряжен, устройство сможет послать команду на приостановку отключения (теоретически). Чтобы иметь время на его зарядку. 

Дело Ваше конечно, но если перед отключением на устройстве было напряжение, он как бы в принципе должен быть заряжен.

Кстати не выходит каменный цветок. При замере вы узнаете, напряжение питания - падение на диоде и резисторе. Что будет после снятия питания неизвестно.

Стоп, я ставлю амперметр в разрыв между R2.2M и Vbat. Отключаю питание. 

Хотя, возможно, правильнее ставить амперметр в разрыв между GND и mosfet.

Сегодня попробую.

Даже не знаю, сколько времени будет заряжаться такой конденсатор через токоограничивающий резистор.

Я контрольный замер напряжения на ионисторе имел ввиду.
Если замерять потребление модуля, тогда амперметр ставить между ионистором и Vbat.

Согласен, напряжение измеряется неверно. Нужно пробовать еще p-mosfet добавлять.

Теперь n-mosfet отвечает за отсутствие утечек при потере питания.

P-mosfet включает/отключает подачу зарядного напряжения на конденсатор и позволяет в отключенном состоянии произвести измерение напряжения на обкладках конденсатора.

С p-mosfet ами не работал, может ему в обвязку нужно что? 

Коммутатор питания должен выглядеть примерно так:

А еще лучше, если P-канальных мосфета будет два:

Как отвлеченная задача, интересно. Практического смысла, в данном случае, хоть убей не пойму.((((

 Смысл простой -- подключать ионистор к зарядке только в нужный момент. Я вот больше не понимаю смысла таинственной коммутации земли. Землю за каким лешим подрубать/отрубать потребовалось?

Так логика где?
Если устройство в основном спит, то той же DS-кой пнули его через требуемый интервал, зарядили ионистор и уснули до следующего пинка. Для замера напряжения его придется будить гораздо чаще.
Если оно всегда работает и бывают отключения энергии, зачем весь этот компот? Пока питание не появится, все равно ничего не зарядим.(((((
Ощущение, что ТС решает какую то эстетическую задачу, в т.ч. и с землей.

Если говорить об автономных устройствах с большими сроками между обслуживаниями, то подключение через диод -- это сильно компромиссное решение. При зарядке ионистора теряем на падении напряжения, при питании от ионистора имеем утечку в обратном направлении. Правильно сконструированный коммутатор позволит уменьшить потери на один-два порядка.

Для устройств, где ионистор служит только для обеспечения хода часов во время непродолжительных перебоев с основным питанием, никакой огород с коммутаторами городить нет смысла.

a5021, теперь понятней, спасибо.

Вторая схема регулирует ток вместо ограничивающего резистора?

Как же тогда ее рассчитать?

У меня основное питание от солнечных панелей.

Собственно, устройства работают, если напряжение входное выше порога, что означает - можно работать.

То есть, ретрансляторы подают питание на группы устройств.

Согласовывать дату и время по радио не всегда возможно.

Устройств много.

Дата и время важны, т.к. нужно рассчитывать время восхода и захода солнца, например, независимо от облачности.

Логика такая:

1) минимальное обслуживание , 

2) гарантированное сохранение даты и времени.

Поэтому:

1. Отказ от батареек.

2. Система заряда от основного питания.

3. Контроль сохранности времени.

Да, если конденсатор будет заряжаться быстро, то контроль уровня его заряда не понадобится.

Китайцы уже на 4F продают супер-конденсаторы.

Интересно, насколько они долговечны?

Про землю через N-mosfet уже писал ранее: отключая землю исключаем любые утечки на контроллер из системы ds3231+конденсатор.

Одним из условий возникновения электрического тока является наличие замкнутой цепи. С этого начинается изучение электричества в средней школе. Электрический ток, как движение заряженных частиц, не может самопроизвольно течь в неизвестном направлении, исчезать, утекать и проявлять прочие свойства чертовщины. Аналогия с утечкой, скажем, жидкости из емкости здесь не уместна. Размыкая цепь от положительного полюса мы прекращаем всякое течение тока в цепи и всякие дополнительные "отключения земель" -- занятие полностью бессмысленное.

При заданных ТС условиях, мне кажется более оптимальной штатная батарея, заменяемая раз в пять лет. Этот срок она гарантированно отработает.
А выйдет солнышко или нет, это только ему известно. ИМХО.

Утечка есть через делитель, я же ее не придумал.

Рассчитать схему с двумя p-mosfet, придложенную вами, не могу.

Ограничил заряд 50Ом резистором, чтобы не превысить макс 100mA, выдаваемый LDO ht7550-1.

По схеме:

1. При отключении 12V, отключается n-mosfet на землю, утечек нет.

2. Включение/ отключение зарядки конденсатора осуществляет p-mosfet.

3. При отключенном p-mosfet мы можем узнать напряжение супер-конденсатора через делитель.

Если нет возражений, кроме высказанных ранее, то попробую такую схему.

Вообще, большущее спасибо за помощь!

Ну а то, что я отказался от батареи, так это мои проблемы, на то и тема про зарядку, а не про выбор батареи в готовый RTC.

Даже в пять лет раз менять накладно.

Делаю для себя - этим все сказано.