Especificações da bateria da célula de moeda de lítio CR2032
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Estou usando um módulo de bateria CR2032 para operar um módulo BLE 4.1. O rádio BLE para comunicação leva em torno de 3.5ma a 5ma de corrente. Mas quando olho para a folha de dados da bateria ( https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/maxell_cr2032_datasheet.pdf ), ela mostra que a corrente de descarga nominal é de 0,2 mA.
Minha pergunta é: durante a comunicação BLE, quando a corrente é de cerca de 5mA, esta bateria poderá fornecer essa corrente? Também para qual finalidade os valores nominais da corrente de descarga são mostrados?
Fiz minha tese de doutorado em gerenciamento de energia em redes de sensores sem fio e estava trabalhando com nós de sensores usando baterias CR2032. Nós próprios projetamos os nós (meu supervisor projetou a PCB e eu projetamos o firmware e todos os testes relacionados à energia).
Posso confirmar o que as pessoas acima dizem que você pode obter picos de 100mA a partir de uma nova célula CR2032. Mas, como eles dizem, para obter a capacidade nominal em termos de mAh, é necessário descarregá-la na corrente e temperatura nominais especificadas.
Os nós dos sensores nos quais eu trabalhava consumiam cerca de 27-35mA na transmissão. Mas as transmissões duravam 110-140ms por vez, uma vez a cada minuto. À temperatura ambiente, usando um único CR2032 em paralelo com uma supercap de 75mF da CapXX, conseguimos usar cerca de 87% da capacidade nominal do CR2032 (os nós testados funcionavam em média 99 dias). Usamos um CR2032 da Renata. A mesma configuração sem um supercapacitor teria em média 10 a 15 dias menos tempo funcional. No entanto, a supercap torna-se crucial se você decidir diminuir a temperatura operacional !!! (o que fizemos nos testes a -30 ° C)
As consequências de descarregar com corrente mais alta são que você consegue obter menos energia do que o especificado na bateria. Os picos de corrente criam quedas de tensão e no momento em que essa queda de tensão fica abaixo da tensão de escurecimento - seu circuito é redefinido. Escusado será dizer que, nesse ponto, ainda resta alguma energia na célula. Para aliviar esse problema, você pode adicionar um supercapacitor para achatar os picos de corrente da transmissão (queda de tensão).
Mas:
supercapacitores são caros
você precisa de um com baixa corrente de fuga e circuitos de balanceamento, como o CapXX (eles têm correntes de fuga no intervalo de 1-2uA)
Um supecapacitor de corrente com alto vazamento causará mais danos do que benefícios se o dispositivo precisar ser alimentado por dias ou semanas.
Além disso, não hesite em conectar os CR2032s em paralelo, se necessário, e você tem espaço - basicamente você duplica a capacidade atual.
Dito isto - ainda há muito trabalho a ser feito neste mundo para melhorar o gerenciamento de energia em tais aplicações.
Obrigado por detalhar. Aqui, se eu conectar um grande valor de Tantulam Cap de 47uF na bateria, isso significa que o capacitor pode ser a fonte de energia durante a comunicação BLE, pois será descarregado durante a publicidade BLE fornecendo corrente, eu li em algum lugar. Se assim for, podemos minimizar o poder ou não?
Viral Embedded
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a lowtech falou sobre supercaps na faixa de milifarads, não microfarads.
CherryDT
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47 - 100μF já deve ajudar. A SiLabs também recomenda o módulo Bluetooth BGM111. Para citar a ficha técnica: “As baterias de célula tipo moeda não podem suportar altas correntes de pico (por exemplo, superiores a 15 mA). Se a corrente de pico superior a 15 mA é recomendado para o lugar 47 -. 100 mF capacitor em paralelo com a bateria de célula para melhorar o tempo de vida da bateria”
Michael
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Eu hesitaria em vender um dispositivo que requer conectar células CR2032 em paralelo. E sempre há o CR3032.
Fgieu 18/05
@ViralEmbedded: o perfil de consumo atual durante a transmissão ajudaria muito. Você está amostrando a corrente de consumo em alta velocidade? Fizemos isso a 50kps (50.000 amostras por segundo) usando o multímetro DAQ. Estou surpreso que a corrente de transmissão seja de apenas 5mA - eu esperaria mais de 10mA.
Lowtech
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Na folha de dados:
A capacidade nominal indica a duração até a tensão cair para 2,0V quando descarregada a uma corrente de descarga nominal a 20 graus. C
Portanto, se você descarregar a uma constante de 0,2 mA, terá capacidade de 220 mAh ou 1100 horas. Descarregar a uma taxa mais alta reduzirá a capacidade da bateria. A pulsação também afetará isso, pois o BLE pulsa para 5mA. Um pulso de 5mA por uma fração de segundo, enquanto não houver empate o resto do tempo, pode resultar em um empate equivalente a 0,2mA.
Se você olhar para o gráfico chamado Descarga de pulso, ele mostra um pulso de 5 segundos de 300 Ω ou 10mA a 3V. Uma descarga pulsada como essa reduzirá a capacidade total durante a vida útil da bateria para aproximadamente 180mAh a partir dos 220mAh nominais.
Para responder suas duas perguntas diretas:
Um CR2032 típico pode gerar muito mais corrente do que 5 mA. Você pode extrair 100mA dele, por menos de uma hora, com algumas advertências sobre a alta ESR.
A corrente nominal é estabelecer uma vida útil base da bateria. O CR2032 e as células de moeda em geral são para aplicações de baixa corrente e longa vida útil, como relógios em tempo real ou backups de dados por bateria. Eles não foram projetados para alimentar cargas pesadas.
Dois pequenos comentários. O primeiro é que tecnicamente a capacidade transportada seria considerada 160mAh no gráfico. O segundo é que, a 100 mA, uma célula de moeda MnO-Li típica não é de todo provável que caia para 1,5 V ou menos, dependendo do tamanho.
Asmyldof
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@Asmyldof Se eu não fosse apenas deslocado por um incêndio em casa, testaria o empate máximo, com muitas peças de reposição por aí. Mas quanto aos 160mAh, a vida nominal da bateria é definida em 2V, e não em 2,5V. É mais como 188mAh, de acordo com o gráfico. (que eu arredondado para baixo)
Transeunte
Quanto à capacidade atual, considere dois 2032 fornecendo um LED azul de qualidade azul ou branco do ano 2000 diretamente em um chaveiro. Se eles não caíssem para 1,8V cada um a 30mA, esses LEDs certamente queimariam. Para a alta, é uma discussão complexa na qual você pode estar certo. Mas essa nota enfatiza a indicação nominal na corrente nominal e na temperatura nominal, nenhuma das quais está exatamente em jogo nesse cenário; portanto, a diferença entre 2,5V e 2V seria 1% ou mais. Geralmente, quando a taxa de variação ultrapassa a dobra não linear, qualquer bateria se torna não confiável nas previsões.
Asmyldof
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@Passerby house fire? : -o não causado por células de lítio com descarga excessiva, esperamos?
Nekomatic
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Acho que a resposta está neste gráfico da folha de dados:
Se você desenhar vagamente 10mA (3 V÷ 300 Ω) 5 segundos de cada vez, você verá a tensão cair mais com o tempo e a capacidade geral da bateria será reduzida.
(Isso ocorre porque mais energia está sendo queimada nas resistências internas da bateria. Mas parece estar bem se você estiver de acordo com a capacidade reduzida)
Na folha de dados:
Portanto, se você descarregar a uma constante de 0,2 mA, terá capacidade de 220 mAh ou 1100 horas. Descarregar a uma taxa mais alta reduzirá a capacidade da bateria. A pulsação também afetará isso, pois o BLE pulsa para 5mA. Um pulso de 5mA por uma fração de segundo, enquanto não houver empate o resto do tempo, pode resultar em um empate equivalente a 0,2mA.
Se você olhar para o gráfico chamado Descarga de pulso, ele mostra um pulso de 5 segundos de 300 Ω ou 10mA a 3V. Uma descarga pulsada como essa reduzirá a capacidade total durante a vida útil da bateria para aproximadamente 180mAh a partir dos 220mAh nominais.
Para responder suas duas perguntas diretas:
Um CR2032 típico pode gerar muito mais corrente do que 5 mA. Você pode extrair 100mA dele, por menos de uma hora, com algumas advertências sobre a alta ESR.
A corrente nominal é estabelecer uma vida útil base da bateria. O CR2032 e as células de moeda em geral são para aplicações de baixa corrente e longa vida útil, como relógios em tempo real ou backups de dados por bateria. Eles não foram projetados para alimentar cargas pesadas.
fonte
Acho que a resposta está neste gráfico da folha de dados:
Se você desenhar vagamente 10mA (3 V÷ 300 Ω ) 5 segundos de cada vez, você verá a tensão cair mais com o tempo e a capacidade geral da bateria será reduzida.
(Isso ocorre porque mais energia está sendo queimada nas resistências internas da bateria. Mas parece estar bem se você estiver de acordo com a capacidade reduzida)
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