Система "Харакири" или как попусту не тратить аккумулятор.

Отмазки
Пост скорее для начинающих, может кому и пригодится. Штучка полезна для портативных решений, которым ес-но нужно чем то питаться, и очень для них не хочется менять батарейки. Ну к сути.

Суть

При создании мобильных изделий мы тут же начинаем решать, кто будет кормить наш девайс: батарейки или аккумулятор. Батарейки — вроде просто, но их менять надо, а иногда жёсткий «впадлу» настигает, и за ними не побежишь.

Толи дело аккумулятор, а если ещё и литиевый! Он даёт нам целых 3,7в в среднем (рабочий диапазон напряжений 2,8в-4,2в, где соответственно полный разряд и полный заряд). Но есть другая проблема, боится он гад перезаряда, и переразряда (вообще пугливый какой то). И если проблема с зарядкой отметается микросхемой MAX1555 или подобными, которые тебе и от USB зарядят, и от блока питания, корми как хочешь, и просигналят, как зарядилось всё.
То с разрядкой всё сложнее, ибо разряд ниже 2,8в грозит существенно снизить срок жизни литиевого аккумулятора. Некоторые скажут: «пффф, у литиевых аккумуляторов есть драйвер, который сам когда надо вырубит». Есть то он есть, да не у всех, да к тому же, посмотрев цены и форм факторы на аккумуляторы с драйвером и без, понял что аккумуляторы без драйвера существенное дешевле в соотношении ёмкость-цена (во всяком случае в магазинах, где я их покупаю).

Лично мой выбор остановился на 2х аккумуляторах:
ICR10440 обеспечивает 320мАч, и имеет размер батарейки ААА, прекрасно вставляющийся в широко продающееся для таких батареек посадочное место. А так-же:
ICR14430

Имеет размер АА и выдаёт 600мАч (для особо внимательных, ну почти АА, на 7мм короче, но пружинка в посадочном блоке прижимает исправно).

Но беда у всей это серии — драйвера у них нет. Ну а раз нет, придётся соорудить.


Схема простая и полезная, но для совсем начинающих скажу, что тут и зачем:
Нажав кнопку SW1 мы открываем транзистор Q2, который открывает Q1, чем пропускает через себя напряжение, питая всю схему, включая контроллер. Когда питание попало на контроллер, первое что он должен сделать при инициализации, это поднять уровень на ноге, что присоединена на «Сигнал поддержания работы», отпустив кнопку, контроллер будет поддерживать уровень, и тем самым разрешать подавать питание самому себе. Диод D1 нужен для того, чтобы сигнал поддержания не попал в линию выключения. Ибо контроллер теперь ждёт нажатия этой кнопки, и как только оно происходит, выключает сигнал поддержания, тем самым выключив питание от всей схемы и себя в том числе. Так-же очень желательно на контроллере анализировать напряжение питания, и как только оно станет меньше 3в, сделать себе харакири, ибо дальше литий разряжать не желательно. (лично у себя я сделал светодиод, который горит когда всё включено и напряжение питания в норме, когда напряжение питания меньше 3,3в моргает, а когда меньше 3в, всё вырубается)

Ещё отмазки
Тут по любому найдутся те, кто скажет «А на фига козе баян, если есть тумблеры, кнопочки с фиксацией и прочее прочее»
Отвечу: «А вот захотелось понтов, чтобы врубалось всё обычной тактовой кнопкой» :)

Спасибо за внимание, это первый пост, дальше будем рассматривать что нибудь посложнее :)
  • +9
  • 24 ноября 2012, 19:49
  • zloiMOZG

Комментарии (107)

RSS свернуть / развернуть
Немного не понял, зачем линия «Сигнал выключения»?
И что на неё должно подаваться?
По моей логике если туда подать 1 (напряжение питания) во время работы, когда контроллер и так подаёт 1 на линию «поддержания работы», то ничего не изменится.
А если подать туда 0 (притянуть к земле), то опять-же ничего не изменится, ибо стоит диод.
0
Немного покумекав понял, и в общем-то отвечаю сам на свой вопрос:
Вы имеете в виду, что линия поддержания работы имеет направление от контроллера,
А линия выключения — к контроллеру.
В общем мысль неплохая. Возьму на заметку.
0
по ней МК анализирует состояние кнопки. Если видит, что она нажалась — снимает поддержку питания.
0
Как сказали мне на одном канале джаббер конфы по линуксу, после того, как я задал вопрос там, и не получил ответ, а потом разобрался сам, «Главное это вовремя не объяснить» :D
+2
Ну, вполне нормально. Только Q2 можно в целях удешевления заменить на NPN. А что мешало открывать кнопкой непосредственно Q1?
0
  • avatar
  • Vga
  • 24 ноября 2012, 20:21
Можно заменить на NPN, просто эти 2 транзистора у меня на работе валяются вёдрами :) И как то они мне близки к сердцу стали.
0
А открывать кнопкой непосредственно Q1 не захотелось, потому что тогда надо будет подтянуть линию к питанию, а это хоть ооочень мало но дополнительная нагрузка:) А от неё хотелось избавится:)
0
*линию анализа кнопки, пардон за невнимательность при написании :)
0
вот необходимость подтяжки линии «Сигнал выключения» вниз, несколько и не радует. По мне Q2 запарраллелить с кнопкой бы (диодами разделить естественно). Все же pull-up более распространен у мк, а у лпц так и по умолчанию включен :)
0
Со всякими подтяжками вверх может быть сложно избавиться от паразитного питания при ключе в плюсе.
0
Да, надо будет не один, а два диода (спаренный BAT вполне пойдет).
0
Схему нарисуй.
0
Ага, в паинте с нетбука :)
Делаем так: R3, R6, D1 и SW1 долой. Далее один вывод кнопки на землю, второй по так:
R2*Q2 -D1-> SW1 <-D2- МК*pull-up
Затвор у нас имеет большое сопротивление, через него питание не пройдет (то же самое справедливо для перехода коллектор-база npn транзистора). D2 защищает от паразитного питания через вывод контроля кнопки. D1 позволяет определить нажатие кнопки при открытом Q2 и позволяет открыть Q1 для включения питания (та же функция что выполнялась раннее).
0
Так в принципе можно, но особого выигрыша не дает.
0
Ну да, в принципе. Если у нас STM8L, от стабилизатора на 3.3V, и мы ей с кнопки от заряженного LiPo даем 4.2В через 1.5кОм, то она выживет. А этим, необслуживаемым аккам на 12В, такое управление не нужно, да. :)
В прочем резистивный делитель никто не отменял.
Но как-то ОК привычней.
0
Ну это уже более веская причина.
0
А где на схеме Q1 ???
0
  • avatar
  • SWG
  • 24 ноября 2012, 20:56
:D выше и правее Q2 :D
0
У меня рисунок видно только по резистор R1. Правее — край.
Вообще здесь дурацкая какая-то система. Мало того, что всего половина ширины экрана полезно используется из за панелей справа, так еще и рисунки не масштабируются, а режутся…

Комменты — вовсе узкие, и редактировать нельзя.

По мне, так форум — куда удобнее. Да и интереснее…
+1
А вы экранчик пошире возьмите.
Я тоже сначала всю схему не увидел.
0
А на экранчике пошире оно упирается в ширину колонки и получается полоса текста в центре, пустая полоса слева и полоса с менюшками справа.
Впрочем, картинки нормального (т.е. лимитированного движком сообщества) размера не режутся, если не располагать их по несколько на строку.
Но за исключением этих неудобств здешний движок мне нравится куда больше форумного.
+2
Рисунки только отображаются коряво. Если сохранить на диск, то откроется полностью. Неудобство — да фиг с ним.
0
Ребят, стесняюсь спросить а что за экрачики то у вас?
0
Нетбуки, планшеты, смартфоны (хотя на последних двух нынче популярны дисплеи с микроскопическим пикселем и разрешением в духе 720p и выше, но у кого-то еще и с популярным ранее разрешением 800х480 девайсы остались). У кого-то возможно остались и старые моники с разрешенем 1024х768.
Ну и движок лимитирует ширину текста где-то килопикселем. А это значит, что картинки шире 1024 (или около того) пикселей обрежутся на любом мониторе. Хотя это даже чем-то хорошо.
0
и правда… поставил 1024х768 на 2м монике и потестил :)
0
даже при 1280х1024 чуть чуть зарезает…
0
Это из-за огроменного «прямого эфира». На малых экранах его бы стоило сильнее зарезать в ширину.
0
Справа от Q2. Безобразие, да.
0
альтиум ведь. а он по дефолту нумерует построчно слева направо. отсюда и такая нумерация.
0
Кстати спасибо, подправил в альтиуме порядок нумерации на ГОСТ стандарт.
0
Дефолты править не удосужился (лень), но первое, что делаю по «annotate schematics» — ставлю «down then across», на автопилоте :)
0
достаточно поправить один раз и отложить конфиг в сухое и прохладное место. массу времени экономит.
0
переразда
:)))
0
Опаньки и правда :D Прошу прощения :)
0
Я вот что подумал:
Ведь получается включение у такой системы будет хардовое, а отключение уже софтовое!
Т.е. если «что-то» пойдёт не так, а оно обязательно именно так и пойдёт, то отключить систему можно будет только «вынув батарейку».
А если батарейка будет «несъёмной», ну или просто трудно доступной, то система будет обречена на окончательное «самоуничтожение».
т.о. мы сознательно создаём «камикадзе»!
На что в общем-то и намекает заголовок статьи )
+2
:D А что, попугай параноик аплодирует стоя:)

А вообще, отлаживать надо девайсы, отлаживать:) А то идя по такому пути рассуждения, не то что на улицу выходить, рождаться не надо, а вдруг что не так:)
+2
Зато есть контроль над питанием со стороны схемы/программы. Вообще, такое включение очень характерно для современной техники.
0
И да, у нас хардварное включение только тогда когда нажата кнопка, а поддержание работы у нас софтварное :) Так что голактего в любом случае в опасносте:)
0
Бесконечный цикл ни кто не отменял. При том что си компиляторы его вешают по умолчанию на обработчики. Ну и прочии радости от «выдергивания флешек на ходу», «блокирования шины I2C»,…
0
выведенная кнопка Reset спасет отца русской демократии )
0
Т.е. если «что-то» пойдёт не так, а оно обязательно именно так и пойдёт, то отключить систему можно будет только «вынув батарейку».
вокруг нас 100500 таких девайсов — каждый первый телефон/планшет, все компы и буки, почти вся бытовая техника, и т.п.
УЖОС!
пора сбегать в бункер с буржуйкой и керосинкой.
+2
Ох зря зря зря вы так… Ещё огнетушитель, а лучше ведро воды, а то вдруг что не так :D
0
огнетушитель не катит по идейным соображениям. а керосин… водой… ага-ага. ;)
задача почти неразрешимая. разве что хранить под боком пачку влажных ватников.
:)))
0
Попытка добиться сферической безопасности в вакууме — наглядное пособие :D
0
угу. оно и есть.
точнее, наглядная демонстрация абсурдности идеи через доведение до абсурда.
0
Ну ведро песочку. Керосин не порох, без воздуха гореть не будет.
0
Всё не так плохо. Большинство перечисленных устройств имеют схему аппаратного отключения — те же компы («4 секунды»), многие планшеты (нажатие двух аппаратных кнопок)…
0
И всё таки это софтварное :)
0
«4 секунды»
все равно <> полное отключение. как и в винде/линухе «выключение». все равно дежукрка запитана. так шттааа… ;)
0
Аппаратное отключение компа — это тумблер на заднице. Аналогичное есть у телеков и другой техники с сетевым питанием (и то не всей — в PS3 даже приходится допиливать такой выключатель ручками). Планшет вообще никак не выключишь, из ноута придется выдергивать хвост питания и батарею (и периодически приходится, т.к. ресета я не видел еще ни на одноим ноуте, а виснет оно иной раз по настоящему жестко).
0
Вместе с каким-то роутером приехала интересная штучка — дополнительный выключатель питания. Такой маленький переходничок, втыкался в гнездо питания роутера, а уже в него — внешний блок питания. На переходничке был маленький выключатель.

В документации было написано — согласно блабла стандартам евросоюза надо обеспечить возможность физического отключения. Если оно вам не надо — не ставьте.
0
Забавно, что сам блок питание при этом не выключается. А он запросто может быть импульсным)
0
Ну почему, не все же производители ноутов забивают на кнопку ON/OFF. А она, емнип, при длительном удержании работает аналогично обычному ПК.
0
*Глядя на свой нетбук* Эх, мечты…
0
Это чисто софтварное поведение. Если оно виснет хорошо (скажем, виснет досовое дрово для USB на этапе инициализации несовместимого контроллера — типично для попыток загрузки с Hiren Boot CD) — то глохнет все. Только выдергивать аккум.
0
А можно подтверждение? Я везде читал, что долгое нажатие на power обрабатывается на очень низком уровне, еще до BIOS'а и само собой до OS.
0
Хз. Помню только, что выключить ноутбук после этого удавалось только аккумулятором. 4-секундное нажатие на power наверняка пробовал.
А вот на планшетах без ресета, оказывается, power действительно отрубает питание физически при долгом нажатии. По крайней мере на моем китайце.
0
Вот меня и бесит зависший мобильник, которому приходится аккумулятор вынимать, чтобы его выключить.
Хорошо отлаженое ПО это конечно хорошо, но от ошибок никто не застрахован.
+2
ОЙ! а что у вас такой за мобильник, который зависает?
0
Если задаться целью, завесить можно даже Нокию 1100. :)
0
ну не знаю сколько Вам человекочасов понадобится)))))) Там вешать особо то и нечего.
0
Моему сыну (лет в 15) хватило 10 минут на LG G1600. Поиграл в какую-то из встроенных игрушек и ввёл хитрое имя победителя. С андроидами расправиться куда быстрее получается.
С Нокией я, конечно, чуток утрировал :)
0
да это еще что. сам наблюдал случай, когда из под порезанной под самые гланды учетки дитя уронило винду в синьку до полной переустановки.
0
Нокео C6. Это в какой-то степени «урезанная версия» E97.
Видимо периодически оперативы нехватает.
0
«отпустив кнопку, контроллер будет поддерживать уровень»

Контроллер будет отпускать кнопку?
Аккуратнее с несвязанными оборотами…
+2
«отпустив кнопку, контроллер будет поддерживать уровень»
вполне можно понять как вырванное из контекста. так что тоже осторожнее… ;)
0
тактовой
и всё же тактильной) а статья по нраву!
-2
Хм… Вроде кнопка таки тактовая.
+1
таки при слове «тактовый» сразу возникает образ юзера, яростно хуячащего по кнопке с частотой 16 МГц ;)
tact — это обязательно периодический, да и статистика по гуглу не даст соврать, плюс на первой странице по «tact button» вылазит алибаба, а по «tactile button» — спаркфан и адафрут.

«тактовая кнопка» — это устоявшийся, но всё же транслит на русский с китайского сокращения)
-3
Не знаю, какова этимология этого названия, но «тактовая» все же более устоявшийся вариант. Да и гуглится он охотнее.
0
что не противоречит тому, что я написал) а на латинице гуглится оно благодаря китайцам)
0
Не противоречит, но все же хотелось бы знать этимологию. Интересно. Ну и менять на «тактильная кнопка» не стоит — даже если оно правильно, мало кто поймет о чем речь.
0
хотелось бы знать этимологию
хоть кому-то есть дело, спасибо!))
так на самом деле — транслит с китайского английского сокращения) откуда вся электроника едет? ну а транслитерация вместо перевода — дело совершенно обычное. плюс к тому что некоторая «тактовость» у этих кнопок есть: они же щёлкают — значит, тактовые!

мало кто поймет о чем речь
а с этим вынужден согласиться. да это и ещё и самая положительная реакция будет. sad but true.
0
Кстати, когда я впервые узнал, что эти кнопки зовутся тактовыми, то первая ассоциация была именно со щелчком:)
+1
Кнопка — она и в африке кнопка. Незачем еще чего — то выдумывать.
Еще — бывают кнопки с фиксацией. А также — сдвоенные кнопки.
Иногда — кнопки с подсветкой.

Обычно этого достаточно.
Чего там еще тактировать — то? Чушь.
0
Переключатель — он и в африке переключатель. Бывает перекидной, бывает подвижный. А так же сдвоенные и на большее количество групп.

Обычно этого достаточно.
Чего там ещё реактивить — то? Чушь.
0
Для подобных целей неплохо подходят сдвоенные транзисторы (мосфет + биполярник) PMC85XP, места занимают очень мало и практически всё необходимое уже есть в корпусе. Их раньше NXP раздавала, сейчас уже в списках нет, но, возможно, это временное явление.
0
Можно и так:) Но суть статьи — донести идею, а как её реализовать, уже дело реализатора:)
0
>>«А вот захотелось понтов, чтобы врубалось всё обычной тактовой кнопкой» :)<<
А это не понты, имхо, а нормальное желание.
0
Сам пользуюсь такой схемой подачи питания от тактовой кнопки
0
На линию опроса кнопки, лучше еще поставить стабилитрон, на напряжение питания контроллера. На входе может быть и выше напруга. Подтяжка на VT2 не нужна?
0
Столько комментариев настрочили, и никто не ткнул носом в «мА/ч»…
0
тю. что не так? ёмкость аккума.
0
Емкость — мАч. А вот мА/ч — скорость разряда.
0
А где и по чем ты их берешь? может и табличка есть ватт/$?
0
Вопрос хоть и не к данному топику, но всё же спрошу, с Вашего позволения… :)

Попадалась мне как-то на просторах инета, и чуть ли даже не здесь же, схемка выключателя питания с похожей конструкцией: Р-канальный полевик коммутирует питание, N-канальный управляет Р-канальным. Только там безо всякого микроконтроллера было, нажимаешь кнопку, держишь-заряжается конденсатор, полевики открываются. Ещё раз нажимаешь ту же кнопку-тот же конденсатор разряжается, питание отключается. Простенькая такая схемка, деталей шесть… Помню ещё, в комментариях к той статейке был приведён патент на похожую схему, только там вместо N-канального полевика был npn транзистор, и та схема была с защитой от короткого замыкания по выходу. Вобщем, прошло время, понадобилось мне аналогичную схемку собрать. Уже весь изиэлектроникс перекопал, на радиокоте был, к BSVI и ZiB заглядывал, не могу найти. И вспомнить никак не могу, как там конденсатор задержки подключен был… Коллеги по паяльнику, может попадалась кому схемка эта, или на память помнит кто? Придайте, пожалуйста, ускорение в нужном направлении! Можно даже посредством пинка под зад… :)
0
Она на сайте uschema.com была. Здесь только линк был, в блоге uschema , ЕМНИП.
+1
Она на сайте uschema.com была.
Vga, преогромнейшее Вам человеческое спасибо!!! Причём был я там тоже, и искал, но проглядел… :( Поиск там отсутствует, я полистал-полистал… Да и прощёлкал…

Для всех, да и для себя выкладываю эту ссылку здесь:
www.uschema.com/safe_power_switch/

Ещё раз спасибо!!!
0
Кстати, оно у тебя завелось? Я так и не смог заставить эту схему надежно выключаться.
0
Vga, схема что приведена по ссыке у меня работала серийно в промприборе. Думаю у вас чтото с номиналами резюков.
Единственное, это нужно пересчитывать и подбирать, номиналы резюков (почти всех) если коммутируемое напряжение отличное от 12В. Та схема что нарисова в пикаде для 12В, а та что в PDF на 5 (или 3.3 уже не помню). Но впринципе это можно в симуляторе просимуллировать вместо реальных проб (а раньше симуляторы не любил использоват).
0
Я тоже на 12В делал, подбирал все, но убедившись, что все зависит от всего и особенно от параметров нагрузки — забил в пользу схем, где ключ и нагрузка не входят в схему управления.
0
Кстати, ты бы хоть формулы и принципы расчета под другие параметры привел…
0
я думал так сделать, но схема весьма простая, и там всего-то подобрать нудные напруги для транзисторов и тау-цепи, задачка для любого студента второго курса ;) Решил не париться. А щас просто лениво. ))
0
Там не так-то просто понять, какова цель расчета — т.е. где какие параметры нужно получить.
0
давай попробую объяснить из того как я помню
— есть небольшая зависимость от емкости питания дальнейшей части схемы что в нагрузке, но она пропадает если есть развязка диодом.
— в начальный помет времени, VT1 закрыт, так как на его затворе присутствует напруга, так что на выходе 0В(начальное состояние схемы), следовательно на затворе VT2го транзюка 0в, и он открыт, тоесть фиксируется половина питания, тоесть 6В.
— при нажатии на кнопку начинает течь ток в C1+C2 (C2-обязателен), и таким образом просаживает напряжение на затворе VT1, который при этом открывается, и теперь С1 заряжается с 2х сторон, через R1 и в паралель R2, таким образом тау цепи реакции разбито на 2 участка времени, но второй имеет вес почти на порядок меньше, так что в расчете прикидываем тау только исходя из наличия R1.
— При разряде ток течет уже через R3, и считаем все тоже тау.
тау как считать думаю знают все :) R4 + R5 резюки только для открытия транзюка, так что тут значение плюс-минус континент, абы VT2 открылся при срабатывании VT1.
— тип транзистора VT1 выбирается исходя из соображения чтоб он выдержан прикладываемую напругу и ток в открытом состоянии. VT2 вааще почти любой; )))
0
следовательно на затворе VT2го транзюка 0в, и он открыт, тоесть фиксируется половина питания, тоесть 6В.
Закрыт, вообще-то. И на затворе VT1 при этом полное входное питание (12В).

В целом, получается не столь просто. До этих-то зависимостей я докумекал… Но там еще какие-то грабли вылезли. В итоге я предпочел схему, работающую не в столь хрупком балансе.
Ну и диод тоже положение не спас.
0
Я так и не смог заставить эту схему надежно выключаться.
Так по схеме видно, что если при включенном состоянии начнешь тыкать кнопку пока конденсатор С1 (на всех схемах) не зарядится до некоего порога, выключения не будет. А конденсатор разрядится. И опять ждать заряда. Порог зависит от напряжения отсечки Р-канального полевика и соотношения резисторов в его затворе.
0
А если накопительный конденсатор на выходе не успел разрядиться на нагрузку, то нижний транзистор опять включит все устройство. В этом смысле схема из патента — более правильная.
0
Вот с ним проблемы в первую очередь. Плюс там еще некоторые приколы. Так что я перешел на схему из патента. Она, правда, тоже не работает, но похоже я ее собрал неправильно (транзисторы местами попутал), а поправить руки пока не дошли.
0
А если накопительный конденсатор на выходе не успел разрядиться на нагрузку
Вот с ним проблемы в первую очередь.
Так что я перешел на схему из патента
Дык в той схеме тоже, при попытке повторного включения, если С1 не разрядился достаточно, силовой ключ не включится.
0
Даже если оно не сможет включиться секунду-две после выключения — это не страшно. В исходной же схеме емкость нагрузки должна разрядиться быстрее, чем разрядится конденсатор и раньше, чем будет отпущена кнопка.
0
патентную схему не собирал, интересно было б узнать результат.
Но та что у меня работала очень даже надежно и стабильно. Однако её заморочки с настройкой под нужное напряжение реально поначалу у меня тоже нервишки потрепали.
0
ну это нада очень быстро нажимать :) с теми элементами в схеме время заряда помоему, если всё верно помню, чтото около 0,2сек, что весьма даже шустро для ручного включения, тумблер не намного быстрее перещёлкивается с момента движения руки…
0
Поиск присутствует и более того даже работает :) Слева он находится.
Ну или трямо в урле можно, например ищем «arm» www.uschema.com/?s=arm
0
Аналогичная схема с n‑канальным трнзистором в минусовом проводе:
Single button ON-OFF toggle with discrete transistors.
0
по-моему лучше такие, защищенные: www.aliexpress.com/wholesale/wholesale-3.7v-320mah-lipo-battery.html
0
Аккумуляторы со схемой защиты в статье упомянуты, но были отвергнуты.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.