2018/07/13

DC/DC 給電による電池寿命と SQLite による検索

電池寿命曲線抽出
SQLite のワイルドカードは * ではなく % である。BAT 処理に似ているかな。ワイヤレスモジュール XBee に DC/DC を搭載して給電電圧を安定化している。

Slip21 は電池電圧を15分毎に記録していて,そのバイナリデータを SQLite に変換してみた。チャートにするにはデータ数が多すぎるので,毎日零時の電圧データを SQL で検索した。構文は,

select Date, Bt1, Bt2 from Sample where Date like '%00:00'

180 カラムが抽出され要した時間は,12ms だった。これを LibreOffice Calc にコピペしてチャートにすると,
BATsqlite.png 
#2 のチャートをみると,XBee の動作電圧以下になっているのは6箇月間中の1箇月のみである。


XBee を搭載している基板には3Vの給電が必要なICもあって,給電の安定化は必要だけれども,デジタルICのみのワイヤレスモジュール TWE を搭載した基板に DC/DC を搭載するメリットがないのではないかと思い始めた。

それでも I2C センサを2個搭載したら消費電流が増えてメリットがあるだろうか。これまで TWE の電源として劣化充電池を使用してきたので,動作停止電圧が2Vを超えても再充電できるのでムダになるという意識はなかったけど,1次電池だと余力を残して廃棄するのももったいないような気もする。劣化 NiCd のストックがなくなり,カメラをスマホに換えて以来,NiMH のストックも少なくなった。私のような雰囲気が屋外だと,NiCd の方が電池が長持ちする。恐らく低温特性のせいだろう。繰り返し回数も NiMH は極端に少ない。これも外気温度変化とパルス負荷のせいだろうと思う。
電池の内部抵抗を測定して判断の目安をしようとしたが,安物の ESR テスタでは差異がなかった。2次電池使用に関心がなくなった。

TWE に DC/DC 搭載するメリットは?
DC/DC はパルス負荷なので電池の内部抵抗増加は寿命に影響を及ぼすのではないかと考えている。パルス負荷の DC/DC 効率測定は私の手に余る。微小DC電流でも手持ち電流計の測定限界もあって,効率測定は難しい。データシートで示される効率は大電流のみである。

TWE の動作電圧は低く,電池寿命の律速となるのはセンサ動作電圧である。#6 のセンサが最も動作電圧が低いけど,実際の動作停止電圧は最も高い。公称下限値は 2.1V である。恐らく,湿度検出の際のパージに要する電流がネックになっているのだろう。実際の停止電圧は下記の通り。

動作停止日    停止電圧
2017/12/23 2.46V
2018/04/10 2.54V

DC/DC のパルス負荷に対する動作をシミュレートできれば,メリットを評価できるのだろうけど,そのスキルがない。回路を改造しても,その結果が出るのは半年後である。疲労試験のように,加速できればいいのだが,微小電流パルス負荷の電池寿命試験にはうまい方法がなさそうだ。

参考
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