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            無線低功耗地磁傳感器電源解決方案

            時間:2020/09/28     來源:武漢昊誠鋰電

            無線低功耗地磁傳感器是停車場智能引導系統的檢測傳感單元。

            它是利用磁敏傳感器實時檢測車輛對地磁的影響,以此來判斷停車位上是否有車輛停放,并將檢測到的數據通過無線網絡傳送給無線檢測接收機。無線車輛檢測接收機在接收到無線地磁車輛傳感單元發送的數據信息后,再通過無線或有線傳輸網絡上傳至機房或后臺中心。

            圖1.png

            停車場智能引導系統的硬件由車輛地磁傳感器、車輛地磁接收機及后臺控制中心三部分組成。

            傳輸網絡則選用低功耗無線網絡系統,無線地磁車輛接收機采用TI公司的微處理器,并結合Zigbee的模塊設計。無線地磁車輛傳感器采用地磁檢測芯片,通過地磁場來判斷車輛。車輛地磁檢測傳感器是停車場智能引導系統的核心組成部分,一般需要設計5年的使用壽命。因此在硬件設計上需要選用低功耗的無線傳感技術,在電池的選型上必須考慮長壽命、免維護及高可靠性的性能需求。

            停車場.png

            低功耗地磁車輛傳感器關鍵技術指標

            當系統沒有監測到車輛時,自動進入休眠工作狀態,休眠電流小于4uA。休眠期間,系統內部會定時與無線模塊保持通訊,成為待機狀態模式。當需要與模塊通訊,無線數據發送時才打開外設,啟動活動模式,定期發送停車位狀態數據。

            典型的低功耗地磁傳感器的關鍵技術指標有如下6個方面:

            期望使用壽命:5年

            工作模式:脈沖間歇式

            截止電壓要求:≥2.0V

            最大脈沖電流:250mA

            工作溫度:-40℃~+80℃

            安全性和可靠性

            針對以上技術指標,我們推薦選用比能量較高,工作平臺電壓在3V以上且放電曲線平穩,額定電壓為3.6V,工作溫度范圍在-55℃~+85℃,適合長時間待機、微電流工作,有長壽命,免維護及高可靠性的鋰-亞硫酰氯一次電池。

            圖片2.jpg

            鋰-亞硫酰氯電池應用在車輛地磁傳感器的優勢

            a. 電池溫度性能優異。車輛地磁傳感器安裝在戶外,夏天地表溫度可高達50℃,冬天又會降至-20℃,工作溫度分布廣,高低溫差異大。鋰-亞硫酰氯電池可在-55℃~+85℃范圍內正常工作。若以1~2mA/cm2電流密度工作的電池,-40℃可輸出常溫容量的40%~50%;-20℃時可達50%~70%。以D型能量型電池為研究對象,假如用80mA電流進行恒流放電,可以在-40℃放出約9000mAh的容量;在-20℃放出約11000mAh的容量。

            b. 貯存壽命長。鋰-亞硫酰氯電池的貯存期可達10年以上。

            c. 放電電壓高且放電曲線平穩。鋰-亞硫酰氯電池的開路電壓大于3.6V,根據其工作電流的不同放電電壓平臺在3~3.55V之間。地磁車輛探測器工作的截止電壓在2~2.5V之間,該電池的平臺電壓高于地磁探測器的截止電壓將近1V,因此使用該電池作為傳感器的電源,電路設計簡單,可靠性較高,無需再另行設計升壓電路。

            d. 在已實現商業化的化學電源中,鋰-亞硫酰氯電池的比能量最高。簡言之,在輸出相同能量的情況下,它的體積和重量會小很多,特別適合用于電源比能量要求高的應用場合,也同樣符合地磁車輛探測器體積小、重量輕的整體設計風格。

            地磁傳感器.jpg

            通過對典型地磁車輛傳感器的用電功耗分析,我們選用鋰-亞硫酰氯D型電池作為電源,滿足5年以上的使用壽命的要求。下表是以NB-IoT作為低功耗無線通訊方式的地磁車輛傳感器的典型關鍵功耗用電參數。

            表1.png

            在上述典型的工作模式狀態下,每年地磁車輛傳感器的電量消耗為2500mAh左右,因此選用的19Ah的D型鋰-亞硫酰氯電池可滿足大于5年的使用壽命。

            圖2.png

            上圖是不同廠家的ER34615 100mA的測試數據。其中,昊誠的ER34615電池,用100mA放電,容量利用率超80%,直立與水平放電容量差異在8%以內, 35mA小電流放電,豎放與橫放放電容量差異在3%以內,昊誠電池的ER34615性能處于業界領先水平。

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