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Scarica batteria CR2032

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Scarica batteria CR2032

Messaggioda Foto UtentematteoDL » 21 ago 2013, 0:49

Buongiorno a tutti.
Dovrei calcolare approssimativamente il tempo di scarica di una batteria CR2032 a cui vengono prelevati costantemente 6 \mu \textrm{A}. Purtroppo l'unico dato che ho a disposizione è la capacità pari a 225\textrm{mAh}. Ho letto l'articolo di Foto Utenteg.schgor in cui si parla della legge di Peukert e di un k variabile tra 1,05 e 1.6, ma che a noi comuni mortali non è dato sapere il valore esatto. In ogni caso eseguendo semplicemente il calcolo grezzo t_{scarica}=\frac{225}{5}\frac{\textrm{mAh}}{\mu\textrm{A}}\simeq45000\textrm{h} ottengo più di 5 anni di autonomia, mentre applicando Peukert con un k qualsiasi nel range il valore risulta superiore. Ha senso? Per tempi così lunghi non entra in gioco un'eventuale autoscarica?
Sarei infinitamente riconoscente a chiunque riesca a spiegarmi come fare un calcolo approssimativo sensato dato che i dati in questione vanno inseriti nella mia tesi e il professore è in ferie..
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[2] Re: Scarica batteria CR2032

Messaggioda Foto Utentegotthard » 21 ago 2013, 4:35

Ciao Foto UtentematteoDL!!

Come hai letto dall' articolo di Foto Utenteg.schgor, la Legge di Peukert, che permette di calcolare il tempo di scarica di una batteria, è formulata in questo modo:

t=\frac{C}{I^{k}},

dove t è il tempo di scarica in ore (h); C è il valore della capacità nominale della batteria in Ah; I è la corrente con la quale la batteria viene scaricata; k è una costante che dipende dal tipo di batteria.

La costante k dipende dalla tecnologia di costruzione della batteria, e aumenta di valore all' aumentare degli anni di vita della batteria (una batteria più "vecchia" si esaurisce prima di una, di ugual tipo, più nuova).

La legge presuppone che la batteria venga scaricata a corrente costante, e che, durante la scarica, essa mantenga un valore di tensione fisso ai suoi capi, pari a quello nominale.
Per cui, il limite della legge sta nel fatto che essa presuppone che la batteria alimenti un carico costante, e non variabile.

Ora, prima parli di una corrente di assorbimento di 6 \mu A, poi però nel calcolo utilizzi al denominatore 5 \mu A.

Inoltre, elevando il denominatore al valore di k (scegliendolo tra 1,05 e 1,6) sicuramente il tempo di scarica diminuisce rispetto al caso in cui fai il semplice rapporto:

t=\frac{C}{I}, senza elevare al coefficiente k (visto che si ha un denominatore più grande).

Prova a rifare i conti.

Comunque l' inconveniente più grande penso che sia quello di trovare un valore di k adatto al tuo tipo di batteria; il fatto è che i produttori di batterie purtroppo non lo forniscono, per cui il calcolo che puoi fare risulterà essere comunque un po' approssimato.
Per quanto riguarda la questione sull' autoscarica, essa si verifica quando le batterie non sono collegate a nessun dispositivo. L' autoscarica è funzione della composizione chimica della batteria e della sua età, e ha come conseguenza la perdita di capacità da parte della batteria. Per questo, le batterie andrebbero ricaricate "ogni tanto" per fare in modo di evitare una perdita di capacità (che si traduce in perdita di capacità di replicare il processo chimico atto a produrre energia elettrica). Comunque, il tipo di batteria in questione, essendo al Litio, ha una bassa auto-scarica; per sapere "di quanto" possa incidere la sua valutazione, aspetterei il parere di qualcun altro del forum.

Poi puoi dare un' occhiata anche
qui

E' un datasheet della Farnell, e in un punto dice:
"To prevent self-discharge caused by corrosion or decrease of insulation, humidity during
storage shall be less than75%RH without dewing on battery."...giusto per dirti che devi dare un' occhio anche all' umidità, in modo che non sia eccessiva ;-)

Io ti ho detto quello che so più o meno; ora però è meglio che aspetti il parere di qualcuno più esperto :ok:
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[3] Re: Scarica batteria CR2032

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 21 ago 2013, 7:23

In questa specifica non viene dato il coefficiente di Peukert,
ma comunque dati utili sulle prestazioni della batteria.
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[4] Re: Scarica batteria CR2032

Messaggioda Foto UtentematteoDL » 21 ago 2013, 10:44

Innanzitutto grazie a tutti per le risposte. :D

gotthard ha scritto:Ora, prima parli di una corrente di assorbimento di 6 \mu A, poi però nel calcolo utilizzi al denominatore 5 \mu A.


Errore mio che adesso non posso più modificare, intendevo 5 \mu A dappertutto, solo che adesso dopo ulteriori rilevazioni misuro 6 \mu A (complice la poca accuratezza dello strumento probabilmente) quindi d'ora in poi teniamo questo valore maggiore per sicurezza.

gotthard ha scritto:Inoltre, elevando il denominatore al valore di k (scegliendolo tra 1,05 e 1,6) sicuramente il tempo di scarica diminuisce rispetto al caso in cui fai il semplice rapporto:
[...]
Prova a rifare i conti.

Eccoli qui, ovviamente correggetemi se sbaglio:

t_{grezzo}=\frac{225\textrm{mAh}}{6\mu\textrm{A}}=37500\textrm{h} e t_{Peukert}=\frac{225\textrm{mAh}}{(6\mu)^{1.3}\textrm{A}}=\frac{225\cdot10^{-3}\textrm{Ah}}{(6\cdot10^{-6})^{1.3}\textrm{A}}=\frac{225\cdot10^{-3}\textrm{Ah}}{1,63\cdot10^{-7}\textrm{A}}=1,38\cdot10^6\textrm{h}

gotthard ha scritto:Per quanto riguarda la questione sull' autoscarica, essa si verifica quando le batterie non sono collegate a nessun dispositivo.


Quindi sotto carico non serve considerarla?

Grazie ad entrambi per il link, molto interessante.
Riporto il circuito che sto utilizzando:

Come si può vedere è praticamente identico all'esempio A in fondo al datasheet tranne per la tensione principale che è 3,3V invece di 5V . Questo recita:
"7.3 Using diodes to prevent charging
Please choose diodes with leak current as small as possible. Please
keep the charged capacity due to leak current to within 1% of
nominal capacity."
La batteria non è ricaricabile ma a quanto pare una piccola ricarica è tollerata, giusto? Da quel che ho capito posso ricaricare fino a 2,2\textrm{mAh} e considerando che a circuito principale attivo rilevo una corrente di carica di 2\mu\texrm{A} potrei andare avanti circa 1100h ore senza problemi, giusto?
Ultima domanda: sempre nel datasheet si parla di calcolare la resistenza in modo che in caso di fallimento del diodo la corrente di carica non ecceda il limite che per 2032 è fissato a 10\textrm{mA}. È possibile un limite così alto o è un errore?
Grazie in anticipo per le eventuali risposte.
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[5] Re: Scarica batteria CR2032

Messaggioda Foto Utentegotthard » 22 ago 2013, 14:42

Eccoli qui, ovviamente correggetemi se sbaglio:

t_{grezzo}=\frac{225\textrm{mAh}}{6\mu\textrm{A}}=37500\textrm{h} e t_{Peukert}=\frac{225\textrm{mAh}}{(6\mu)^{1.3}\textrm{A}}=\frac{225\cdot10^{-3}\textrm{Ah}}{(6\cdot10^{-6})^{1.3}\textrm{A}}=\frac{225\cdot10^{-3}\textrm{Ah}}{1,63\cdot10^{-7}\textrm{A}}=1,38\cdot10^6\textrm{h}


Eh si, avevo sbagliato :-x
Ragionavo non tenendo conto del fatto che la corrente è in \mu A, e quindi, elevando un numero minore di 1 ad una potenza maggiore di 1, si ottiene un numero più piccolo di quello di partenza; per cui di conseguenza il tempo di scarica ottenuto è maggiore, come dicevi te.

Per le altre domande, preferisco non risponderti, in quanto non essendo esperto di questo argomento, non vorrei fornirti risposte non corrette.

Comunque, visto che ormai mi sta interessando anche a me questo thread, provo a taggarci Foto Utentedavidde e Foto UtenteIsidoroKZ, visto che, dando un' occhiata per il forum, ho notato che hanno già dato risposte su questo tipo di batterie ;-)
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[6] Re: Scarica batteria CR2032

Messaggioda Foto Utentegotthard » 22 ago 2013, 17:14

Comunque provo a risponderti per quello che penso :D

La batteria non è ricaricabile ma a quanto pare una piccola ricarica è tollerata, giusto?


Si, da quello che ho capito dal link postato sopra, dovrebbe essere così.

Da quel che ho capito posso ricaricare fino a 2,2 mAh e considerando che a circuito principale attivo rilevo una corrente di carica di 2 \mu A potrei andare avanti circa 1100h ore senza problemi, giusto?


Nel link si dice di tener sotto controllo la corrente di perdita che ricarica la batteria, in modo che essa non la ricarichi oltre l' 1% della sua capacità nominale. Nel tuo caso quindi è 2,25 mAh (cioè l' 1% di 225 mAh).
Comunque meglio star bassi e considerare 2,2 mAh, come dicevi sopra. Per cui, sì, suppongo che tu possa andare avanti per 1100 ore (cioè 1 mese e mezzo).

Ultima domanda: sempre nel datasheet si parla di calcolare la resistenza in modo che in caso di fallimento del diodo la corrente di carica non ecceda il limite che per 2032 è fissato a 10 mA. È possibile un limite così alto o è un errore?


Sicuramente non è un errore, ma penso che devi stare molto al di sotto di quel valore critico.
Inoltre, dai un' occhiata a questi due link:

1- energizer

2- varta

Guardando nella prima pagina del primo link puoi leggere "max rev charge: 1 \mu A";
mentre nella tabella a pagina 32 del secondo link puoi leggere che la "max safe reverse current" è di 5 mA.

Per cui, a seconda della marca, il valore è differente; quindi, quel valore dipende anche da che marca di batteria utilizzi.
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