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如何DIY超長使用壽命及可擴(kuò)展閃存智能鎖

lPCU_elecfans ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-08-23 09:58 ? 次閱讀
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由于越來越多的樓宇和住宅業(yè)主希望改造他們的樓宇住宅的智能鎖或電子鎖,這使得由電池供電的無線智能鎖在當(dāng)今市場中越來越受歡迎。

在智能鎖應(yīng)用中,高電流電機(jī)和無線電通常耗電較快,因此會(huì)影響電池壽命。更換多節(jié)電池可能十分費(fèi)時(shí)且成本高昂,因此降低平均電流消耗通常是一項(xiàng)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

本設(shè)計(jì)由TI的輕負(fù)載高效直流/直流轉(zhuǎn)換器、SimpleLink?超低功耗無線MCU平臺(tái)、集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和RGB LED驅(qū)動(dòng)器提供支持,本設(shè)計(jì)涵蓋甚廣,有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在電子鎖、門禁鍵盤和讀取器、無線自動(dòng)百葉窗以及HVAC風(fēng)門和執(zhí)行器的低功耗門鎖設(shè)計(jì)中占得先機(jī)。

1.系統(tǒng)原理

該設(shè)計(jì)使用具有集成低功耗藍(lán)牙(BLE)無線電器件的CC2640R2F MCU來無線鎖定和解鎖門,同時(shí)還可通過監(jiān)控電池電壓指示壽命殆盡狀態(tài)、限制流過電機(jī)的電流(有助于延長電機(jī)壽命)以及利用LED照明和圖形將相關(guān)事件傳達(dá)給用戶。

該設(shè)計(jì)通過選擇電源拓?fù)洌ㄔ诒纠袨楦咝?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/降壓轉(zhuǎn)換器/" target="_blank">降壓轉(zhuǎn)換器TPS62745)和延長低功耗藍(lán)牙連接事件的占空比實(shí)現(xiàn)了極長的電池壽命。

各種智能鎖系統(tǒng)中通常包含四個(gè)主要器件:MCU、低功耗藍(lán)牙無線電、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電源管理

計(jì)算出每個(gè)器件的平均功耗后,便可以計(jì)算出電池的壽命(以毫瓦時(shí)為單位)。要計(jì)算電池壽命,需要研究兩種不同的電流方案:

①藍(lán)牙開啟并且每500ms(或者用戶選擇的任何其他值)發(fā)送一次連接事件。

②鎖定或解鎖事件向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送信號(hào),指示驅(qū)動(dòng)器通過直流電機(jī)提供大約1A的電流。

我們將忽略藍(lán)牙配對的時(shí)間,因?yàn)檫@通常意味著有事件將要發(fā)生,并且通過電機(jī)提供的電流幾乎比流入藍(lán)牙器件的電流高兩個(gè)數(shù)量級。

本設(shè)計(jì)提及的事件是指鎖定或解鎖情形。例如,如果用戶解鎖門,然后再將其鎖定,這被視為兩個(gè)事件(一個(gè)是鎖定事件,一個(gè)是解鎖事件)。

本設(shè)計(jì)在選擇電池時(shí)考慮了兩個(gè)主要因素:容量和電池平臺(tái)的普及度。AA電池的容量大于AAA電池。

此外,當(dāng)今市場上更多類似于智能風(fēng)門的應(yīng)用都選擇使用AA電池。

2.系統(tǒng)框圖

3.核心器件

DRV8833:具有電機(jī)電流控制功能和360mΩ低RDSon的雙H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

CC2640R2F:具有超低功耗無線MCU(32位Arm Cortex-M3處理器)的2.4GHz低功耗藍(lán)牙。

TPS62745:具有16種可選輸出電壓(1.8V至3.3V)和90%效率(負(fù)載電流≥15μA時(shí))的超低IQ降壓轉(zhuǎn)換器。

LP55231:用于為移動(dòng)設(shè)備制造燈光效果的九通道LED驅(qū)動(dòng)器。

CSD25310Q2:具有±8V柵極-源極電壓和19mΩ低RDSon的低成本功率PFET。

TPD1E10B06:采用0402封裝且具有10pF電容和6V擊穿電壓的單通道ESD。

以上核心器件在華強(qiáng)芯城有銷售,詳細(xì)信息請點(diǎn)擊“閱讀原文”,登陸華強(qiáng)芯城查看。

下圖為BOM物料清單。

>>>查看完整BOM清單請點(diǎn)擊“閱讀原文”<<<

4.系統(tǒng)電路圖

>>完整電路圖請點(diǎn)擊“閱讀原文”<<

5.硬件概述

下圖為本設(shè)計(jì)的硬件。PCB為3.5英寸×4.0英寸的矩形。不過,在開發(fā)過程中未采取任何措施來縮小其外形尺寸。PCB位于1英寸尼龍支柱上,可以在執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室測量時(shí)輕松使用。

該板具有兩根跳線。利用板左上角的J1,用戶可以斷開電池與該參考設(shè)計(jì)其余部分的連接。

利用J1,還可以通過6V電源軌對電流測量結(jié)果進(jìn)行收集。J5位于板中心附近,將3V電源軌連接到LED驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)測試期間無需運(yùn)行LED時(shí),J5的作用尤其突出。

板的左下角包含電機(jī)連接終端塊和測試點(diǎn)以及DRV8833電機(jī)控制器。I2C測試點(diǎn)和LED控制器中斷測試點(diǎn)位于板的右下角,靠近JTAG編程接頭。

CC2640R2F和PCB天線位于板的下部中間位置。六個(gè)RGB LED以環(huán)形排列在CC2640R2F的左側(cè),兩個(gè)LP55231 LED控制器位于LED上方。

該設(shè)計(jì)還包含一些按鈕。三個(gè)用戶按鈕位于右上角,而復(fù)位按鈕位于板的中心。

建議在拆下J1的情況下安裝電池,然后再安裝該跳線為電路供電。加電后,全部六個(gè)LED立即呈粉色閃爍,以通知用戶器件已正確加電。

粉色啟動(dòng)LED

未使用藍(lán)牙連接器件時(shí),用戶按鈕(S2、S3和S4)可激活設(shè)計(jì)的不同功能。按下S2后,將開始一系列燈光變化,六個(gè)RGB LED循環(huán)亮起多種不同的顏色。S3驅(qū)動(dòng)電機(jī)前進(jìn)。電機(jī)將在再次按下S3或10秒后停止。S4驅(qū)動(dòng)電機(jī)后退。電機(jī)將在再次按下S4或10秒后停止。

為了使用藍(lán)牙進(jìn)行通信,使用名為LightBlue?的iOS應(yīng)用進(jìn)行測試。可以在各種平臺(tái)上使用其他通用藍(lán)牙應(yīng)用。已測試了Samsung?GalaxyS?6上B-BLE應(yīng)用的功能。

6. PCB布局

下圖為智能鎖設(shè)計(jì)的PCB布局。為了確保高性能,本設(shè)計(jì)采用了4層PCB布局。第二層為固態(tài)接地層,第三層用于電源軌布線(無接地填充)。

頂層和底層用于一般信號(hào)布線,未使用的區(qū)域還具有接地填充。我們將板載藍(lán)牙天線放置在盡可能遠(yuǎn)離其他噪聲源的位置,這些噪聲源包括降壓轉(zhuǎn)換器或其他可充當(dāng)天線的部件(例如測試點(diǎn)或大跡線)。

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原文標(biāo)題:大神教你DIY超長使用壽命及可擴(kuò)展閃存智能鎖

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