RF Wakeup - Kampf gegen den Stromverbrauch

Ich verwende derzeit zwei nRF24L01 + (2,4-GHz-HF-Transceiver) zusammen mit zwei AVRs, um ein schlüsselloses Zugangssystem zu erstellen. Mein Problem ist die Batterielebensdauer bei Verwendung einer CR2032-Batterie zur Stromversorgung des Schlüssels.

Der Schlüssel bleibt stehen, bis ein Signal von der anderen Einheit empfangen wird, wacht dann auf und antwortet.

Die HF-Module verfügen über einen Ausschaltmodus, in dem sie etwa 900 nA verbrauchen, was ideal wäre. Das Problem ist, dass das Modul im Ruhezustand kein Signal abhört und daher nicht den erforderlichen IRQ sendet, um den AVR aufzuwecken.

Wenn ich das Modul in den Standby-Modus versetze, wird möglicherweise der IRQ ausgelöst, aber leider verbraucht es ungefähr 26 µA, was zu viel ist.

Gibt es einen HF-Empfänger, der in der Lage ist, auf eine Nachricht zu warten und einen IRQ zu senden, während er <10µA verbraucht? Die Datenrate spielt keine Rolle, da sie nur zum Aufwecken des AVR verwendet werden kann und der nRF den Rest erledigt. Die Reichweite sollte mindestens 3 m betragen.

Vielleicht hat jemand Insiderwissen darüber, wie Autohersteller dies gelöst haben?

Die kurze Antwort lautet nein, es gibt kein solches Funkmodul. Beachten Sie auch, dass die beiden verfügbaren Standby-Modi nichts empfangen können. Sie bieten lediglich einen schnelleren Start als im Ruhemodus.

Um eingehende Pakete zu erkennen, müssen Sie sich im Empfangsmodus befinden, also mindestens 12,6 mA. Natürlich können Sie nicht die ganze Zeit in diesem Modus bleiben. Sie müssen regelmäßig abfragen. Sie können einige Millisekunden lang alle zwei Sekunden aufwachen. Der Sender müsste vor jedem Paket eine Präambel von 2 Sekunden senden. Selbst dann hält der Akku nicht lange.

Auto-Keyless-Entry-Systeme verwenden zwei separate Funkgeräte, um dies zu überwinden. Der erste ist ein im Auto eingebauter Funksender mit sehr niedriger Frequenz (z. B. 145 kHz), der ein bisschen wie kontaktlose NFC / RFID-Systeme funktioniert. Wenn der Benutzer den Türgriff berührt, sendet das Auto einen Stoß aus, der den Empfänger im Schlüssel tatsächlich mit Strom versorgt, und daher muss der Schlüssel nichts kontinuierlich mit Strom versorgen oder kann dies zumindest bei extrem niedrigen Strömen tun. Sobald dieses Wecksignal empfangen wurde, schalten das Auto und der Schlüssel auf ein ISM-Band-Radio (normalerweise 433 MHz) um und führen alle erforderlichen Sicherheitsüberprüfungen durch.

Dies über 3 m zu wiederholen, wird eine echte Strecke sein. Autosysteme haben absichtlich eine sehr kurze Reichweite, sodass die Leute Ihr Auto nicht stehlen können, während Sie es tanken.

Das schlüssellose Zugangssystem sollte bei regelmäßigen Bursts eine Präambel / einen Code senden, den der Schlüssel aufweckt und abhört. Das HF-Modul des Schlüssels sollte sich zusammen mit dem Prozessor die meiste Zeit im Ausschaltmodus befinden.

Beispielsweise senden die schlüssellosen Zugangssysteme alle 1 ms einen "Ping", der Schlüssel kann alle 200 ms aufwachen und 2 ms lang auf das Signal warten, und wenn er den Ping hört, antworten. Sie können mit den Perioden herumspielen, um die beste Akkulaufzeit im Vergleich zur gewünschten Reaktionsfähigkeit zu erzielen. Allein mit diesen Zahlen wurde der Zeitraum, in dem der Schlüssel jetzt eingeschaltet ist, auf 1% reduziert. Lassen Sie es stattdessen alle 1000 ms aufwachen und der Schlüssel ist für 0,2% eingeschaltet, aber es dauert mindestens 1 Sekunde, bis der Schlüssel funktioniert.

Offensichtlich müssten Sie eine Art Low-Power-Zähler für Ihr Mikro verwenden. Hat es eine Low-Power-RTT oder -RTC? Oder können Sie das WDT verwenden, um es aufzuwecken, nach Funkkontakt zu suchen und dann wieder einzuschlafen?

Das Radio CC1101 sollte im Schlafmodus Wake on Radio (WOR) 0,5 µA verbrauchen .

Siehe Abschnitt 4.1 des Datenblattes .

Dank Chris Stratton wurde mir klar, dass ich versäumt habe, das Radio regelmäßig aufzuwecken, wodurch CC2500 abhängig von den Bedingungen 6,3 µA bis 544,5 µA verbraucht wird (siehe Stromverbrauch für einen Abrufempfänger) .

Sie können eine auf Schottky-Dioden (HSMS-285 oder ähnlichem) basierende HF-Energie-Harvester verwenden, um Ihre MCU aufzuwecken. Das Problem ist, dass Sie bei 2,4 GHz viele falsche Signale erhalten.