Перейти к содержанию

Можно ли питать модуль LoRa от батарейки CR2032?

Обновлено Редакция GAW

Модули LoRa собраны на SX1276 или SX1278: в покое они почти ничего не потребляют, но передатчик берёт десятки миллиампер. CR2032 рассчитана на малые токи — Energizer указывает ёмкость 235 мА·ч при нагрузке около 0,19 мА — и имеет большое внутреннее сопротивление, около 10 Ом у нового элемента.

Просадка при передаче

U=U0−I⋅RвнU = U_0 - I \cdot R_\text{вн}

Наш расчёт для нового элемента, 3,0 В и 10 Ом:

Режим передатчикаТокНапряжение на модулеХватает?
+20 дБм, PA_BOOST120 мА1,8 Внет: нужно 2,4–3,7 В
+17 дБм, PA_BOOST87 мА2,13 Вна грани нижней границы 1,8 В
+13 дБм, RFO29 мА2,71 Вда, если антенна на RFO
+7 дБм, RFO20 мА2,8 Вда, если антенна на RFO

Токи 20 и 29 мА в табл. 6 даны только для выводов RFO_LF и RFO_HF. Для PA_BOOST на малой мощности даташит тока не приводит. Наш вывод: на распространённых модулях антенна подключена к PA_BOOST — проверьте схему своего модуля; если RFO не разведён, нижние строки таблицы к нему не относятся, и расчёт по ним для таблетки неприменим.

По мере разряда сопротивление элемента растёт, и просадка увеличивается. Наш вывод: даже режим +13 дБм на RFO к концу срока батарейки упрётся в нижнюю границу питания 1,8 В, а микроконтроллер рядом может сброситься раньше радиомодуля.

Время в эфире

Пакет LoRa на больших SF длится сотни миллисекунд и больше — время считают по параметрам, описанным в статье «LoRa: SF, полоса, чувствительность и время в эфире». Чем дольше пакет, тем больше энергии он берёт и тем больший конденсатор нужен, чтобы сгладить пик. Срок работы при заданном среднем токе считает калькулятор времени работы от батареи; тот же подход к Wi-Fi разобран в ответе «Сколько проработает ESP32 от батареи с Wi-Fi раз в 10 минут».

Похожие вопросы

Поможет ли конденсатор параллельно батарейке?

Да, на коротких пакетах: конденсатор отдаёт пиковый ток, а батарейка его потом медленно подзаряжает. Наш расчёт для 29 мА (+13 дБм на RFO) и пакета 100 мс при допустимой просадке 0,5 В: C = I · t / ΔU ≈ 5,8 мФ — это уже ионистор, а не электролит; на PA_BOOST ток и нужная ёмкость больше. Длинные пакеты LoRa на больших SF таким способом не вытянуть.

Сколько продержится CR2032 в датчике с LoRa?

Зависит от среднего тока: сон 0,2 мкА почти не расходует ёмкость, основной расход — передачи. Ёмкость 235 мА·ч Energizer указывает для тока около 0,2 мА; при импульсах в десятки миллиампер полезная ёмкость меньше. Средний ток и срок работы считает калькулятор времени работы от батареи.

Какой элемент питания взять для LoRa на +20 дБм?

С малым внутренним сопротивлением: два щелочных AA с понижающим стабилизатором, литиевый AA или литий-ионный аккумулятор со стабилизатором до 3,3 В. Режим +20 дБм ещё и ограничен по доле передачи — не больше 1 % времени.

Источники

  1. Semtech. SX1276/77/78/79 — 137 MHz to 1020 MHz Low Power Long Range Transceiver, Datasheet Rev. 5 (August 2016) — архивная копия официального файла; табл. 4 — рабочее питание 1,8–3,7 В; табл. 6 — токи: передача с согласованием 120 мА при +20 дБм и 87 мА при +17 дБм на PA_BOOST, 29 мА при +13 дБм и 20 мА при +7 дБм на RFO, приём 10,8–12 мА, сон 0,2 мкА; разд. 5.4.3, табл. 35–36 — режим +20 дБм: питание 2,4–3,7 В, доля передачи до 1 %, КСВ до 3:1
  2. Energizer. Lithium Coin (Li/MnO2) Handbook and Application Manual (2018) — внутреннее сопротивление нового элемента 2032 около 10 Ом (у щелочной AAA около 0,3 Ом), растёт по мере разряда; при импульсной нагрузке напряжение отсечки достигается раньше из-за просадки
  3. Energizer. CR2032 Lithium Coin, Product Datasheet (Form No. 2032NA0618) — 3,0 В; 235 мА·ч до 2,0 В на нагрузке 15 кОм (около 0,19 мА); импульсный тест 400 Ом (около 6,8 мА)

Нашли ошибку?

Смотрите также