射频唤醒 - 与功耗作斗争

电器工程 射频 低电量 电池供电 nrf24l01 收音机唤醒
2022-01-17 06:06:40

我目前正在使用两个 nRF24L01+(2.4 GHz 射频收发器)和两个 AVR 来创建无钥匙进入系统。我的问题是使用 CR2032 电池为钥匙供电时的电池寿命。

钥匙将休眠,直到从其他单元接收到信号,然后唤醒并做出响应。

RF 模块具有断电模式,在这种模式下它们消耗大约 900 nA,这是理想的。问题是当模块处于休眠状态时,它不会监听任何信号,因此不会发送必要的 IRQ 来唤醒 AVR。

如果我将模块置于待机模式,它可能会触发 IRQ,但不幸的是它消耗了大约 26 µA,这实在是太多了。

是否有任何 RF 接收器能够在消耗 <10µA 的同时侦听消息并发送 IRQ?数据速率并不重要,因为它只能用于唤醒 AVR,让 nRF 完成剩下的工作。范围应至少为 3m (9 ft)。

也许有人对汽车制造商如何解决这个问题有一些内幕?

4个回答

简短的回答是否定的,没有这样的无线电模块。另请注意,可用的两种待机模式无法接收任何内容,它们只是提供比睡眠模式更快的启动速度。

要检测传入的数据包,您需要处于 RX 模式,因此最小 12.6mA。显然,您不能一直处于这种模式。您需要定期轮询。您可以每两秒醒来一次,持续几毫秒。发送器需要在每个数据包之前发送 2 秒前导码。即使这样,电池也不会持续很长时间。

汽车无钥匙进入系统使用两个独立的无线电来克服这个问题。第一个是内置在汽车中的极低频(例如 145KHz)无线电发射器,其工作方式有点像 NFC/RFID 非接触式系统。当用户触摸门把手时,汽车会发出一个脉冲,实际上为钥匙中的接收器供电,因此钥匙不需要持续为任何东西供电,或者至少可以在超低电流下这样做。一旦接收到这个唤醒信号,汽车和钥匙就会切换到 ISM 频段无线电,通常是 433MHz,并执行他们需要做的任何安全检查。

复制这个超过 3m 将是一个真正的延伸。汽车系统故意的距离很短,所以人们不能在你加满油的时候偷走你的车。

无钥匙进入系统应定期发送前导码/代码,钥匙会唤醒并收听该前导码/代码。钥匙的 RF 模块应与处理器一起在大部分时间处于断电模式。

例如,无钥匙进入系统每 1 毫秒发送一次“ping”,钥匙可以每 200 毫秒唤醒一次并监听 2 毫秒的信号,如果听到 ping,则回复。您可以随意调整这些周期,以获得您喜欢的最佳电池寿命和响应速度。仅凭这些数字,现在关键的时间已经减少到 1%。让它每 1000 毫秒唤醒一次,并且按键打开 0.2%,但按键至少需要 1 秒才能工作。

显然,您需要在您的微型计算机上使用某种形式的低功耗计数器,它是否具有低功耗 RTT 或 RTC?或者您可以使用 WDT 将其唤醒,检查无线电联系,然后重新入睡吗?

CC1101 无线电在无线电唤醒(WOR) 睡眠模式下应消耗 0.5 µA 。

请参阅数据表的第 4.1 节

感谢 Chris Stratton,我意识到我错过了需要定期唤醒的无线电,这使得 CC2500 根据条件消耗 6.3 µA 至 544.5 µA,请参阅轮询接收器的电流消耗

您可以使用基于肖特基二极管(HSMS-285 或类似)的射频能量收集器来唤醒您的 MCU。问题是,在 2.4GHz 时,您会收到很多错误信号。