»Sodobni mikrokontrolerji imajo možnost delovanja v več različnih režimih z manjšo porabo, s katerimi lahko podaljšamo življenjsko dobo baterije in zanesljivost prenosnih naprav,« pojasnjujeta David Otten in Joel Mach iz podjetja Microchip Technology Inc.
Profesionalna prenosna oprema v industriji, kot so čitalniki črtne kode, zapisovalniki podatkov, sledilniki, slušalke proti hrupu, krmiljenje majhnih motorjev in polnilci baterij imajo nekaj skupnega: s kombinacijo najnovejših mikrokontrolerjev in preproste tehnike načrtovanja lahko pri njih znatno podaljšamo življenjsko dobo baterije, zmanjšamo stroške in izboljšamo poslovanje.
Podaljšanje trajanja baterije
Ena od ključnih tehnik za podaljšanje trajanja baterije je, da načrtujemo takšen način delovanja mikrokontrolerja, ki porabi čim manj energije v čim daljšem časovnem obdobju. Slika 1 prikazuje, kako so lahko s kombinacijo visoke hitrosti delovanja in kratkim časom prebujanja zmanjšamo povprečno porabo energije. Cilj pri delovanju mikrokontrolerja je torej ta, da dokonča svoje delo v najkrajšem možnem času in lahko potem večji del časa prebije v enem od stanj z nizko porabo.
Ključnega pomena za podaljšanje življenjske dobe baterije je tudi mikrokontroler, ki podpira delovanje pri nizki napetosti. Slika 2, ki jo objavljamo z dovoljenjem proizvajalca baterij Energizer, prikazuje uporabno življenjsko dobo alkalnih in litijevih gumbastih baterij v tipičnem zapisovalniku podatkov (data logger), ki je bil večino časa v stanju z nizko porabo in se je občasno prebudil za obdelavo informacij. Iz grafa je razvidno, da lahko pri delovanju z nižjo napetostjo podaljšamo priporočeno petletno dobo AAAA alkalne baterije za dodatnih šest mesecev.
Povečanje zanesljivosti
Oscilator mikrokontrolerja vpliva na mnoga področja učinkovitosti sistema, na stroške, tehnologijo izdelave vezja in zanesljivost delovanja. Najnovejši mikrokontrolerji lahko delujejo pri višjih hitrostih, poleg tega pa lahko delujejo s polno hitrostjo brez takta z nekega zunanjega vira in obenem zagotavljajo možnost izbire med širokim spektrom taktnih frekvenc, ki se ustvarijo v notranjosti mikrokontrolerja. Tako je s programsko opremo omogočen prehod na nižjo frekvenco takta, da poraba ostane v okviru specifikacij tudi takrat, ko baterijska napetost pade, ali povečanje hitrosti, ko je priključen nek drug vir napajanja, na primer adapter.
Doseganje zanesljivega začetka osciliranja kristala je še en pogost izziv za proizvodnjo. Vzroki za nezanesljiv začetek osciliranja so nihajoča kakovost sestavnih delov, ostanki, ki nastanejo med spajkanjem in napačna postavitev elementov na ploščici tiskanega vezja. Mnogim od naštetih težav se je mogoče izogniti, če zagotovimo visoko kakovost vgrajenega kristala in naredimo takšno postavitev komponent in preskusne tehnike, kot je na primer preizkus negativne upornosti, ki jih lahko dobimo pri proizvajalcih kristalov in mikrokontrolerjev. Pri delovanju v vezjih z nizkimi taktnimi frekvencami je še posebej koristno, če je frekvenca kristala lahko nastavljiva. To omogoča povečanje hitrosti takta, s čimer je zagotovljen zanesljiv začetek delovanja pod različnimi pogoji ali na drugi strani zmanjšanje hitrosti takta in s tem tudi porabe energije.
Povečanje moči, učinkovitosti in zanesljivosti pri prenosnih napravah
