【方案分享】使用 4 節 AA 電池實現壽命超過 5 年且配備擴展閃存的智能鎖方案

方案介紹:

隨著樓宇日益增多以及越來越多的住宅業主希望為其樓宇或住宅改裝智能鎖（或電子鎖），無線電池供電型 智能鎖在當今市場中越來越受歡迎。在智能鎖應用中，高電流電機和無線電通常耗電較快，因此會影響電池 的壽命。更換多節電池可能十分費時且成本高昂，因此降低平均電流消耗通常是一項關鍵的設計注意事項。 本方案由輕負載高效直流/直流轉換器、 SimpleLink?超低功耗無線 MCU 平臺、集成電機驅動器 和 RGB LED 驅動器提供支持。

本方案使用具有集成低功耗藍牙(BLE)無線電器件的CC2640R2F MCU來無線鎖定和解鎖門，同時還可通過監控電池電壓指示壽命殆盡狀態、限制流過電機的電流（有助于延長電機壽命）以及利用LED照明和圖形將相關事件傳達給用戶。該設計通過選擇電源拓撲（在本例中為高效降壓轉換器TPS62745）和延長低功耗藍牙連接事件的占空比實現了極長的電池壽命。

各種智能鎖系統中通常包含四個主要器件：MCU、低功耗藍牙無線電、電機驅動器和電源管理。計算出每個器件的平均功耗后，便可以計算出電池的壽命（以毫瓦時為單位）。要計算電池壽命，需要研究兩種不同的電流方案：

①藍牙開啟并且每500ms（或者用戶選擇的任何其他值）發送一次連接事件

②鎖定或解鎖事件向電機驅動器發送信號，指示驅動器通過直流電機提供大約1A的電流。

我們將忽略藍牙配對的時間，因為這通常意味著有事件將要發生，并且通過電機提供的電流幾乎比流入藍牙器件的電流高兩個數量級。本指南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，這被視為兩個事件（一個是鎖定事件，一個是解鎖事件）。

本方案在選擇電池時考慮了兩個主要因素：容量和電池平臺的普及度。AA電池的容量大于AAA電池。此外，當今市場上更多類似于智能風門的應用都選擇使用AA電池。

應用范圍:

? 電子智能鎖

? 門鍵盤和讀取器

? 樓宇自動化

? 樓宇安全系統

? HVAC 閥門和傳動器控制

特色:

• 4 節 AA 串聯電池具有 5 年以上的電池壽命

  • 每天 24 次上鎖或解鎖活動

  • BLE 無線電連接周期

• 電機驅動器具有集成型 FET 和電流感應比較器，可采用最少的分立式組件實現輕松的設計和較小的解決方案尺寸

• 基于電壓的電池電量監測計，集成型直流/直流轉換器

• 采用第三方 BLE iOS 和 Android 應用通過 BLE 測試

• 最多 4 秒的可配置廣告間隔

系統方塊圖: