測量解決方法

這個例子探索了第一代電子恒溫器，它是基于MCU的，但是要額外的外部集成電路來測量溫度，以及外部振蕩器和電池監視器來喚醒MCU。此外，恒溫器要昂貴的手動校準。以上第一代解決方法要電流大于20a，電池壽命只有2-3年，IC總成本超過2美元。要重新設計以延長電池壽命和降低成本。

關于本文研究的電子恒溫器，有效占空比極低，因為它大部分時間處于待機狀態，系統維護的自動伴流功能執行日常事務。與設定值電位器不同，恒溫器的溫度每隔幾秒鐘測量一次。根據溫度比較和選擇的運行方式，系統開啟或關閉冷熱功能，當溫度在預期范圍內時，系統不進行任何操作。恒溫器重新設計的重要目標是將待機電流降到最低。為此，我們選擇了超低功耗的單片機，并運行了功耗智能軟件。

單斜率轉換在一個固定的點上對電容器進行充電，并通過集成在MCU中的比較器測量已知的參考電阻來測量放電時間。系統為未知電阻重復這個循環。集成的按時器自動捕獲放電時間，節省電力，允許關閉CPU在放電周期測量。單斜率技術遵循比例原理，消除了電荷電壓、電荷電容和與阻容放電相關的復指數方程。測量時間與放電電阻成正比，其精度與傳感器的參考電阻相同，因此省去了昂貴的校準程序。

觸發低壓加熱/冷卻繼電器所需的電流是10ms的100mA電流脈沖。據統計，繼電器每小時可能要觸發16次。因此，繼電器的有效占空比為0.0044%，約等于系統電流4.4a。

從電池的角度來看，我們關心的是觸發繼電器所需的100mA電流。第一代電子恒溫器的電池最初是CR2032紐扣鋰離子電池。該電池的額定容量為200mAh，其固有的超低漏電率每年不到1%，放電曲線非常平坦，這兩種特性都是延長電池壽命的理想選擇。CR2032的問題在于，它的阻抗很高，大約為20，因此它阻止電池為觸發冷卻和加熱系統所需的繼電器供應100毫安的電流。雖然所需的100mA脈沖電流只能維持10ms，但仍遠遠超過紐扣電池的功率。設計者曾考慮過使用大容量電容器(出于成本考慮，電解電容器是唯一的選擇)，但因其高漏電而放棄。

更換電池的MCU應用程序是一個麻煩，因為電源噪聲出現的機械接觸電池線。欠壓情況經常發生在電池更換過程中，電源電壓沒有完全復位，導致隨機故障操作。額外的復位電流或電源電壓監視器(SVS)可以供應欠壓保護，要求MCU在電壓低于安全工作范圍時進行完全復位。SVS保護要電力，成本和板空間。選擇超低功耗MCU作為替代方法，可以實現電壓復位(BOR)保護下的零功耗。

超低功耗的MCU為電子恒溫器供應了系統內可編程(ISP)閃存和嵌入式仿真邏輯。這些功能通過使用測試和復位/NMI引腳在應用程序中執行MCU的正常調試。這允許快速開發以及靈活的定制和緊急代碼更改。我們可以在生產過程中對閃存中的單片機代碼進行編程，這樣可以減少復雜的應用程序編程，從而降低成本，提高產品質量。如有必要，可在生產過程中對設備進行電子校準并存儲在閃存中。由于flash是isp風格的，作為未來的一個功能，MCU也可以在正常運行時記錄數據。

使用最小的功耗來實現絕對的長電池壽命是許多深度嵌入式應用程序的共同設計要求。一個基于微控制器(MCU)的電池電子恒溫器，以及每個微安(A)的電流都經過了精心設計