Die Echtzeituhr (RTC) ist ein unabhängiger Timer, der zur Bereitstellung der Systemzeit dient. Sie kann bei Stromausfällen oder im Energiesparmodus weiterlaufen, da sie über eine Pufferbatterie als Stromquelle verfügt. Bei eingebetteten Systemen ist die Auswahl der geeigneten RTC-Batterie von entscheidender Bedeutung, da sie sich direkt auf die Genauigkeit und Stabilität der Systemzeit auswirkt.
Wie wählt man die RTC-Batterie für ein eingebettetes System aus?
Spannung:
Die Spannung der RTC-Batterie sollte mit der Betriebsspannung des RTC-Chips übereinstimmen, typischerweise 3 V oder 1,8 V. Falsche Spannungspegel, die entweder zu hoch oder zu niedrig sind, können zu Fehlfunktionen oder Beschädigungen des RTC-Chips führen.
Kapazität:
Die Kapazität der RTC-Batterie bestimmt, wie lange sie die Notstromversorgung aufrechterhalten kann. Batterien mit größerer Kapazität haben eine längere Lebensdauer, sind jedoch auch mit höheren Kosten und einer größeren Größe verbunden. Im Allgemeinen sollte die Kapazität der RTC-Batterie für eine Nutzungsdauer von mindestens 10 Jahren ausreichen.
Temperaturen:
Die Temperatureigenschaften der RTC-Batterie beeinflussen ihre Ausgangsspannung und Kapazität. Verschiedene Arten von RTC-Batterien eignen sich für unterschiedliche Temperaturbereiche, z. B. -40 °C bis 85 °C, -20 °C bis 70 °C und 0 °C bis 50 °C. Bei der Auswahl einer RTC-Batterie sollte die Umgebungstemperatur des Systems berücksichtigt und ein geeigneter Temperaturbereich ausgewählt werden.
Kosten:
Die Kosten für die RTC-Batterie sind ebenfalls ein wichtiger Faktor, da sie sich auf die Gesamtwirtschaftlichkeit des Systems auswirken. Es sollte eine kostengünstige RTC-Batterie gewählt werden, die die Systemanforderungen erfüllt.
Wiederaufladbarkeit:
Wiederaufladbare RTC-Batterien können während des Systembetriebs über eine externe Stromquelle aufgeladen werden, wodurch sich die Nutzungsdauer des Systems verlängert. Nicht wiederaufladbare RTC-Batterien können nur einmal verwendet werden und müssen nach Gebrauch ausgetauscht werden.
Arten von RTC-Batterien
Knopfzellenbatterie:
Knopfzellenbatterien wie CR2032 sind kleine runde Lithiumbatterien. Sie können in Batteriehalterungen eingesetzt oder über externe Stromkabel mit der Hauptplatine verbunden werden. Knopfzellenbatterien sind nicht wiederaufladbar, bieten jedoch Vorteile wie geringe Größe, hohe Kapazität, Eignung für einen breiten Temperaturbereich, einfache Bedienung und leichten Austausch. Sie gehören zu den am häufigsten verwendeten RTC-Batterietypen.
Superkondensator:
Superkondensatoren sind Energiespeicher mit hoher Energie- und Leistungsdichte. Sie können direkt auf die Hauptplatine gelötet oder über Steckverbinder angeschlossen werden. Superkondensatoren zeichnen sich durch schnelle Lade- und Entladeraten, lange Lebensdauer, keinen Memory-Effekt und Umweltfreundlichkeit aus. Zu ihren Nachteilen zählen jedoch geringe Kapazität, schnelle Selbstentladung und schlechte Temperatureigenschaften, was ihre Verwendung in RTCs einschränkt.
Lithium-Polymer-Akku:
Lithium-Polymer-Batterien sind flexible und hochgradig anpassbare Lithium-Ionen-Sekundärbatterien, die je nach den Anforderungen des Systemdesigns an bestimmte Formen und Größen angepasst werden können. Sie bieten Vorteile wie hohe Kapazität, geringes Gewicht und hohe Sicherheit. Zu ihren Nachteilen zählen jedoch hohe Kosten, begrenzte Lade- und Entladezyklen sowie die Notwendigkeit spezieller Lade- und Entladungsmanagement-Chips, was zu einer begrenzten Verwendung in RTC-Anwendungen führt.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Auswahl einer RTC-Batterie für ein eingebettetes System verschiedene Faktoren berücksichtigt und ein Gleichgewicht zwischen den Anforderungen des Systemdesigns und praktischen Erwägungen gefunden werden muss.
