【应用】低功耗微控制器RL78/G12在便携式紫外线消毒设备中的应用,缩短了开发时间,降低了开发成本
2020 年初始,一场突如其来的新型冠状病毒以前所未有的速度席卷全国乃至全世界,为了抗击新冠肺炎疫 情,除了常备的口罩、酒精、护目镜外,紫外线消毒设备也是一种有效的防疫物资。一般的紫外线杀菌灯,不具备折叠功能亦不能实现多种形式近距离紫外线杀菌消毒照射,不便于旅游、出差时携带,同时没有紫外线灯管运行时间累计记录器,不易掌握紫外线灯管已使用时间的累计数,不具备安全防护装置,对 人员易造成伤害。便携式紫外线消毒设备就能很好地解决以上问题,它是一种能折叠的便于旅游、出差携带,由内装紫外线灯管对物品可进行近距离照射,依靠锂电池工作可以让其使用更为便捷,同时具备紫外 线灯管运行时间记录功能和倾斜检测功能,对操作者能起到防护作用。
RL78/G12 特性
瑞萨(RENESAS)RL78/G12 低功耗微控制器实现了业界最低的消耗电流水平(CPU:63 μA/MHz,待机(STOP):230 nA)和 32.4 DMIPS(24 MHz)的高性能。具有内部振荡器、数据闪存、A/D 转换器等。内置的安全功能(检测硬件非法 操作的功能)支持家用电器安全标准(IEC / UL60730)。具有 20 至 30 引脚的紧凑封装阵容,非常适合小型家电以及消费和工业设备。
图 1: RL78/G12 低功耗微控制器的概要
系统设计
系统要求:
紫外灯:254nm 波段,4W,持续使用时间可达 20000 小时
锂电池电压规格:3.7V
充电芯片:ISL9205D(给锂电池充电)
LDO 芯片:ISL9021A(实现电池电压 3.7V 转换到 3.3V)
LED 显示(2 位 8 段数码管):四种模式设定(5 分钟/15 分钟/30 分钟/持续时间);剩余杀菌时 间显示
蜂鸣器:紫外灯工作时声音持续以提示操作者
防倾斜检测:倾斜时自动关闭以保护操作者
图 2: 便携式紫外线消毒设备系统框图
图 3: 外围功能的使用
图 4: 引脚的使用
电压充电器以及 LDO 集成解决方案
ISL9205D 是集成的单电池锂离子或锂聚合物充电器,能够在低至 2.5V 的输入电压下工作,低工作电压允许 充电器与各种交流适配器一起工作。
图 5: 充电部分和 LDO 系统框图
当交流适配器是电压源时,ISL9205D 作为线性充电器工作。电池在标准锂离子充电模式下充电,即恒流相 位后接恒压相位(CC/CV)。恒流相位期间的充电电流由连接到 IREF 引脚的外部电阻决定。当适配器输出 为限流电压源且电流限制小于 IC 的编程恒流时,ISL9205D 作为脉冲充电器工作,其中充电电流由恒流阶段 的交流适配器的电流限制决定。在两种适配器情况下,ISL9205D 在恒压阶段以线性模式工作。
ISL9205D 集成了 Thermaguard,可保护 IC 免受温度过高的影响。如果模具温度高于+100°C 的典型值,热 折返功能会降低充电电流,以防止温度进一步升高。ISL9205D 具有外部温度监控功能(在某些软件包选项 中不可用)。在温度触针和接地之间连接负温度系数(NTC)热敏电阻,以监测蓄电池或环境温度。
ISL9205D 还包括一个定时器,用于设置各种充电时间限制的时间参考。定时器可通过外部电容器进行编 程。两个逻辑输入和两个开漏逻辑输出可用于控制充电器和指示充电器状态。en-引脚启动充电器。TOEN 引 脚(在 ISL9205D 中可用)启用超时功能,以便在达到预设时间限制时终止充电。故障引脚是一个打开的漏 极输出,当遇到故障时,该输出打开。状态针也是一个开漏输出,当充电器提供电流时,该输出打开。 ISL9021A(低噪音 LDO 芯片)实现电池电压 4.5V 转换到 3.3V,该 LDO 可以支持最低静态电流为 35μA,可 保证优异的轻负载效率。该方案简单,集成度高的特点。
图 6: LDO 电压转换电路图
ISL9021A 提供有保证的连续 250mA 负载电流,并具有 1µF 至 4.7µF 的输出电容(±30%)且稳定,ESR 范 围为 5mΩ 至 400mΩ。并具有反向电流保护功能,可防止在将输出电压拉至高于输入电压时电流流回电源。
使用 I2C 读取陀螺仪数据
本系统中使用 BMI160 惯性测量单元以检测设备是否发生倾斜。当 BMI160 通过 I2C 与外部进行通信的时 候,BMI160 将作为 I2C 从设备挂到主控芯片 RL78/G12 的 I2C 总线上。RL78/G12 通过 I2C 函数调用 BMI160 库函数,读取角速度的值,以此来判断消毒设备是否发生倾斜,当发生倾斜时,立刻关断紫外线灯管。
操作概要
首先,手持式紫外线杀菌棒本身是依靠锂电池工作的,所以在使用前先要确保锂电池有电。当锂电池电量不足时,会通过 LED 提示操作者,这时需要使用外部电源给锂电池充电。
长按按键以开启设备,短按无效以防儿童误开启。 开机后选择杀菌时间,每按一次就变换时间,第一次 5 分钟,第二次 15 分钟,第三次 30 分钟,第四 次不限时间。
可在键盘、电话、手机、方向盘、玩具等等物品进行杀菌,将杀菌棒靠近物品(约 2mm)的上方,来 回左右慢慢移动,即可杀灭物品上面看不见的致病细菌。
当紫外线灯管工作时,蜂鸣器响,提示操作者该消毒设备正在工作。如果消毒设备发生倾斜时,会立 刻关断紫外线灯管,以防止照射到人的皮肤和眼睛。
设置时间结束,或者长按开关,就可关闭杀菌棒。
图 7: 便携式紫外线消毒设备操作流程图
由于 RL78/G12 的低功耗,使得其更适合应用于手持便携设备。同时,又具备良好的性价比,在系统现有功能实现的基础上,充分利用 RL78/G12 的片内外资源。此外,结合高性能、高输入电压充电器以及 LDO 集成解决方案,使得产品的智能性与应用性大大提高,且缩短了开发时间,降低了开发成本。
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产品型号
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品类
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Bit Size
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CPU
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Program Memory (KB)
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Data Flash (KB)
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RAM (KB)
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Lead Count (#)
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Supply Voltage (V)
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Operating Freq (Max) (MHz)
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LVD
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DMA
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I/O Ports
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Timer
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ADC
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Package Type
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Temperature Range(℃)
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R5F1017CANA#U0
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16位MCU
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16
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RL78
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32
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0
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2
|
24
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1.6 - 5.5
|
32
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LVD
|
DMA
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20
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8-bit x 4-ch, 16-bit x 8-ch
|
10-bit x 6-ch
|
HWQFN
|
-40℃~85℃
|
选型表 - RENESAS 立即选型
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型号- 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技术探讨 发布时间 : 2016-06-04
BUILDING AUTOMATION Leading-edge IoT solutions for HVAC, fire/safety, building security, and lighting
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【经验】R7F0C004微控制器内置LCD驱动模块的设置方法
Renesas R7F0C004 MCU采用RL78内核,具有低功耗和高性能的特点,同时内置了液晶显示屏(LCD)驱动器。
设计经验 发布时间 : 2017-09-01
【经验】RL78系列微控制器利用AP4实现超简单的IIC通讯实例
瑞萨电子新一代微控制器家族继承了NEC 78K和R8C系列的有点开发出来的低功耗高性能产品,基于16位的CISC 哈佛架构,具有三级流水线,该系列产品广泛应用于民用,工业和车载等产品中。最近笔者遇到用户反馈请求IIC代码例程的,我们今天就个演示下怎么利用AP4产生IIC的例程。
设计经验 发布时间 : 2018-06-06
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可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压;数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O,温度补偿范围-20~85ºС;模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信,具备多种小型SIP和DIP封装可选择。
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提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务,使用直流电源分析仪测量精度达50µV,8nA,波形发生器带宽100kHz,输出功率300W,示波器200kHz,512 kpts
实验室地址: 深圳/苏州 提交需求>
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