Содержание
Система слежения за транспортными средствами идеально подходит для наблюдения за отдельным автомобилем или целым парком транспортных средств. Система слежения состоит из оборудования автоматического слежения и программного обеспечения для сбора данных (и передачи данных при необходимости).
Активные и пассивные трекеры
Активные и пассивные трекеры собирают данные одинаково. Основное различие между двумя типами заключается во времени. Активные трекеры также называют трекерами реального времени, потому что они передают данные через спутник или сотовую сеть, которая мгновенно указывает, где находится автомобиль. Таким образом на экране компьютера можно видеть движение автомобиля в реальном времени. Это делает активное отслеживание лучшим выбором для предприятий, заинтересованных в повышении эффективности своих поставок и отслеживании своих сотрудников, работающих в поле. Активный трекер также имеет гео-заборные возможности (думают, что эта особенность, как силовое поле), обеспечивая оповещение, когда транспортное средство въезжает или выезжает из заданного места. Подобные системы также могут помочь предотвратить кражу и вернуть украденные автомобили. Конечно, активные устройства GPS-слежения дороже пассивных и требуют ежемесячной платы за обслуживание.
С другой стороны, пассивные трекеры дешевле, меньше по размеру и их легче скрыть. Их обратная сторона – ограниченное хранилище данных. Они хранят информацию на устройстве вместо того, чтобы передавать данные в удаленное место. Для просмотра любой информации трекер необходимо снять с автомобиля и подключить к компьютеру. Эти системы хороши для людей, отслеживающих свой пробег в рабочих целях, или для предприятий, заинтересованных в сокращении неправомерного использования своих транспортных средств. Кроме того, их часто выбирают и для наблюдения за действиями людей. Пассивные трекеры – хороший выбор, если немедленная обратная связь не требуется и есть план регулярной проверки данных устройства.
Оба типа трекеров портативны по своей природе и имеют относительно небольшой форм-фактор. Следовательно, требуется питание от аккумулятора, а также возможность резервного копирования для сохранения данных в случае потери питания. Из-за более высоких напряжений и токов автомобильной системы, требуемых для зарядки аккумулятора (обычно одноэлементного литий-ионного элемента), импульсное зарядное устройство желательно из-за его более высокой эффективности зарядки по сравнению с линейной зарядной микросхемой, так как меньше тепла в форма рассеяния мощности. В общем, встроенные автомобильные приложения имеют входное напряжение до 30 В, а в некоторых даже выше. В этих системах слежения GPS используется зарядное устройство с типичным 12-вольтовым одноэлементным литий-ионным аккумулятором (типичное 3,7 В) с дополнительной защитой от гораздо более высоких входных напряжений (в случае скачков напряжения из-за скачков напряжения аккумулятора).
Проблемы проектирования микросхем зарядки аккумуляторов
Зарядные устройства для аккумуляторов с традиционной линейной топологией часто ценятся за компактность, простоту и скромную стоимость. Однако недостатки традиционных линейных зарядных устройств включают ограниченные диапазоны входного напряжения и напряжения батареи, более высокое относительное потребление тока, чрезмерное рассеивание мощности (тепловыделение), ограниченные алгоритмы прекращения заряда и более низкую относительную эффективность. С другой стороны, импульсные зарядные устройства для аккумуляторов являются популярным выбором из-за их топологии, гибкости, мультихимической зарядки, их высокой эффективности зарядки, которая сводит к минимуму нагрев, чтобы обеспечить быстрое время зарядки, и их широких диапазонов рабочего напряжения. Конечно, всегда есть компромиссы. Некоторые недостатки импульсных зарядных устройств включают относительно высокую стоимость, более сложную конструкцию на основе индукторов, потенциальное шумообразование и более крупные решения для занимаемой площади.
Традиционно система управления резервным питанием для аккумуляторов трекера состояла из нескольких микросхем, понижающего стабилизатора высокого напряжения и зарядного устройства, а также всех дискретных компонентов, не совсем компактное решение. Следовательно, ранние системы слежения не были очень компактными по форм-фактору. Типичное приложение для системы слежения использует автомобильный аккумулятор и одноэлементный литий-ионный аккумулятор для хранения и резервного копирования.
Почему же тогда для систем слежения требуется более интегрированное решение по управлению питанием? В первую очередь, это нужно для уменьшения размеров самого трекера. Кроме того, существуют требования для безопасной зарядки аккумулятора и защиты ИС от скачков напряжения, необходимость в резервном копировании системы на случай пропадания или сбоя питания системы, а также для питания относительно более низких напряжений шины общих наборов микросхем службы пакетной радиосвязи (GPRS) ~ 4,45 В.
Менеджер резервного копирования питания
Интегрированное решение для диспетчера резервного питания и зарядного устройства, которое решает указанные задачи, требует следующих атрибутов:
- Топология синхронного понижающего преобразователя для высокой эффективности;
- Широкий диапазон входного напряжения для различных источников входного питания, а также защита от переходных процессов высокого напряжения;
- Правильное напряжение заряда аккумулятора для поддержки набора микросхем GPRS;
- Простая и автономная работа с отключением заряда на плате (микроконтроллер не требуется);
- Управление PowerPath для плавного переключения между входным и резервным питанием во время сбоя питания, также необходимо обеспечить обратную блокировку при коротком замыкании на входе;
- Возможность подключение резервного аккумулятора для питания нагрузки системы, когда вход отсутствует или выходит из строя;
- Небольшие и низкопрофильные решения из-за нехватки места;
- Усовершенствованный дизайн для улучшения тепловых характеристик и экономии места.
Чтобы удовлетворить эти конкретные потребности, Analog Devices недавно представила LTC4091 – полная система управления резервным литий-ионным аккумулятором для шин питания от 3,45 В до 4,45 В, которые должны оставаться активными во время длительного отключения основного питания. В LTC4091 используется монолитный понижающий преобразователь на 36 В с адаптивным управлением выходом для подачи питания на нагрузку системы и обеспечения высокоэффективной зарядки аккумулятора от понижающего выхода. При наличии внешнего источника питания устройство может обеспечить до 2,5 А общего выходного тока и до 1,5 А тока заряда для одноэлементной литий-ионной батареи 4,1 В или 4,2 В. Если основной входной источник выходит из строя и больше не может питать устройство, LTC4091 подает до 4 А на выходную нагрузку системы от резервного литий-ионного аккумулятора через внутренний диод и относительно неограниченный ток, если используется внешний диодный транзистор. Для защиты чувствительных нагрузок на выходе максимальное выходное напряжение нагрузки составляет 4,45 В. Элемент управления PowerPath устройства обеспечивает плавное переключение между входным и резервным питанием во время сбоя питания и обеспечивает обратную блокировку с закороченным входом. Типичные приложения для LTC4091 включают отслеживание автопарка и активов, автомобильные регистраторы данных GPS и телематические системы, системы безопасности, связи и промышленные системы резервного копирования.
Защита терморегулирования
Чтобы предотвратить тепловое повреждение ИС или окружающих компонентов, внутренний контур тепловой обратной связи автоматически снижает запрограммированный ток заряда, если температура кристалла повышается примерно до 105 ° C. Терморегулирование защищает LTC4091 от чрезмерной температуры из-за работы на высокой мощности или высоких температурных условий окружающей среды и позволяет пользователю расширять пределы возможностей управления мощностью с заданной конструкцией печатной платы без риска повреждения LTC4091 или внешних компонентов. Преимущество контура терморегулирования заключается в том, что ток заряда можно устанавливать в соответствии с реальными условиями, а не условиями наихудшего случая, с гарантией того, что зарядное устройство автоматически уменьшит ток в наихудших условиях.
Проход с холодным кривошипом для автомобилей
Автомобильные приложения испытывают большие провалы напряжения питания, например, во время холодного пуска, что может привести к потере стабилизации импульсным стабилизатором высокого напряжения, что приведет к чрезмерному напряжению V C и, как следствие, чрезмерному выбросу выходного сигнала при восстановлении V IN . Для предотвращения перерегулирования при восстановлении после запуска, холодного запуска необходимо сбросить схему плавного пуска LTC4091 через вывод RUN / SS. На рисунке 2 ниже показан пример простой схемы, которая автоматически обнаруживает состояние обесточивания и сбрасывает вывод RUN / SS, повторно активируя функцию плавного запуска и предотвращая повреждение выходного выброса.
Заключение
Скорость внедрения систем слежения за автомобилями и автопарком растет. Форм-факторы современных трекеров уменьшились, а функции расширились и теперь включают активную передачу данных для отслеживания в реальном времени.