RTC DS3231 - Discussão - Erro de projeto no módulo ?

Boa Noite a todos,

Sou novo aqui no forúm, neste espaço maravilhoso para o aprendizado e compartilhamento do conhecimento, e peço licença para vir aqui abordar um assunto que tenho observado e acompanhado em alguns fórums internacionais, a respeito do Módulo RTC, e que, até agora pelo menos, não vi nenhuma discussão a respeito por aqui em nossas terras...

Existe uma discussão a respeito da confiabilidade do Módulo RTC, no que diz respeito a sua bateria, que remete a incidentes de "explosões" ou inchaços da mesma !

Segundo as análises de diversos usuários, foi constatado que o fato ocorre devido ao processo de carregamento contínuo da bateria que o módulo executa, e sendo assim, por a maioria das baterias inclusas no mesmo serem do modelo não-recarregável CR2032 a mesma se sobrecarrega ocasionando algumas "explosões", verificadas inclusive com casos de projeção desta para longe e fora do módulo.

Sendo assim, a discussão se voltou para as baterias recarregáveis LIR2032 como a correta escolha para estes módulos, porém, em alguns casos foram verificadas a degradação e descarregamento da mesma e até alteraçoes fisicas, com deformações - inchaços - o que levou a nova discussão sobre o que ocorre com estes módulos... o que depois de mais algumas análises e medições verificou-se que o fato ocorre devido a voltagem excessiva que é direcionada do módulo para sua bateria, que chega na casa dos 4,2V - para uma bateria de 3V ou 3,6V - variando em alguns casos para mais ou para menos...apresentando assim um problema congênito de projeto...

Apresentado os fatos foi verificada uma forma de solucionar a questão, através da retirada dos componentes responsáveis de levar a carga para a bateria, deixando assim o módulo desativado em seu recurso de carregamento da bateria, possibilitando assim o uso da bateria não-recarregável CR2032 sem problemas ! 

Porém as discussões ainda percorrem os fórums e opiniões divergentes surgem, como a de que a retirada dos componentes na verdade ocasionaria o inverso, pois desativaria o uso da bateria no caso da falta de energia do RTC...E outros que dizem bastar a utilização das baterias recarregáveis LIR2032, ignorando os incidentes com estas também...


Gostaria de saber de vocês o que acham a respeito, quais suas experiências no uso do RTC DS3231 ? Quanto tempo o utilizam ? Já tiveram problemas com ele dessa ordem ? Qual o RTC mais velho em funcionamento que vocês possuem ? O que acham desse problema e de sua solução ?
Utilizam com bateria de 3V ou 3,6V ?


Anexarei aqui uma foto do módulo, com as indicações do(s) componente(s) que foram retirados do RTC como uma suposta solução para o caso...


E mais alguns links sobre a discussão...

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=278270.0

http://woodsgood.ca/projects/2014/10/21/the-right-rtc-battery/



Obrigado pela atenção !! E vamos discutir um pouco sobre isto ?

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Oi EAL, boa noite.

Foi muito bom você levantar estas preocupações com este módulo.

Eu comprei 3 módulos deste módulo, e usei muito pouco.

Recentemente, estava fazendo um projeto usando um, quando percebi que ele estava atrasando.

Fui verificar a bateria, e verifiquei que ela era um LIR2032.

Removi a bateria e ao medi-la com o multímetro, verifiquei que ela estava com 4,4 V.

A principio fiquei assustado, e depois preocupado, sabendo da possibilidade de baterias de Litio Ion

explodirem.

Resolvi verificar os outros 2 módulos, e para minha surpresa, um tinha a bateria LIR2032 e o outro uma CR2032.

Aí fiquei pensando, como os caras fizeram isto, enviar um módulo com uma bateria que não é recarregável,

ao invés de enviar com a bateria correta.

É muito importante que tópicos como este seu esteja aqui, neste espaço de discussão democrática.

Quanto à solução de remover o resistor e o diodo (Acho que basta remover um deles), pode funcionar

com as baterias, mas claro que com o tempo as baterias deverão ser recarregada ou trocadas e devera' 

ser feito com o módulo ligado para não perder o setup dele.

Rui

Olá Rui, Boa Noite !

Maravilha ! Certamente, essa é a idéia, de alimentar discussões sadias a respeito e quem sabe chegamos a uma solução mais eficaz e confiável !

É exatamente como você disse...vários módulos RTC estão sendo vendidos com baterias inapropriadas (CR2032) sem a menor preocupação de seus fornecedores. Já alguns oferecem o módulo sem a bateria inclusa, ficando a critério do usuário de adquirir a mesma...porém imagino o quanto confuso este deve ficar nesta escolha !

Quanto aos atrasos, realmente ocorrem, inclusive com os DS3231, (pelo menos com o que possuo) que pela precisão conhecida, ou anunciada, não deveria ocorrer de forma alguma, porém algo está errado ... e acredito que sejam estes detalhes contidos nesta discussão !

Recentemente também verifiquei uma diferença na potencia das baterias fornecidas ou indicadas, que são as de 3V (CR2032) e as de 3,6V (LIR2032)...recordando também que entre as baterias recarregáveis temos a ML2032 (3V)... e com isso fica a dúvida sobre qual a potencia mais indicada ? 

No Datasheet do módulo DS3231, encontrei que a potencia típica dele, para a bateria, é de 3V, porém a máxima chega a 5,5V, então acredito que a utilização de uma bateria LIR2032 de 3,6 não seria problema para o módulo, porém já para ela mesma (bateria), no processo de carregamento, seria sim um problema, já que segundo a medição o processo de carregamento leva até ela valores na faixa dos 4,2V e 4,6V !

Quanto a remoção dos componentes, realmente também acho que só basta a remoção de um deles, no exemplo acredito que existia alguma intenção adicional do autor na remoção do led indicador, baseado em algum objetivo equivocado de economia de energia ou da aplicação a algum projeto em que o brilho do led não era conveniente... vou ver novamente se encontro as razões !

Feita a remoção do componente ficaríamos sim dependentes da troca das baterias com o tempo, mas pelo que temos como base da duração destas baterias, ao que me parece, levaria alguns anos até que teríamos a necessidade da sua troca, ainda mais com as condições ideais alcançadas, pelo corte da "injeção" de tensão inapropriada para a mesma... então com isso acredito que a vida útil dela seja preservada. Mas mesmo assim entendo que não teríamos como saber exatamente o quando trocar, antes que zerasse sua carga e junto dela as informações de setup.

Mas seria interessante se alguém mais, que tenha uma experiência de longa duração - experiência de tempo com RTC ativo continuamente - pudesse dar algum relato sobre o comportamento do mesmo ! Ajudaria como elemento somatório para melhor conhecermos estes efeitos colaterais !

Mas vamos continuar, certamente logo enriqueceremos com novas informações, opiniões e trocas de experiências que surgirão por aqui, aumentando as possibilidades desta nossa discussão ! 

Vou ver se "destrincho" mais essas medições, e qualquer novidade também por favor é só compartilhar aqui !

Ninguém mais tem algo a acrescentar ?

Oi EA, bom dia.

Gastei um bom tempo tentando identificar como o chip DS3231 carrega a bateria,

mas ainda não encontrei nenhuma informação.

Mas estive pensando e conversando com outros amigos bem competentes daqui do LdG e 

tive uma idé ia que talvez possa solucionar este problema.

Usar um diodo zener de baixa corrente em paralelo com a bateria do RTC. 

Por exemplo, se a bateria for de Litio (nominal 3,7V), usa-se em paralelo com ela um zener de

3.9V (BZX79B3V9), se for uma de mercúrio, (nominal ) 3,3V, usa-se um de 3,3V (BZX79B3V3), e com isto

evita sobrecarga nas baterias.

O que você acha?

Rui

Cheguei a conclusão que o chip não interfere de forma nenhuma na carga da bateria.

Rui

Qual chip você se refere Rui ?

Olá Rui, Boa Tarde,

Foi o que eu havia pensado em fazer, você chegou a descobrir de quanto é esse diodo já existente no RTC ? Pelos valores de 4,2V - 4,6V deve ser algo dentro dessa numeração... O que me intriga é o porque de não resolverem esse problema no processo de fabricação, já que - aparentemente, conforme estamos descobrindo - a troca desse tipo de diodo para um mais adequado já resolveria ?! Acredito que por o módulo ter a capacidade máxima de bateria até 5.5V optaram por fornecer os 4,2V - 4,6V, porém essa escolha fica superdimensionada para as baterias padrões utilizadas de 3,0V e 3,6V, e para falar a verdade nunca vi alguém utilizar alguma bateria acima disso para esses módulos, e ao que me parece, próximo disso só encontramos as de 6V, o que já passa da sua capacidade máxima permitida...

Enfim, cabe a nós então a realização desse teste com o diodo, e acredito que resolveria essa substituição...

Eu acho uma boa sim !

Se você realizar este teste antes de mim, por favor poste aqui para irmos acompanhando !
  

Isto explica porque meu RTC atrasa:

O problema


Não há nada de intrinsecamente errado com o uso de um RTC para cronometragem. No entanto, o tempo só vai ser tão preciso quanto a referência usada. Infelizmente, o 32.768kHz cristal típico diapasão não fornece muita precisão em uma ampla faixa de temperatura. Devido à sua natureza parabólico excesso de temperatura ( Figura 1 ), esta exactidão é tipicamente ± 20 ppm,

à temperatura ambiente (+ 25 ° C). Este é o equivalente a ganhar ou a perder 1,7 segundos de tempo de cada dia,

ou 10,34 minutos por ano. Como mostra a Figura 1, a precisão diminui a temperaturas mais altas e baixas extremas. A precisão típica a estas temperaturas é muito pior do que 150ppm, que é o equivalente a perder quase 13,0 segundos de tempo de cada dia, ou mais de 1,3 horas por ano. Figura 1. Temperatura vs. precisão de um 32.768kHz cristal típico diapasão. o desvio de frequência (Af) de um cristal típico a uma frequência específica (F) e a temperatura (T) é: Af / f = K (t - T o ) 2 + F o onde f é a frequência do cristal nominal, k é a curvatura constante, T é a temperatura, T o é a temperatura do volume, e f o é o desvio de frequência, à temperatura ambiente. Uma análise da equação revela apenas três variáveis que controlam a resposta de frequência de cada um dos cristais acima da temperatura. Estas são a constante de curvatura, temperatura rotatividade, e desvio de frequência, à temperatura ambiente. A curvatura constante tem o maior efeito sobre a natureza parabólica do desvio de frequência sobre a temperatura, mas esta constante tem um pequeno desvio. Temperaturas volume de negócios diferentes deslocar a curva de desvio para a esquerda ou desvios de frequência certas, e diferentes à temperatura ambiente mudar a curva para cima ou para baixo.

Traduzido de : https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3566

Rui

É exatamente o que está ocorrendo quanto aos atrasos... E se o RTC for o DS1307 esse atraso então chega ao  absurdo de 10 segundos por dia mesmo... Aliás o 1307 nem é mais utilizado em outros países, porém por aqui ainda fornecem toda essa cota de módulos indesejados por lá, além de que muitos não tem essa informação e acabam consumindo os 1307... mas atualmente o DS3231 ocupou seu lugar como um RTC bem mais preciso, porém eu verifiquei que este também atrasa - e as vezes estranhamente adianta também - oscilando entre 1 segundo e curiosamente bem mais que isso ... Por isso acredito que esse problema da sobrecarga da bateria esteja influenciando de alguma forma, pois com isso observei também que em alguns momentos ela aquece, e desta forma aquece também o próprio circuito do RTC, ocasionando as discrepâncias na contagem do tempo pela mudança de temperatura, conforme descrito em seu texto acima, chegando também, aleatoriamente, próximo aos 10 segundos, e isso para um 3231 é muito extravagante e longe do seu objetivo...

Boa noite Erick, eu já tinha lido na web que alguns módulos de RTC estavam vindo com pilha comum no lugar da pilha recarregável. O meu módulo veio com a pilha recarregável LIR2032. Mas eu usei muito pouco. 

Amanhã farei testes com o meu módulo DS3231. 

Importante o seu alerta ! 

Boa Tarde José,

Sim, é o que está ocorrendo... e a minha curiosidade fica em quantos que já utilizaram este módulo com baterias CR2032 tiveram problemas de sobrecarga e explosões pelo uso contínuo ? Seria importante termos relatos pessoas com projetos que estariam utilizando estes módulos por meses ou anos continuamente, para termos uma base dessas ocorrências por aqui em nossos ares...

Porém vale salientar que mesmo com a bateria LIR2032 ocorrem as sobrecargas, e estas pelo fato da potencia maior fornecida, de 4,2V à 4,6V, para uma bateria de 3,6V ! 
Logicamente que os riscos são bem menores neste caso por ser uma bateria recarregável, contrário a CR2032, porém o problema ainda existe, ocasionando uma vida útil bem baixa e até deformações da mesma !

Mas assim que fizer os testes, por favor poste aqui para nós as suas impressões, e se possível também referente aos detalhes comentados por nós nas linhas acima !

Sabe José, são tantos projetos que utilizam o RTC como elemento essencial que realmente fiquei admirado com a falta de atenção e importância que está sendo dada para esse fato por aqui (Brasil), já que além de provocar desarranjos ostensivos em tais projetos, com prejuízos materias e de outras ordens, ainda existe o perigo pelo risco das explosões de tais baterias !! Coisas que não condiz com os avanços tecnológicos e de conhecimento existentes nesta área ... 

Por isso vamos ver o que conseguimos realizar a respeito, para tornar o módulo mais eficiente e seguro 

Oi EAL, boa tarde.

No meu comentário, me refiro ao chip DS3231.

Ele não controla em nada a carga da bateria, e baterias de Litio tem todo um processo

de carga bem complexo.

Vou tentar fazer o que falei, usar um zener de 3,9V em paralelo com a bateria.

Voce falou em outro comentário, que notou que o DS3231 aqueceu.

 "observei também que em alguns momentos ela aquece".

Ele tem um termometro interno acessível ao programador.  Você pode saber a

temperatura que está dentro do chip.

Com este code, voce tem todas informações de data/hora/temperatura interna do chip.

http://pastebin.com/3V8sNiSR

Rui

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