Batarya Maliyet Analizi

Batarya, bu cihazda “uzun süre UPS gibi çalışsın” diye değil; şebeke/adaptör enerjisi kesildiği anı yakalayıp sistemin kritik telemetriyi (enerji gitti / kritik alarm / son durum) güvenilir şekilde gönderebilmesi için konumlanmıştır. R6 mimarisinde batarya, şarj + power-path entegresi üzerinden sistem hattına aktarılır; yani enerji varken hem şarj olur hem de sistem hattını beslemede “kesintisiz geçiş” davranışı hedeflenir.

Çalışma modları

Batarya senaryosunu iki ana moda ayırıyoruz:

1. Kısa süreli kritik telemetri modu

   • Enerji kesintisi anında GSM kısa süre açılır.
   • Kritik paket(ler) gönderilir.
   • Sonrasında sistem kontrollü şekilde düşük güce iner veya kapanır.

2. Düşük güç izleme modu

   • MCU + temel ölçüm/RTC gibi bloklar aktif kalır.
   • GSM kapalıdır.
   • Amaç, enerji geri geldiğinde “durumu kaçırmadan” devam edebilmek ve gerektiğinde yeni bir alarm/telemetri tetiklemektir.

Bu yüzden seçim kriteri sadece kapasite değildir: ani akım kabiliyeti, iç direnç (ESR), sıcaklık dayanımı ve saha bulunabilirliği kritik hale gelir.

Elektriksel aralık ve kimya

• Kimya: 1S Li‑ion / Li‑Po (R6 standardı: 1S pouch Li‑Po)
• Batarya gerilim aralığı:

$V_{BAT,full} \approx 4.2\,\text{V}$ $V_{BAT,nom} \approx 3.6\,\text{V}$ $V_{BAT,low} \approx 3.0\,\text{V}$

not

Tasarımsal hedefimiz, bataryayı “ölüme kadar” tüketmek değil. Hücreyi korumak ve sahada batarya ömrünü uzatmak için düşük seviye eşiğini pratikte 3.0V civarında ele alıyoruz (kesin eşikler şarj/power-path ve gauge/algoritma ile belirlenir).

Kapasite boyutlandırma yaklaşımı (mühendislik hesabı)

Aşağıdaki hesaplar örnek bir boyutlandırma çerçevesidir. Gerçek tüketim; modem, operatör şartları, çekim seviyesi ve firmware davranışına göre değişir.

1) Kritik telemetri modu (GSM kısa süre açılır)

Bu modda kritik olan iki şey var:

• Modemin TX anındaki akım pikleri
• Bu piklerde batarya + power-path hattında voltaj düşümü yaşanmaması

Yaklaşık enerji ihtiyacını kaba bir çerçeveyle hesaplayalım:

• GSM aktif süre: $t_{gsm}$
• Ortalama akım: $I_{avg,gsm}$

$Q_{gsm} = I_{avg,gsm} \cdot t_{gsm}$

Örnek senaryo (tamamen mühendislik tahmini):

• $t_{gsm}=30\,\text{s}$
• $I_{avg,gsm}=0.5\,\text{A}$ (çekime göre değişir)

$Q_{gsm} = 0.5\,\text{A} \cdot 30\,\text{s} = 15\,\text{A·s} = 4.17\,\text{mAh}$

Burada dikkat: enerji tüketimi küçük görünse bile, sorun çoğu zaman kapasite değil pik akım + ESR kaynaklı reset/çökmedir.

2) Düşük güç izleme modu (GSM kapalı)

Bu modda hedef; MCU/RTC/temel izleme blokları ile “enerji geri gelene kadar” hayatta kalmaktır.

• Süre: $t_{lp}$
• Ortalama akım: $I_{avg,lp}$

$Q_{lp} = I_{avg,lp} \cdot t_{lp}$

Örnek senaryo:

• $I_{avg,lp}=10\,\text{mA}$
• $t_{lp}=2\,\text{saat}$

$Q_{lp} = 10\,\text{mA} \cdot 2\,\text{h} = 20\,\text{mAh}$

Toplam kapasite (örnek)

$Q_{total} \approx Q_{gsm} + Q_{lp}$

Örnek sayılarla:

$Q_{total} \approx 4.2\,\text{mAh} + 20\,\text{mAh} \approx 24.2\,\text{mAh}$

Bu, teorik minimum gibi görünür. Pratikte ise aşağıdaki “mühendislik çarpanları” eklenir:

• Soğukta kapasite düşüşü
• Hücre yaşlanması
• Pik akım ve ESR kaynaklı voltaj düşümü
• Power-path kayıpları
• Güvenlik payı

Bu yüzden 100–300 mAh gibi küçük bir hücre bile bu senaryoyu karşılayabilir gibi görünse de, sahada güvenilirlik için genelde 1000 mAh ve üzeri tercih etmek daha mantıklıdır (özellikle GSM pikleri ve zayıf çekim senaryoları için).

uyarı

Eğer GSM modem TX anında 1–2A seviyesinde pik akımlar görüyorsa (saha çekimine göre olabilir), küçük kapasiteli hücrelerde ESR yüzünden sistem hattı çökebilir. Bu durumda çözüm: daha yüksek C-rate hücre, daha düşük ESR, doğru bulk kapasitör ve power-path tasarımıdır.

Komponent seçimi önerisi (R6 için pratik)

R6 donanım yönergesine uyumlu olacak şekilde:

• 1S Li‑Po (pouch) batarya tercih edilir.
• JST-PH 2 pin gibi sahada bulunabilir bir konnektör ile servis kolaylığı sağlanır.
• Hücre seçiminde özellikle şu parametreler takip edilir:
  • Kapasite (mAh)
  • Maks. sürekli ve pik deşarj akımı (C-rate)
  • İç direnç / ESR
  • Çalışma sıcaklığı aralığı

Öneri aralığı (genel): 1S 1000–2000 mAh Li‑Po pouch

Tedarik ve maliyet analizi

Bu bataryaları pratikte Çin tedarik kanalıyla alıyoruz.

• Çin birim fiyat: ~$2 (hücre + kablo/konnektör, tedarikçiye göre değişir)
• Türkiye fiyatları daha yüksek olduğu için (özellikle düşük adetlerde) bataryayı cihaz içinde getirtiyoruz.

Neden “cihaz içinde getirtme”?

• Tek başına Li‑Po sevkiyatı; paketleme, beyan ve taşıma prosedürleri nedeniyle zorlaşabiliyor.
• Ürün içinde geldiğinde lojistik süreç pratikte daha yönetilebilir olabiliyor.

not

Bu başlık operasyonel bir gözlemdir; mevzuat/taşıma prosedürleri zaman içinde değişebilir. Ticari sevkiyatlarda mutlaka güncel taşıma kuralları ve tedarikçi paketleme beyanları kontrol edilmelidir.

Tahmini maliyet tablosu (batarya)

Kalem	Seçim / Not	Tahmini Birim Maliyet
1S Li‑Po pouch batarya	1000–2000 mAh (hedef aralık)	~$2.00
Kablo + konnektör	Genelde batarya ile birlikte	dahil
Toplam (batarya)	—	~$2.00

Sonuç

Batarya bu cihazda “kapasite yarışından” çok güvenilir telemetri için var.

• Elektriksel aralık: 4.2V → 3.0V
• Tasarım önceliği: pik akım + düşük ESR + saha bulunabilirliği
• Maliyet referansı: Çin tedarikte ~$2

Bir sonraki adım olarak, firmware tarafında “enerji kesildi” anında GSM’i hangi süreyle açtığımızı ve hangi paketleri gönderdiğimizi netleştirirsek (ör. 1 paket mi, 3 retry mı, bağlantı kurma timeout’ları), kapasite hesabını gerçek verilere yaklaştırıp batarya seçimini daha da optimize ederiz.