Akutoitel IOT: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Kui teie patareidega töötav IOT -projekt töötab katkendlikult, kasutab see vooluahel tühikäigul ainult 250 nA (see on 0,00000025 amprit!). Tavaliselt kulub enamus akutoiteid tegevuste vahele. Näiteks projekt, mis töötab 30 sekundit iga 10 minuti järel, raiskab 95% aku mahust!

Enamikul mikrokontrolleritel on vähese energiatarbega ooterežiim, kuid nad vajavad protsessori elus hoidmiseks energiat, samuti tarbivad kõik välisseadmed energiat. Ooterežiimi alla 20-30 mA saavutamiseks on vaja palju vaeva näha. See projekt töötati välja mesilaste tarude temperatuuri ja niiskuse teatamiseks. Kaugjuurdepääsu tõttu on akutoit ja rakukilp andmete edastamiseks, kus ainus valik.

See vooluahel töötab mis tahes kontrolleriga ja 12, 5 või 3 V toitega. Enamikul elektroonikapoodidel on komponendid, mis maksavad vaid paar dollarit.

Tarvikud

Takistid: 2x1K, 3x10K, 1x470K, 2x1M, 5x10M

Dioodid: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Kell: PCF8563 või samaväärne mikrokontrolleri jaoks

Relee: EC2-12TNU 12V toite jaoks

EC2-5TNU 5V jaoks

EC2-3TNU 3V jaoks

Toide: OKI-78SR-5/1,5-W36-C 12V kuni 5V muundur või vastavalt mikrokontrolleri nõudmistele

Lüliti: hetkeline vajutus lähtestamiseks, SPDT testimiseks

Samm: kuidas vooluring töötab

Ahel on üsna lihtne:

- Akutoitel käivitub ja lülitub sisse

- Toide voolab akult kontrollerile, mis käivitub ja teeb oma asja

-Kontroller lähtestab häire

- Seejärel lülitab lüliti välja.

2. samm: kell

Enamik reaalajas töötavaid kellasid peaks töötama tingimusel, et need ühilduvad teie kontrolleriga ja neil on katkestusjoon (Int), mis annab teada, millal äratus hakkab tööle.

Sõltuvalt konkreetsest kontrollerist ja kellast peate installima tarkvarateegi.

PALUN seadistage oma kontroller ja kell prototüüpplaadile ning veenduge, et saate selle programmeerida aja määramiseks, millal järgmine katkestus peaks toimuma ja kuidas häiret pärast häirekella kustutada. Enne lõpliku tahvli ehitamist on selle toimimine palju lihtsam. Märkmete programmeerimise kohta vaadake viimast sammu.

Samm: lüliti

Lüliti jaoks kasutame 2 mähisega lukustusreleed.

Voolu panemine läbi seadistatud mähise lülitab relee sisse. Vool peab voolama ainult umbes 12 ms ja seejärel saab selle välja lülitada, jättes relee sisse.

Relee väljalülitamiseks pange sarnane impulss läbi lähtestusmähise.

Me tahame lukustusreleed, nii et me ei kasuta relee suletuna hoidmiseks akut. Samuti lülitame relee sellest vooluringist sisse ja lülitame selle kontrollerist välja, kui see on lõppenud.

Projekt ehitati 12 V SLA aku jaoks. Need on odavad (null, nagu mul juba oli!) Ja saavad Kanada talvel väikese päikeseenergia laadijaga hästi hakkama.

Ahelat saab ehitada 3V releega, kasutades paari AA patareid. Kuna relee töötab võrgu pingega 2A, võib see võrgutoitega seadmete jaoks lülitada väikese seina toiteploki (või teise suurema võimsusega relee). Lihtsalt veenduge, et kõik üle 12 V on korralikult maandatud karbis ja hästi isoleeritud.

4. samm: 2N7000 MOSFET

See vooluahel kasutab lülititena 3 2N7000 täiustatud režiimiga N -kanaliga MOSFET -i (metallioksiidi pooljuhtvälja efektiga transistor).

Need on vaid paar dollarit maksvad seadmed. Vool voolab äravoolu (+) ja allika (-) vahel, kui värava pinge ületab umbes 2 V. Kui sisse lülitatud, on allika-äravoolu takistus oom või nii. Kui paljud megaohmid on väljas. Need on mahtuvuslikud seadmed, nii et värava vool on piisav seadme "laadimiseks".

Värava ja allika vahel on vaja takisti, et värav saaks tühjeneda, kui värava pinge on madal, vastasel juhul ei lülitu seade välja.

5. samm: vooluring

Kella (INT) katkestusliin hõljub tavaliselt ja on (kella sees) maandusega ühendatud. 1M takisti tõmbab selle joone kõrgele, kui ootab häiret.

U1 toimib inverterina, kuna vajame relee sisselülitamiseks aktiivset kõrget, kui alarm kustub. Kella väljundi vastand. See tähendab, et U1 juhib alati ooterežiimis ja tühjendab akut pidevalt. Õnneks saame selle voolu piiramiseks kasutada väga suurt takisti R1. Simulatsioonid näitasid, et see võib olla kuni mitu Gohmi! Minu kohalikus poes oli ainult 10M takistit, nii et kasutasin 5 järjestikku. 250na on minu raamatus piisavalt madal.

U2 on lihtne lüliti relee mähise toiteks.

2 dioodi on vajalikud vooluahela kaitsmiseks, kui relee mähiste toide on välja lülitatud. Magnetväli variseb kokku ja kutsub esile voolu, mis võib midagi kahjustada.

Aku toor 12 V viiakse pingejagurisse R6 ja R7. Keskpunkt läheb ühele kontrolleri analoogpistikule, nii et aku pinget saab jälgida ja sellest teatada.

U4 on väga tõhus alalisvoolu muundur, mis toodab kontrolleri jaoks 5 V pinget.

Kui kontroller on lõpetanud, tõstab see Poffi liini kõrgele, mis lülitab sisse U3, mis lülitab relee välja. Takisti R4 tagab U3 värava maapealse tee. MOSFET on mahtuvuslik seade ja R4 laeb laengu maapinnale, nii et lüliti saab välja lülitada.

Testlüliti suunab toite mikrokontrollerist LED -i. See on kasulik selle vooluahela testimiseks, kuid ülioluline, kui kontroller on koodi programmeerimiseks ja testimiseks arvutiga ühendatud. Vabandust, aga ma ei testinud kahe allika toitega!

Lähtestamise nupp oli vajalik järelmõte. Ilma selleta ei ole võimalik häire esmakordsel sisselülitamisel seadistada !!!

6. etapp: ahela simulatsioon

Simulatsioon vasakul näitab väärtusi, kui süsteem on jõudeolekus. Paremal on simulatsioon, kui alarm on aktiivne ja katkestusjoon on madalale tõmmatud.

Tegelikud pinged olid simulatsiooniga üsna hästi kooskõlas, kuid mul pole mingit võimalust tegelikku voolutugevust kinnitada.

7. samm: ehitamine ja programmeerimine

Vooluahel ehitati kitsasse riba, et järgida ligikaudu skeemi. Ei midagi keerulist.

Niipea kui programm käivitub, peaks see häire lähtestama. See peatab voolu voolu läbi relee seadistatud mähise. Programm saab oma asja teha ja lõpetades seada äratus ning lülitada kõik välja, keerates Poff kõrgeks.

Sõltuvalt konkreetsest kontrollerist ja kellast peate installima tarkvarateegi. See teek sisaldab näidiskoodi.

Enne liidese ühendamist tuleks liidest ja kella programmeerimist testida prototüüpplaadil. Arduino ja H2-8563 kella puhul läheb SCL A5-le ja SDA-le A4. Katkestus läheb ahelas näidatud INT -le.

Arduino jaoks sisaldab testikood midagi sellist:

#kaasake

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// määrake alustamiseks kuupäev ja kellaaeg. Pole vajalik, kui soovite häireid ainult tunnis või minutis. rtc.setDate (päev, nädalapäev, kuu, sajand, aasta); rtc.setTime (hr, min, sec);

// Äratuse seadmine

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, tund, päev, nädalapäev, 99 = ignoreeri

// Häire kustutamine rtc.clearAlarm (); }