IOT i operuar me bateri: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Nëse projekti IOT i operuar me bateri funksionon me ndërprerje, ky qark përdor vetëm 250nA (kjo është 0.00000025 amper!) Kur është në punë. Normalisht shumica e energjisë së baterisë humbet mes aktivitetit. Për shembull, një projekt që funksionon 30 sekonda çdo 10 minuta humb 95% të kapacitetit të baterisë!

Shumica e mikrokontrolluesve kanë një gjendje gatishmërie me fuqi të ulët, por ata ende kanë nevojë për energji për ta mbajtur procesorin gjallë, gjithashtu çdo pajisje periferike do të konsumojë energji. Duhet shumë përpjekje për të marrë rrymë gatishmërie nën 20-30mA. Ky projekt u zhvillua për të raportuar temperaturën dhe lagështinë në kosheret e bletëve. Për shkak të vendndodhjes së largët të fuqisë së baterisë dhe një mburoje qelizore për raportimin e të dhënave, ku zgjedhja e vetme.

Ky qark do të punojë me çdo kontrollues dhe fuqi 12, 5 ose 3V. Shumica e dyqaneve elektronike do të kenë komponentët të cilët kushtojnë vetëm disa dollarë.

Furnizimet

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

Diodat: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Ora: PCF8563 ose ekuivalente për mikrokontrolluesin

Stafetë: EC2-12TNU për furnizim 12V

EC2-5TNU për 5V

EC2-3TNU për 3V

Fuqia: OKI-78SR-5/1.5-W36-C Konverter 12V në 5V ose siç kërkohet nga mikrokontrolluesi

Kaloni: Shtypni momental për rivendosje, SPDT për provë

Hapi 1: Si funksionon qarku

Qarku është mjaft i thjeshtë:

- Një alarm i funksionuar nga bateria bie dhe hedh një çelës

- Fuqia rrjedh nga bateria te kontrolluesi i cili fillon dhe bën punën e tij

-Kontrolluesi rivendos alarmin

- Pastaj e fik çelësin në energji.

Hapi 2: Ora

Shumica e orëve në kohë reale duhet të funksionojnë me kusht që të jenë në përputhje me kontrolluesin tuaj dhe të kenë një linjë ndërprerjeje (Int) që tregon kur bie alarmi.

Në varësi të kontrolluesit dhe orës së veçantë, do t'ju duhet të instaloni një bibliotekë softuerësh.

JU LUTEM vendosni Kontrolluesin dhe orën tuaj në një bord prototip dhe sigurohuni që mund t'i programoni për të vendosur kohën, kur duhet të ndodhë ndërprerja tjetër dhe si të pastroni një ndërprerje pasi të ketë rënë alarmi. Itsshtë shumë më e lehtë ta punosh këtë tani para se të ndërtosh bordin përfundimtar. Shihni hapin e fundit për shënimet e programimit.

Hapi 3: Kaloni

Për ndërprerësin ne përdorim një stafetë mbyllëse me 2 spirale.

Vendosja e një rryme përmes spirales së vendosur e ndez stafetën. Rryma duhet të rrjedhë vetëm për rreth 12ms dhe më pas mund të fiket duke e lënë stafetën të ndezur.

Vendosni një impuls të ngjashëm përmes spirales së rivendosjes për të fikur stafetën.

Ne duam një stafetë fikse kështu që ne nuk e përdorim fuqinë e baterisë për ta mbajtur stafetën të mbyllur. Gjithashtu, ne fuqizojmë stafetën "ndezur" nga ky qark dhe e fikim "fikur" nga kontrolluesi kur të ketë mbaruar.

Projekti është ndërtuar për një bateri SLA 12V. Këto janë të lira (zero siç e kisha tashmë!) Dhe do të bëjnë mirë në dimrin kanadez me një ngarkues të vogël diellor.

Qarku mund të ndërtohet me një stafetë 3V duke përdorur disa bateri AA. Meqenëse stafeta do të trajtojë 2A në tensionin e rrjetit, mund të ndërrojë një njësi të vogël të energjisë në mur (ose një stafetë të dytë me kapacitet më të madh) për pajisjet me energji elektrike. Vetëm sigurohuni që gjithçka mbi 12V është në një kuti të bazuar mirë dhe të izoluar mirë.

Hapi 4: 2N7000 MOSFET

Ky qark përdor 3 MOSFET të kanalit N të modalitetit të zgjeruar 2N7000 (Transistor i Efektit Fusha Gjysmëpërçues i Oksidit Metal) të përdorur si çelsin.

Kushtojnë vetëm disa dollarë këto janë pajisje mjaft të shquara. Rryma rrjedh midis Drain (+) dhe burimit (-) kur tensionet e portës tejkalojnë rreth 2V. Kur "on" Rezistenca e Burimit-Drain është një ohm ose më shumë. Kur jashtë shumë megohme. Këto janë pajisje kapacitare, kështu që rryma e portës është e mjaftueshme për të "ngarkuar" pajisjen.

Nevojitet një rezistencë midis Portës dhe Burimit për të lejuar që porta të shkarkohet kur tensioni i Portës është i ulët, përndryshe pajisja nuk do të fiket.

Hapi 5: Qarku

Linja e ndërprerjes nga ora (INT) normalisht noton dhe lidhet (brenda orës) me tokën kur bie alarmi. Rezistenca 1M e tërheq këtë vijë të lartë kur pret alarmin.

U1 vepron si një inverter pasi ne kemi nevojë për një lartësi aktive për të ndezur stafetën kur bie alarmi. E kundërta e daljes së orës. Kjo do të thotë që U1 është gjithmonë duke punuar në gatishmëri dhe vë një shkarkim të vazhdueshëm të baterisë. Për fat të mirë, ne mund të përdorim një rezistencë shumë të madhe R1 për të kufizuar këtë rrymë. Simulimet treguan se kjo mund të jetë deri në disa Gohms! Dyqani im lokal kishte vetëm 10M rezistorë, kështu që unë përdor 5 në seri. 250na është mjaft e ulët në librin tim.

U2 është një ndërprerës i thjeshtë për të fuqizuar spiralen e vendosur të stafetës.

2 diodat janë të nevojshme për të mbrojtur qarkun kur fuqia në mbështjelljet e stafetë është e fikur. Fusha magnetike do të shembet dhe do të shkaktojë një rritje aktuale që mund të dëmtojë diçka.

12V e papërpunuar nga bateria merret në një ndarës të tensionit R6 dhe R7. Pika qendrore shkon në një nga kunjat analoge të kontrolluesit, kështu që tensioni i baterisë mund të monitorohet dhe raportohet.

U4 është një konvertues shumë efikas DC në DC për të prodhuar 5V për kontrolluesin.

Kur kontrolluesi të ketë mbaruar ngre vijën Poff lartë e cila ndez U3 që fik stafetën. Rezistenca R4 siguron një rrugë tokësore për portën e U3. MOSFET është një pajisje me kapacitet dhe R4 lejon që ngarkesa të rrjedhë në tokë në mënyrë që çelësi të fiket.

Çelësi i provës drejton fuqinë larg mikrokontrolluesit dhe në një LED. Kjo është e dobishme për testimin e këtij qarku, por vendimtare kur kontrolluesi është i lidhur me një kompjuter për programimin dhe testimin e kodit. Na vjen keq, por unë nuk kam testuar me fuqi nga 2 burime!

Butoni i rivendosjes ishte një mendim i mëvonshëm i nevojshëm. Pa të nuk ka asnjë mënyrë për të vendosur alarmin herën e parë që sistemi ndizet !!!

Hapi 6: Simulimi i qarkut

Simulimi në të majtë tregon vlera ndërsa sistemi është i papunë. Në të djathtë është një simulim kur alarmi është aktiv dhe vija e ndërprerjes tërhiqet poshtë.

Tensionet aktuale janë pajtuar mjaft mirë me simulimin, por unë nuk kam asnjë mënyrë për të konfirmuar tërheqjen aktuale aktuale.

Hapi 7: Ndërtimi dhe Programimi

Qarku u ndërtua në një shirit të ngushtë për të ndjekur afërsisht diagramin e qarkut. Asgjë e komplikuar.

Sapo programi të fillojë duhet të rivendosë alarmin. Kjo do të ndalojë rrjedhën e rrymës përmes spirales së vendosur të stafetës. Programi mund të bëjë punën e tij dhe në përfundim vendos alarmin dhe fik gjithçka duke e kthyer Poff lart.

Në varësi të kontrolluesit dhe orës së veçantë, do t'ju duhet të instaloni një bibliotekë softuerike. Kjo bibliotekë do të përfshijë kodin shembull.

Ndërfaqja dhe programimi i orës duhet të testohen në një bord prototip para se të lidhni qarkun. Për orën Arduino dhe H2-8563 SCL shkon në A5 dhe SDA në A4. Ndërprerja shkon në INT të treguar në qark.

Për Arduino kodi i testit do të përfshijë diçka si:

#përfshi

#përfshi Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// caktoni datën dhe kohën për të filluar. Nuk është e nevojshme nëse doni vetëm alarme në orë ose minutë. rtc.setDate (ditë, ditë jave, muaj, shekull, vit); rtc.setTime (orë, min, sek);

// Vendosni alarmin

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, orë, ditë, ditë jave, 99 = injoroj

// Pastro alarmin rtc.clearAlarm (); }