Darbojas ar akumulatoru IOT: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Ja ar akumulatoru darbināms IOT projekts darbojas ar pārtraukumiem, šī ķēde dīkstāvē izmanto tikai 250 nA (tas ir 0,00000025 ampēri!). Parasti lielākā daļa akumulatora enerģijas tiek iztērēta starp aktivitātēm. Piemēram, projekts, kas darbojas 30 sekundes ik pēc 10 minūtēm, tērē 95% akumulatora jaudas!

Lielākajai daļai mikrokontrolleru ir mazjaudas gaidstāves režīms, taču tiem joprojām ir nepieciešama jauda, lai procesors paliktu dzīvs, kā arī visas perifērijas ierīces patērēs enerģiju. Lai gaidstāves strāva būtu zemāka par 20-30 mA, ir jāpieliek daudz pūļu. Šis projekts tika izstrādāts, lai ziņotu par temperatūru un mitrumu bišu stropos. Attālās atrašanās vietas dēļ akumulatora jauda un šūnu vairogs datu ziņošanai ir vienīgā izvēle.

Šī shēma darbosies ar jebkuru kontrolieri un 12, 5 vai 3 V jaudu. Lielākajā daļā elektronisko veikalu būs komponenti, kas maksā tikai dažus dolārus.

Piegādes

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

Diodes: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Pulkstenis: PCF8563 vai ekvivalents mikrokontrolleram

Relejs: EC2-12TNU 12V barošanai

EC2-5TNU 5V

EC2-3TNU 3V

Jauda: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V līdz 5V pārveidotājs vai pēc mikrokontrollera pieprasījuma

Slēdzis: īslaicīga nospiešana atiestatīšanai, SPDT pārbaudei

1. darbība. Kā darbojas ķēde

Ķēde ir diezgan vienkārša:

- Signalizācija, kas darbojas ar baterijām, izslēdzas un izslēdz slēdzi

- Jauda plūst no akumulatora uz kontrolieri, kas ieslēdzas un dara savu

-Kontrolieris atiestata trauksmi

- Pēc tam izslēdz slēdzi.

2. solis: pulkstenis

Lielākajai daļai reāllaika pulksteņu vajadzētu darboties, ja tie ir saderīgi ar jūsu kontrolieri un tiem ir pārtraukuma (Int) līnija, kas norāda, kad atskan modinātājs.

Atkarībā no konkrētā kontroliera un pulksteņa jums būs jāinstalē programmatūras bibliotēka.

LŪDZU, iestatiet kontrolieri un pulksteni uz prototipa plates un pārliecinieties, ka varat to ieprogrammēt, lai iestatītu laiku, kad jānotiek nākamajam pārtraukumam un kā noņemt pārtraukumu pēc trauksmes signāla izslēgšanas. Pirms galīgās tāfeles izveidošanas to ir daudz vieglāk panākt. Programmēšanas piezīmes skatiet pēdējā solī.

3. solis: slēdzis

Slēdzim mēs izmantojam fiksējošo releju ar 2 spolēm.

Ievietojot strāvu caur iestatīto spoli, relejs ieslēdzas. Strāvai jāplūst tikai apmēram 12 ms, un pēc tam to var izslēgt, atstājot releju ieslēgtu.

Ievietojiet līdzīgu impulsu caur atiestatīšanas spoli, lai izslēgtu releju.

Mēs vēlamies fiksējošu releju, lai neizmantotu akumulatora enerģiju, lai relejs būtu aizvērts. Arī mēs ieslēdzam releju no šīs shēmas un ieslēdzam no kontroliera, kad tas ir beidzies.

Projekts tika izstrādāts 12 V SLA akumulatoram. Tie ir lēti (nulle, kā man jau bija!), Un Kanādas ziemā ar nelielu saules lādētāju labi derēs.

Ķēdi varētu izveidot ar 3 V releju, izmantojot pāris AA baterijas. Tā kā relejs darbosies ar 2A pie tīkla sprieguma, tas var pārslēgt nelielu sienas barošanas bloku (vai otru lielākas jaudas releju) iekārtām, kas darbojas no tīkla. Vienkārši pārliecinieties, ka viss, kas pārsniedz 12 V, atrodas pareizi iezemētā kastē un ir labi izolēts.

4. darbība: 2N7000 MOSFET

Šī shēma izmanto 3 2N7000 uzlabotā režīma N kanāla MOSFET (metāla oksīda pusvadītāju lauka efekta tranzistors), ko izmanto kā slēdžus.

Tās maksā tikai pāris dolāru, un tās ir diezgan ievērojamas ierīces. Pašreizējā plūsma starp kanalizāciju (+) un avotu (-), ja vārtu spriegums pārsniedz aptuveni 2 V. Kad ir ieslēgta, avota iztukšošanas pretestība ir aptuveni omi. Kad izslēgti daudzi megomi. Tās ir kapacitatīvas ierīces, tāpēc vārtu strāva ir pietiekama, lai ierīci "uzlādētu".

Starp vārtiem un avotu ir nepieciešams rezistors, lai vārti varētu izlādēties, kad vārtu spriegums ir zems, pretējā gadījumā ierīce neizslēgsies.

5. solis: ķēde

Pārtraukuma līnija no pulksteņa (INT) parasti peld un ir savienota (pulksteņa iekšpusē) ar zemi, kad atskan modinātājs. Gaidot trauksmi, 1M rezistors paceļ šo līniju augstu.

U1 darbojas kā invertors, jo mums ir nepieciešams aktīvs augstums, lai ieslēgtu releju, kad signalizācija atskan. Pulksteņa izejas pretstats. Tas nozīmē, ka U1 vienmēr darbojas gaidstāves režīmā un pastāvīgi izlādē akumulatoru. Par laimi, mēs varam izmantot ļoti lielu rezistoru R1, lai ierobežotu šo strāvu. Simulācijas parādīja, ka tas var sasniegt vairākus Gohms! Manā vietējā veikalā bija tikai 10 miljoni rezistoru, tāpēc es sērijveidā izmantoju 5. 250na manā grāmatā ir pietiekami zems.

U2 ir vienkāršs slēdzis releja iestatītās spoles barošanai.

2 diodes ir nepieciešamas, lai aizsargātu ķēdi, kad strāvas padeve releja spolēm ir izslēgta. Magnētiskais lauks sabruks un izraisīs strāvas pīķi, kas varētu kaut ko sabojāt.

Neapstrādāts 12V no akumulatora tiek nogādāts uz sprieguma dalītāju R6 un R7. Centra punkts iet uz vienu no kontroliera analogām tapām, lai varētu kontrolēt un ziņot par akumulatora spriegumu.

U4 ir ļoti efektīvs līdzstrāvas līdzstrāvas pārveidotājs, lai kontrolierim ražotu 5 V spriegumu.

Kad kontrolieris ir pabeidzis, tas paaugstina Poff līniju augstu, kas ieslēdz U3, kas izslēdz releju. Rezistors R4 nodrošina zemes ceļu U3 vārtiem. MOSFET ir kapacitatīva ierīce, un R4 ļauj lādiņam ieplūst zemē, lai slēdzis varētu izslēgties.

Testa slēdzis novirza strāvu prom no mikrokontrollera un uz LED. Tas ir noderīgi šīs shēmas pārbaudei, bet izšķiroša nozīme, kad kontrolieris ir pievienots datoram koda programmēšanai un pārbaudei. Atvainojiet, bet es nepārbaudīju ar jaudu no 2 avotiem!

Atiestatīšanas spiedpoga bija nepieciešama pēc tam. Bez tā nav iespējams iestatīt modinātāju pirmajā sistēmas ieslēgšanas reizē !!!

6. darbība: ķēdes simulācija

Simulācija kreisajā pusē parāda vērtības, kamēr sistēma ir dīkstāvē. Labajā pusē ir simulācija, kad trauksme ir aktīva un pārtraukuma līnija ir novilkta zemu.

Faktiskais spriegums samērā labi saskanēja ar simulāciju, bet man nav iespējas apstiprināt faktisko strāvas patēriņu.

7. solis: uzbūve un programmēšana

Ķēde tika uzcelta šaurā sloksnē, lai aptuveni ievērotu shēmas shēmu. Nekas sarežģīts.

Tiklīdz programma tiek palaista, tai ir jāatjauno modinātājs. Tas pārtrauks strāvas plūsmu caur releja iestatīto spoli. Programma var darīt savu un pēc pabeigšanas iestatiet modinātāju un izslēdziet visu, pagriežot Poff augstu.

Atkarībā no konkrētā kontroliera un pulksteņa jums būs jāinstalē programmatūras bibliotēka. Šajā bibliotēkā tiks iekļauts koda paraugs.

Pirms ķēdes pieslēgšanas saskarne un pulksteņa programmēšana jāpārbauda uz prototipa plates. Arduino un H2-8563 pulkstenim SCL iet uz A5 un SDA uz A4. Pārtraukums pāriet uz ķēdē parādīto INT.

Arduino testa kods ietvers kaut ko līdzīgu:

#iekļaut

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// iestatiet datumu un laiku, lai sāktu darbu. Nav nepieciešams, ja vēlaties saņemt modinātājus tikai stundā vai minūtē. rtc.setDate (diena, darba diena, mēnesis, gadsimts, gads); rtc.setTime (hr, min, sek);

// Iestatīt modinātāju

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, stunda, diena, darba diena, 99 = ignorēt

// Notīrīt trauksmi rtc.clearAlarm (); }