Baterija veikia IOT: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Jei jūsų akumuliatoriumi veikiantis IOT projektas veikia su pertrūkiais, ši grandinė tuščiąja eiga naudoja tik 250 nA (tai yra 0,00000025 amperų!). Paprastai dauguma akumuliatoriaus energijos eikvojama tarp veiklos. Pavyzdžiui, projektas, kuris veikia 30 sekundžių kas 10 minučių, išeikvoja 95% akumuliatoriaus talpos!

Dauguma mikrovaldiklių turi mažos galios laukimo režimą, tačiau jiems vis tiek reikia energijos, kad procesorius išliktų gyvas, taip pat visi išoriniai įrenginiai sunaudos energiją. Norint, kad budėjimo srovė būtų mažesnė nei 20-30 mA, reikia daug pastangų. Šis projektas buvo sukurtas siekiant pranešti apie temperatūrą ir drėgmę bičių aviliuose. Dėl nuotolinio akumuliatoriaus energijos ir ląstelių skydo, skirto duomenims pranešti, kur vienintelis pasirinkimas.

Ši grandinė veiks su bet kokiu valdikliu ir 12, 5 arba 3 V galia. Daugelyje elektroninių parduotuvių bus komponentai, kurie kainuoja tik kelis dolerius.

Prekės

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

Diodai: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Laikrodis: PCF8563 arba lygiavertis mikrovaldikliui

Relė: EC2-12TNU 12V maitinimui

EC2-5TNU 5V

EC2-3TNU 3V

Maitinimas: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V to 5V Converter arba kaip reikalauja mikrovaldiklis

Jungiklis: momentinis paspaudimas atstatymui, SPDT bandymui

1 žingsnis: Kaip veikia grandinė

Grandinė yra gana paprasta:

- Baterija veikiantis aliarmas išsijungia ir paspaudžia jungiklį

- Maitinimas iš akumuliatoriaus patenka į valdiklį, kuris įsijungia ir atlieka savo darbą

-Valdiklis iš naujo nustato aliarmą

- Tada išjungia jungiklį.

2 žingsnis: laikrodis

Dauguma laikrodžių realiuoju laiku turėtų veikti, jei jie yra suderinami su jūsų valdikliu ir turi pertraukimo (vidinę) liniją, kuri praneša, kada išsijungia žadintuvas.

Priklausomai nuo konkretaus valdiklio ir laikrodžio, turėsite įdiegti programinės įrangos biblioteką.

PRAŠOME nustatykite valdiklį ir laikrodį ant prototipo plokštės ir įsitikinkite, kad galite užprogramuoti jį nustatyti laiką, kada turėtų įvykti kitas pertraukimas ir kaip pašalinti pertrauką po to, kai suskamba žadintuvas. Prieš kuriant galutinę lentą dabar daug lengviau tai padaryti. Žiūrėkite paskutinį užrašų programavimo žingsnį.

3 žingsnis: jungiklis

Jungikliui naudojame fiksavimo relę su 2 ritėmis.

Įvedus srovę per nustatytą ritę, relė įjungiama. Srovė turi tekėti tik apie 12 ms, tada ją galima išjungti, paliekant relę įjungtą.

Įjunkite panašų impulsą per atstatymo ritę, kad išjungtumėte relę.

Mes norime fiksavimo relės, kad nenaudotume akumuliatoriaus energijos, kad relė būtų uždaryta. Be to, mes įjungiame relę iš šios grandinės ir įjungiame „išjungimą“iš valdiklio, kai ji baigiasi.

Projektas buvo sukurtas 12 V SLA baterijai. Jie yra pigūs (nulis, kaip aš jau turėjau!) Ir puikiai tiks Kanados žiemą su nedideliu saulės įkrovikliu.

Grandinę galima sukurti naudojant 3 V relę, naudojant keletą AA baterijų. Kadangi relė valdys 2A esant tinklo įtampai, ji gali perjungti mažą sieninį maitinimo bloką (arba antrą didesnės talpos relę), skirtą maitinti iš tinklo. Tiesiog įsitikinkite, kad viskas, virš 12 V, yra tinkamai įžemintoje dėžutėje ir gerai izoliuota.

4 žingsnis: 2N7000 MOSFET

Ši grandinė naudoja 3 2N7000 patobulinto režimo N kanalo MOSFET (metalo oksido puslaidininkio lauko efekto tranzistorius), naudojamus kaip jungiklius.

Tai kainuoja tik porą dolerių, tai yra nuostabūs prietaisai. Srovė teka tarp kanalizacijos (+) ir šaltinio (-), kai vartų įtampa viršija apie 2 V. Kai įjungta, šaltinio nutekėjimo varža yra maždaug omas. Išjungus daugybę megohmų. Tai yra talpiniai įrenginiai, todėl vartų srovės pakanka prietaisui „įkrauti“.

Tarp vartų ir šaltinio reikia rezistoriaus, kad vartai galėtų išsikrauti, kai vartų įtampa yra žema, kitaip prietaisas neišsijungs.

5 žingsnis: grandinė

Nutraukimo linija iš laikrodžio (INT) paprastai plūduriuoja ir yra prijungta (laikrodžio viduje) prie žemės, kai suskamba aliarmas. 1M rezistorius traukia šią liniją aukštai, kai laukia aliarmas.

U1 veikia kaip keitiklis, nes mums reikia aktyvaus aukščio, kad įjungtume relę, kai aliarmas išsijungia. Laikrodžio išvesties priešingybė. Tai reiškia, kad U1 visada veikia budėjimo režimu ir nuolat eikvoja akumuliatorių. Laimei, mes galime naudoti labai didelį rezistorių R1, kad apribotume šią srovę. Modeliavimas parodė, kad tai gali būti iki kelių Gohmų! Mano vietinėje parduotuvėje buvo tik 10M rezistorių, todėl aš naudoju 5 iš eilės. 250na yra pakankamai mažai mano knygoje.

U2 yra paprastas jungiklis, skirtas įjungti relės nustatytą ritę.

2 diodai yra būtini grandinei apsaugoti, kai relės ritinių maitinimas yra išjungtas. Magnetinis laukas sugrius ir sukels srovės šuolį, kuris gali ką nors sugadinti.

Neapdorota 12 V baterija perkeliama į įtampos skirstytuvą R6 ir R7. Centrinis taškas eina į vieną iš valdiklio analoginių kaiščių, kad būtų galima stebėti ir pranešti apie akumuliatoriaus įtampą.

U4 yra labai efektyvus nuolatinės srovės keitiklis, skirtas kontrolieriui gaminti 5 V įtampą.

Kai valdiklis baigia darbą, jis pakelia aukštą „Poff“liniją, kuri įjungia U3, kuris išjungia relę. Rezistorius R4 suteikia įžeminimo kelią U3 vartams. MOSFET yra talpinis įrenginys, o R4 leidžia įkrovimui tekėti į žemę, kad jungiklis galėtų išsijungti.

Bandymo jungiklis nukreipia maitinimą iš mikrovaldiklio ir į šviesos diodą. Tai naudinga tikrinant šią grandinę, tačiau labai svarbu, kai valdiklis prijungtas prie kompiuterio, kad būtų galima programuoti ir išbandyti kodą. Atsiprašome, bet aš neišbandžiau energijos iš 2 šaltinių!

Atstatymo mygtukas buvo būtinas pagalvojus. Be jo nėra galimybės nustatyti žadintuvo pirmą kartą įjungus sistemą !!!

6 žingsnis: grandinės modeliavimas

Simuliacija kairėje rodo vertes, kol sistema neveikia. Dešinėje yra simuliacija, kai aliarmas yra aktyvus ir nutraukimo linija yra žemai ištraukta.

Faktinė įtampa pakankamai gerai sutiko su modeliavimu, bet aš niekaip negaliu patvirtinti faktinės srovės.

7 žingsnis: konstravimas ir programavimas

Grandinė buvo pastatyta siauroje juostelėje, kad maždaug atitiktų grandinės schemą. Nieko sudėtingo.

Kai tik programa paleidžiama, ji turi iš naujo nustatyti aliarmą. Tai sustabdys srovės tekėjimą per nustatytą relės ritę. Programa gali padaryti savo darbą ir, kai baigsite, nustatykite žadintuvą ir išjunkite viską, išjungdami „Poff“.

Priklausomai nuo konkretaus valdiklio ir laikrodžio, turėsite įdiegti programinės įrangos biblioteką. Šioje bibliotekoje bus kodo pavyzdys.

Prieš prijungiant grandinę, sąsaja ir laikrodžio programavimas turėtų būti išbandyti prototipo plokštėje. „Arduino“ir H2-8563 laikrodžių atveju SCL pereina prie A5, o SDA-į A4. Pertraukimas eina į INT, parodytą grandinėje.

„Arduino“bandymo kodas apims kažką panašaus:

#įtraukti

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// nustatykite datą ir laiką, kad pradėtumėte. Nereikia, jei norite, kad žadintuvai būtų tik valandą ar minutę. rtc.setDate (diena, savaitės diena, mėnuo, šimtmetis, metai); rtc.setTime (val., min., sek.);

//Nustatyti zadintuva

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, valanda, diena, darbo diena, 99 = ignoruoti

// Išvalyti signalą rtc.clearAlarm (); }