ბატარეა მუშაობს IOT: 7 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

თუ თქვენი ბატარეით მუშაობს IOT პროექტი მუშაობს წყვეტილად, ეს წრე იყენებს მხოლოდ 250nA (ეს არის 0.00000025 ამპერი!) უმოქმედოდ. ჩვეულებრივ, ბატარეის უმეტესობა იკარგება საქმიანობას შორის. მაგალითად, პროექტი, რომელიც მუშაობს 30 წამში ყოველ 10 წუთში, ხარჯავს ბატარეის სიმძლავრის 95% -ს!

მიკრო კონტროლერების უმეტესობას აქვს დაბალი სიმძლავრის ლოდინის რეჟიმი, მაგრამ მათ მაინც სჭირდებათ ენერგია პროცესორის შესანარჩუნებლად, ასევე ნებისმიერი პერიფერიული მოწყობილობა მოიხმარს ენერგიას. დიდი ძალისხმევაა საჭირო 20-30mA- ზე ქვემოთ ლოდინის დენის მისაღებად. ეს პროექტი შემუშავდა ფუტკრის ბუდეებში ტემპერატურისა და ტენიანობის შესახებ. დისტანციური ადგილმდებარეობის გამო ბატარეის სიმძლავრე და უჯრედის ფარი მონაცემების მოხსენებისთვის, სადაც ერთადერთი არჩევანია.

ეს წრე იმუშავებს ნებისმიერ კონტროლერთან და 12, 5 ან 3 ვ სიმძლავრით. ელექტრონული მაღაზიების უმეტესობას ექნება კომპონენტები, რომლებიც მხოლოდ რამდენიმე დოლარი ღირს.

მარაგები

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

დიოდები: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

საათი: PCF8563 ან ექვივალენტური მიკროკონტროლისთვის

რელე: EC2-12TNU 12V მიწოდებისთვის

EC2-5TNU 5 ვ

EC2-3TNU 3 ვ

სიმძლავრე: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V to 5V კონვერტორი ან როგორც ამას მოითხოვს მიკროკონტროლერი

გადამრთველი: მომენტალური პრეს გადატვირთვისთვის, SPDT გამოცდისთვის

ნაბიჯი 1: როგორ მუშაობს სქემა

წრე საკმაოდ მარტივია:

- ბატარეაზე მომუშავე სიგნალიზაცია ითიშება და ისვრის გადამრთველს

- ენერგია მიედინება ბატარეიდან კონტროლერზე, რომელიც იწყება და აკეთებს თავის საქმეს

-კონტროლი აყენებს მაღვიძარას

- შემდეგ გადამრთველს ათიშავს გამორთვაზე.

ნაბიჯი 2: საათი

რეალურ დროში საათების უმეტესობა იმუშავებს იმ პირობით, რომ ისინი თავსებადია თქვენს კონტროლერთან და აქვს შეწყვეტის (Int) ხაზი, რომელიც მეტყველებს სიგნალიზაციის ჩაქრობისას.

კონკრეტული კონტროლერისა და საათის მიხედვით, თქვენ დაგჭირდებათ პროგრამული ბიბლიოთეკის დაყენება.

გთხოვთ დააყენოთ თქვენი კონტროლერი და საათი პროტოტიპის დაფაზე და დარწმუნდით, რომ შეგიძლიათ მისი დაპროგრამება დროის დასადგენად, როდის მოხდება მომდევნო შეფერხება და როგორ გაასუფთაოთ შეწყვეტა მაღვიძარის ჩაქრობის შემდეგ. გაცილებით ადვილია ამის მუშაობა ახლა საბოლოო დაფის აგებამდე. იხილეთ ბოლო ნაბიჯი პროგრამირების შენიშვნებისთვის.

ნაბიჯი 3: გადართვა

გადართვისთვის ჩვენ ვიყენებთ საკეტი რელეს 2 კოჭით.

ნაკადის ნაკადის გავლით რელე ჩართულია. დენი მხოლოდ 12 წამის განმავლობაში უნდა გადიოდეს და შემდეგ შეიძლება გამორთული იყოს რელე ჩართული.

განათავსეთ მსგავსი პულსი გადატვირთვის კოჭის მეშვეობით, რათა რელე გამორთოთ.

ჩვენ გვინდა ჩამკეტი რელე ისე, რომ არ გამოვიყენოთ ბატარეის ენერგია რელეს დახურვის მიზნით. ასევე, ჩვენ ვრთავთ რელეს "ჩართული" ამ წრიდან და ვთიშავთ მას "გამორთული" კონტროლერის დასრულების შემდეგ.

პროექტი აშენდა 12V SLA ბატარეაზე. ეს არის იაფი (ნულოვანი, როგორც მე უკვე მქონდა!) და კარგად გამოდგება კანადის ზამთარში მცირე მზის დამტენით.

მიკროსქემის აშენება შესაძლებელია 3V სარელეო რამოდენიმე AA ბატარეის გამოყენებით. მას შემდეგ, რაც სარელეო გაუმკლავდება 2A ქსელის ძაბვას, მას შეუძლია შეცვალოს პატარა კედლის ელექტროსადგური (ან მეორე უფრო დიდი სიმძლავრის რელე) მაგისტრალური აღჭურვილობისთვის. უბრალოდ დარწმუნდით, რომ ყველაფერი 12 ვ -ზე მეტია სათანადოდ დასაბუთებულ ყუთში და კარგად იზოლირებული.

ნაბიჯი 4: 2N7000 MOSFET

ეს წრე იყენებს 3 2N7000 გაძლიერებულ რეჟიმში N არხის MOSFET– ს (ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარული ველის ეფექტის ტრანზისტორი), რომელიც გამოიყენება კონცენტრატორებად.

ღირს მხოლოდ რამდენიმე დოლარი, ეს არის საკმაოდ შესანიშნავი მოწყობილობები. მიმდინარე მიედინება სანიაღვრე (+) და წყაროს (-) შორის, როდესაც კარიბჭის ძაბვები აღემატება 2 ვ. როდესაც "ჩართულია" წყარო-დრენაჟის წინააღმდეგობა არის ომი ან მეტი. როდესაც ბევრი მეგაჰემია. ეს არის capacitive მოწყობილობები, ამიტომ კარიბჭის დენი უბრალოდ საკმარისია მოწყობილობის "დასატენად".

კარიბჭესა და წყაროს შორის საჭიროა რეზისტორი, რათა კარიბჭემ დაიშვას, როდესაც კარიბჭის ძაბვა დაბალია, წინააღმდეგ შემთხვევაში მოწყობილობა არ გაითიშება.

ნაბიჯი 5: წრე

შეწყვეტის ხაზი საათიდან (INT) ჩვეულებრივ მიედინება და უკავშირდება (საათის შიგნით) მიწას, როდესაც მაღვიძარა ითიშება. სიგნალიზაციის მოლოდინში 1M რეზისტორი მაღლა იწევს.

U1 მოქმედებს როგორც ინვერტორი, რადგან ჩვენ გვჭირდება აქტიური მაღალი რელეს ჩართვისთვის, როდესაც მაღვიძარა ითიშება. საათის გამოსვლის საპირისპირო. ეს ნიშნავს, რომ U1 ყოველთვის მუშაობს ლოდინის რეჟიმში და მუდმივ დაცლას ახდენს ბატარეაზე. საბედნიეროდ, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ძალიან დიდი რეზისტორი R1 ამ დენის შეზღუდვისთვის. სიმულაციებმა აჩვენა, რომ ეს შეიძლება იყოს რამდენიმე გომამდე! ჩემს ადგილობრივ მაღაზიას მხოლოდ 10 მ რეზისტორი ჰქონდა, ამიტომ მე 5 სერია გამოვიყენე. 250na საკმაოდ დაბალია ჩემს წიგნში.

U2 არის მარტივი გადართვა რელეის კომპლექტის კოჭის გასაძლიერებლად.

2 დიოდი აუცილებელია მიკროსქემის დასაცავად, როდესაც სარელეო ხვეულებზე ძალა გამორთულია. მაგნიტური ველი დაიშლება და გამოიწვევს მიმდინარე ვარდნას, რამაც შეიძლება რაღაც დააზიანოს.

დაუმუშავებელი 12 ვ ბატარეიდან გადადის ძაბვის გამყოფი R6 და R7. ცენტრალური წერტილი მიდის კონტროლერის ერთ – ერთ ანალოგიურ ქინძისთავთან, ასე რომ ბატარეის ძაბვის მონიტორინგი და მოხსენება შესაძლებელია.

U4 არის უაღრესად ეფექტური DC to DC გადამყვანი, რომელიც აწარმოებს 5V კონტროლერს.

როდესაც კონტროლერი დაამთავრებს ის მაღლა აწევს Poff ხაზს, რომელიც ჩართავს U3- ს და რელე გამორთავს. რეზისტორი R4 უზრუნველყოფს გზის U3 კარიბჭეს. MOSFET არის capacitive მოწყობილობა და R4 საშუალებას აძლევს მუხტს მიედინოს მიწაზე, რათა გადამრთველმა გამორთოს.

საცდელი გადამრთველი ენერგიას შორდება მიკრო კონტროლერისგან და LED- ზე. ეს სასარგებლოა ამ მიკროსქემის შესამოწმებლად, მაგრამ გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს, როდესაც კონტროლერი კომპიუტერთან არის დაკავშირებული პროგრამირებისა და კოდის შესამოწმებლად. უკაცრავად, მაგრამ მე არ გამოვცადე ძალა 2 წყაროდან!

გადატვირთვის ღილაკი აუცილებელი იყო შემდგომში. მის გარეშე არ არსებობს სიგნალიზაციის დაყენების სისტემა პირველად ჩართული !!!

ნაბიჯი 6: მიკროსქემის სიმულაცია

სიმულაცია მარცხნივ აჩვენებს მნიშვნელობებს, როდესაც სისტემა უმოქმედოა. მარჯვნივ არის სიმულაცია, როდესაც მაღვიძარა აქტიურია და შეფერხების ხაზი დაბალია.

ფაქტობრივი ძაბვები გონივრულად კარგად იყო შერწყმული სიმულაციასთან, მაგრამ მე არ მაქვს საშუალება დავადასტურო ფაქტობრივი მიმდინარე გათამაშება.

ნაბიჯი 7: მშენებლობა და პროგრამირება

წრე აშენდა ვიწრო ზოლში, რათა უხეშად დაიცვას წრიული დიაგრამა. არაფერი რთული.

პროგრამის დაწყებისთანავე უნდა გადატვირთოს სიგნალიზაცია. ეს შეაჩერებს მიმდინარე ნაკადს სარელეო კომპლექტი coil მეშვეობით. პროგრამას შეუძლია თავისი საქმე გააკეთოს და დასრულების შემდეგ დააყენეთ სიგნალიზაცია და გამორთეთ ყველაფერი Poff– ის მაღალი ბრუნვით.

კონკრეტული კონტროლერისა და საათის მიხედვით, თქვენ დაგჭირდებათ პროგრამული ბიბლიოთეკის დაყენება. ეს ბიბლიოთეკა შეიცავს კოდის ნიმუშს.

ინტერფეისი და საათის დაპროგრამება უნდა შემოწმდეს პროტოტიპის დაფაზე, სანამ ჩართავთ წრეს. Arduino და H2-8563 საათისათვის SCL მიდის A5 და SDA A4– ზე. შეწყვეტა გადადის წრეში ნაჩვენებ INT- ზე.

Arduino– სთვის ტესტის კოდი შეიცავს შემდეგს:

#ჩართეთ

#მოიცავს Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// დაადგინეთ დაწყების თარიღი და დრო. არ არის აუცილებელი, თუ გსურთ სიგნალიზაცია მხოლოდ საათში ან წუთში. rtc.setDate (დღე, კვირის დღე, თვე, საუკუნე, წელი); rtc.setTime (სთ, წთ, წამი);

//Დააყენე მაღვიძარა

rtc.setAlarm (მმ, სთ, 99, 99); // მინ, საათი, დღე, სამუშაო დღე, 99 = იგნორირება

// განგაშის გასუფთავება rtc.clearAlarm (); }