IOT na baterije: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ako vaš IOT projekt na baterije radi s prekidima, ovaj krug koristi samo 250nA (to je 0,00000025 ampera!) U praznom hodu. Obično se većina energije troši između aktivnosti. Na primjer, projekt koji radi 30 sekundi svakih 10 minuta troši 95% kapaciteta baterije!

Većina mikrokontrolera ima pripravno stanje male snage, ali im je još uvijek potrebno napajanje za održavanje procesora u životu, također će i sve periferne jedinice trošiti energiju. Potrebno je puno truda da se struja u stanju mirovanja smanji ispod 20-30mA. Ovaj je projekt razvijen za izvještavanje o temperaturi i vlažnosti u pčelinjim košnicama. Zbog napajanja baterije na udaljenom mjestu i štita ćelije za izvješćivanje podataka gdje je jedini izbor.

Ovaj krug će raditi sa bilo kojim kontrolerom i 12, 5 ili 3V napajanjem. Većina elektroničkih trgovina imat će komponente koje koštaju samo nekoliko dolara.

Pribor

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

Diode: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Sat: PCF8563 ili ekvivalent za mikrokontroler

Relej: EC2-12TNU za napajanje od 12V

EC2-5TNU za 5V

EC2-3TNU za 3V

Napajanje: OKI-78SR-5/1.5-W36-C Pretvarač 12V u 5V ili prema zahtjevima mikrokontrolera

Prekidač: Trenutni pritisak za resetiranje, SPDT za test

Korak 1: Kako krug radi

Krug je vrlo jednostavan:

- Alarm na baterije se uključuje i aktivira prekidač

- Struja teče iz baterije u regulator koji se pokreće i radi svoje

-Kontroler resetira alarm

- Zatim prekidač isključuje.

Korak 2: Sat

Većina satova u stvarnom vremenu trebala bi raditi pod uvjetom da su kompatibilni s vašim kontrolerom i da imaju liniju za prekid (Int) koja govori kada se alarm uključuje.

Ovisno o određenom kontroleru i satu, morat ćete instalirati softversku biblioteku.

MOLIMO vas da postavite svoj kontroler i sat na prototipnu ploču i uvjerite se da ga možete programirati za postavljanje vremena, kada bi se trebao dogoditi sljedeći prekid i kako ukloniti prekid nakon što se alarm oglasio. Mnogo je lakše započeti s radom prije nego što izradite završnu ploču. Za bilješke o programiranju pogledajte posljednji korak.

Korak 3: Prekidač

Za prekidač koristimo zasunni relej s 2 zavojnice.

Unošenjem struje kroz postavljenu zavojnicu relej se uključuje. Struja treba teći samo oko 12 ms, a zatim se može isključiti ostavljajući relej uključen.

Provucite sličan impuls kroz zavojnicu za resetiranje kako biste isključili relej.

Želimo relej za zaključavanje pa ne koristimo napajanje baterije da bi relej bio zatvoren. Također, relej "uključujemo" iz ovog kruga i "isključujemo" ga iz regulatora kada završi.

Projekt je izgrađen za 12V SLA bateriju. Oni su jeftini (nula jer sam ih već imao!) I bit će dobri u kanadskoj zimi s malim solarnim punjačem.

Krug se može izgraditi pomoću 3V releja pomoću nekoliko AA baterija. Budući da će relej rukovati 2A pri mrežnom naponu, mogao bi prebaciti malu zidnu jedinicu za napajanje (ili drugi relej većeg kapaciteta) za opremu s mrežnim napajanjem. Samo pazite da je sve iznad 12V u ispravno uzemljenoj kutiji i dobro izolirano.

Korak 4: 2N7000 MOSFET

Ovaj krug koristi 3 2N7000 poboljšana N -kanalna MOSFET -a (poluprovodnički tranzistor s efektom polja s metalnim oksidom) koji se koriste kao prekidači.

Po cijeni od samo nekoliko dolara ovo su izvanredni uređaji. Struja teče između odvoda (+) i izvora (-) kada naponi vrata prelaze oko 2V. Kad je "uključeno", otpor izvora-odvoda je ohm ili otprilike. Kad isključite mnoge megohme. To su kapacitivni uređaji pa je struja vrata taman dovoljna za "punjenje" uređaja.

Između vrata i izvora potreban je otpornik kako bi se vrata ispraznila kada je napon na vratima nizak, inače se uređaj neće isključiti.

Korak 5: Krug

Linija prekida sa sata (INT) normalno pluta i povezana je (unutar sata) na masu kada se alarm oglasi. Otpornik od 1M povlači ovu liniju visoko dok čeka alarm.

U1 djeluje kao pretvarač jer nam je potreban aktivan visoki stupanj za uključivanje releja kad se alarm oglasi. Suprotno od izlaza sata. To znači da U1 uvijek radi u stanju pripravnosti i stalno troši bateriju. Srećom, možemo koristiti vrlo veliki otpornik R1 da ograničimo ovu struju. Simulacije su pokazale da bi to moglo biti do nekoliko Gohma! Moja lokalna trgovina imala je samo 10 milijuna otpornika pa sam koristio 5 u seriji. 250na je dovoljno nisko u mojoj knjizi.

U2 je jednostavan prekidač za napajanje postavljene zavojnice releja.

2 diode su potrebne za zaštitu kruga kada je napajanje zavojnica releja isključeno. Magnetsko polje će se srušiti i izazvati skok struje koji bi mogao nešto oštetiti.

Sirovih 12V iz baterije odvodi se na razdjelnik napona R6 i R7. Središnja točka ide na jedan od analognih pinova kontrolera tako da se napon baterije može pratiti i prijaviti.

U4 je visoko učinkovit DC / DC pretvarač za proizvodnju 5V za regulator.

Kad regulator završi, podiže Poff liniju visoko koja uključuje U3 koji isključuje relej. Otpornik R4 osigurava put uzemljenja za vrata U3. MOSFET je kapacitivni uređaj i R4 dopušta da naboj teče prema zemlji tako da se prekidač može isključiti.

Testni prekidač usmjerava napajanje iz mikro kontrolera na LED. Ovo je korisno za testiranje ovog kruga, ali ključno kada je kontroler priključen na računalo za programiranje i testiranje koda. Žao mi je, ali nisam testirao sa napajanjem iz 2 izvora!

Tipka za resetiranje bila je neophodna naknadna misao. Bez toga nema načina za postavljanje alarma pri prvom uključivanju sustava !!!

Korak 6: Simulacija kruga

Simulacija s lijeve strane prikazuje vrijednosti dok je sustav u stanju mirovanja. S desne strane je simulacija kada je alarm aktivan i linija prekida prekinuta.

Stvarni naponi razumno su se dobro slagali sa simulacijom, ali nemam načina potvrditi stvarni trenutni napon.

Korak 7: Konstrukcija i programiranje

Krug je izgrađen u uskoj traci kako bi približno slijedio dijagram kruga. Ništa komplicirano.

Čim se program pokrene, trebao bi resetirati alarm. To će zaustaviti protok struje kroz postavljenu zavojnicu releja. Program može učiniti svoje i po završetku postaviti alarm i isključiti sve okretanjem Poff visoko.

Ovisno o određenom kontroleru i satu, morat ćete instalirati softversku biblioteku. Ova će biblioteka sadržavati uzorak koda.

Sučelje i programiranje sata treba testirati na prototipnoj ploči prije ožičenja kruga. Za Arduino i H2-8563 sat SCL ide na A5, a SDA na A4. Prekid ide na INT prikazan u krugu.

Za Arduino testni kôd će sadržavati nešto poput:

#uključi

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// postavljanje datuma i vremena za početak. Nije potrebno ako želite alarme samo na sat ili minutu. rtc.setDate (dan, radni dan, mjesec, stoljeće, godina); rtc.setTime (hr, min, sek);

//Postavi alarm

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, sat, dan, radni dan, 99 = zanemari

// Brisanje alarma rtc.clearAlarm (); }