Батареямен жұмыс істейтін IOT: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Егер сіздің аккумулятормен жұмыс істейтін IOT жобасы үзіліспен жұмыс жасаса, бұл тізбек бос кезде тек 250nA (бұл 0,00000025 ампер!) Пайдаланады. Әдетте аккумуляторлық қуаттың көп бөлігі жұмыс арасында кетеді. Мысалы, әр 10 минут сайын 30 секунд жұмыс істейтін жоба батарея сыйымдылығының 95% -ын жоғалтады!

Көптеген микроконтроллерлерде күту режимі төмен, бірақ процессорды тірі қалдыру үшін оларға әлі де қуат қажет, сонымен қатар кез келген перифериялық құрылғылар қуатты тұтынады. Күту режимінде 20-30 мА төмен ток алу үшін көп күш қажет. Бұл жоба омарталардағы температура мен ылғалдылықты есепке алу үшін жасалған. Батарея қуаты мен деректерді хабарлауға арналған ұялы қалқан қашықта орналасқандықтан, жалғыз таңдау болады.

Бұл схема кез келген контроллермен және 12, 5 немесе 3 В қуатымен жұмыс істейді. Көптеген электронды дүкендерде бірнеше доллар тұратын компоненттер болады.

Жабдықтар

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

Диодтар: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Сағат: PCF8563 немесе микроконтроллерге тең

Реле: 12В кернеуге арналған EC2-12TNU

5В үшін EC2-5TNU

3В үшін EC2-3TNU

Қуат: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V-5V түрлендіргіші немесе микроконтроллер қажет

Ауыстыру: қалпына келтіру үшін бір сәттік басу, тестке арналған SPDT

1 -қадам: Цикл қалай жұмыс істейді

Схема өте қарапайым:

- Батареямен жұмыс істейтін дабыл өшіп, қосқышты тастайды

- Қуат батареядан реттегішке түседі, ол іске қосылады және өз жұмысын жасайды

-Контроллер дабылды қалпына келтіреді

- Содан кейін қосқышты өшіреді.

2 -қадам: Сағат

Нақты уақыттағы сағаттардың көпшілігі контроллермен үйлесімді және дабылдың өшкенін білдіретін үзіліс (Int) сызығы болған жағдайда жұмыс істеуі керек.

Белгілі бір контроллер мен сағатқа байланысты сізге бағдарламалық жасақтама кітапханасын орнату қажет болады.

ӨТІНІШ, контроллер мен сағатты прототип тақтасына орнатыңыз және оны келесі үзіліс болатын уақытты және дабыл өшкеннен кейін үзілісті қалай жою керектігін бағдарламалауға болатынына көз жеткізіңіз. Ақырғы тақтаны жасамас бұрын, бұл жұмысты бастау әлдеқайда оңай. Жазбаларды бағдарламалаудың соңғы қадамын қараңыз.

3 -қадам: қосқыш

Коммутатор үшін біз 2 катушкамен бекітетін реле қолданамыз.

Орнатылған катушка арқылы ток беру релені қосады. Ағым шамамен 12 м ғана ағуы керек, содан кейін реле қосулы күйде өшірілуі мүмкін.

Реле өшіру үшін қалпына келтіру катушкасына ұқсас импульс енгізіңіз.

Біз реле жабық болуы үшін батарея қуатын пайдаланбайтын боламыз. Сонымен қатар, біз реле осы схемадан «қосылады» және ол аяқталғаннан кейін контроллерден «өшеді».

Жоба 12В SLA батареясына арналған. Бұл арзан (менде бұрыннан бар нөл!) Және канадалық қыста шағын күн зарядтағышымен жақсы жұмыс істейді.

Схеманы 3 В релесі арқылы бірнеше АА батареялар арқылы жасауға болады. Реле 2А желілік кернеуде жұмыс істейтіндіктен, ол шағын қабырғадағы қуат блогын (немесе екінші үлкен қуат релесін) желіден жұмыс істейтін жабдыққа ауыстыруы мүмкін. 12В жоғары кернеудің бәрі дұрыс жерге қосылған қорапта және жақсы оқшауланғанына көз жеткізіңіз.

4 -қадам: 2N7000 MOSFET

Бұл схема қосқыштар ретінде пайдаланылатын 3 2N7000 жетілдірілген N арналы MOSFET (металл оксиді жартылай өткізгіш өрістік әсер транзисторы) пайдаланады.

Бірнеше доллар тұратын бұл керемет құрылғылар. Қақпа кернеуі шамамен 2В асқанда, ағызу (+) мен көз (-) арасындағы ағым. «Қосылғанда» көздің ағызу кедергісі омға тең болады. Көптеген megohmes өшірілгенде. Бұл сыйымдылықты құрылғылар, сондықтан қақпа тогы құрылғыны «зарядтауға» жеткілікті.

Қақпа кернеуі төмен болғанда қақпаның ағып кетуіне мүмкіндік беру үшін қақпа мен көз арасында резистор қажет, әйтпесе құрылғы өшпейді.

5 -қадам: Цикл

Сағаттан (INT) үзіліс сызығы әдетте өзгереді және дабыл сөнген кезде жерге қосылады (сағат ішінде). 1M резисторы дабылды күту кезінде бұл сызықты жоғары тартады.

U1 инвертор рөлін атқарады, себебі дабыл сөнген кезде релені қосу үшін белсенді жоғары деңгей қажет. Сағат шығысына қарама -қарсы. Бұл U1 әрқашан күту режимінде жұмыс істейтінін және батареяға тұрақты ағызуды қосатынын білдіреді. Бақытымызға орай, біз бұл токты шектеу үшін R1 үлкен резисторды қолдана аламыз. Симуляциялар бұл бірнеше Гомға дейін болуы мүмкін екенін көрсетті! Менің жергілікті дүкенде тек 10М резисторлар болды, сондықтан мен 5 серияны қолдандым. Менің кітабымда 250на жеткілікті төмен.

U2 - реленің орнатылған катушкасын қуаттандыратын қарапайым қосқыш.

2 диод реле катушкаларының қуаты өшірілген кезде тізбекті қорғау үшін қажет. Магнит өрісі құлап, бір нәрсені зақымдауы мүмкін ток күшін тудырады.

Батареядан шығатын 12В кернеу бөлгішке R6 және R7 алынады. Орталық нүкте контроллердің аналогтық түйреуіштерінің біріне өтеді, сондықтан батареяның кернеуін бақылауға және хабарлауға болады.

U4 - контроллерге арналған 5В өндіру үшін тұрақты токтан жоғары тұрақты түрлендіргіш.

Контроллер аяқталғаннан кейін ол U3 қосылатын реле өшіретін Пофф сызығын жоғары көтереді. R4 резисторы U3 қақпасы үшін жер жолын қамтамасыз етеді. MOSFET - сыйымдылықты құрылғы және R4 зарядтың жерге түсуіне мүмкіндік береді, осылайша қосқыш өшірілуі мүмкін.

Сынақ қосқышы қуатты микроконтроллерден және жарық диодына бағыттайды. Бұл схеманы тестілеу үшін пайдалы, бірақ контроллер кодты бағдарламалау мен тестілеу үшін компьютерге қосылған кезде өте маңызды. Кешіріңіз, бірақ мен 2 көзден қуатпен сынамадым!

Қалпына келтіру түймесі қажет болғаннан кейін қажет болды. Онсыз жүйені бірінші рет қосқанда дабылды орнатуға болмайды !!!

6 -қадам: Электр тізбегін модельдеу

Сол жақтағы модельдеу жүйе жұмыс істемей тұрған кезде мәндерді көрсетеді. Оң жақта дабыл қосылып тұрғанда және үзіліс сызығы төмен тартылғанда модельдеу бар.

Нақты кернеулер симуляциямен жақсы келісілген, бірақ мен нақты ағымдағы ұтыс ойындарын растауға мүмкіндігім жоқ.

7 -қадам: Құрылыс және бағдарламалау

Схема схемаға сәйкес келу үшін тар жолаққа салынған. Ештеңе күрделі емес.

Бағдарлама іске қосылғаннан кейін дабылды қалпына келтіру керек. Бұл реленің орнатылған катушкасы арқылы ток ағынын тоқтатады. Бағдарлама өз жұмысын жасай алады және аяқталғаннан кейін дабылды орнатады және Пофты жоғары бұру арқылы бәрін өшіреді.

Белгілі бір контроллер мен сағатқа байланысты сізге бағдарламалық жасақтама кітапханасын орнату қажет болады. Бұл кітапхана үлгі кодын қамтиды.

Сағатты интерфейс пен бағдарламалау тізбекті сымға қоспас бұрын прототип тақтасында тексерілуі керек. Arduino және H2-8563 сағаттары үшін SCL A5-ке, ал SDA-A4-ке ауысады. Үзіліс схемада көрсетілген INT -ге өтеді.

Arduino үшін сынақ коды мыналарды қамтиды:

#қосу

#қосу Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// бастау үшін күн мен уақытты орнатыңыз. Егер сізге тек сағат немесе минут бойынша дабыл қажет болса, қажет емес. rtc.setDate (күн, жұмыс күні, ай, ғасыр, жыл); rtc.setTime (сағ, мин, сек);

// Дабылды орнату

rtc.setAlarm (мм, сағ, 99, 99); // Мин, сағат, күн, жұмыс күні, 99 = елемеу

// Clear alarm rtc.clearAlarm (); }