Akkumulátorral működő IOT: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ha az elemmel működő IOT projekt szakaszosan működik, ez az áramkör üresjáratban csak 250nA -t (ez 0,00000025 amper!) Használ. Általában a legtöbb akkumulátort kárba veszik a tevékenységek között. Például egy olyan projekt, amely 10 percenként 30 másodpercig üzemel, az akkumulátor kapacitásának 95% -át pazarolja!

A legtöbb mikrovezérlő alacsony energiaigényű készenléti üzemmóddal rendelkezik, de áramellátásra van szükségük a processzor életben tartásához, és minden periféria is fogyaszt energiát. Sok erőfeszítést igényel, hogy a készenléti áram 20-30 mA alatt legyen. Ezt a projektet a méhek kaptárainak hőmérsékletének és páratartalmának jelentésére fejlesztették ki. A távoli telephely miatt az akkumulátor és a cellapajzs az adatok jelentésére szolgál, ahol az egyetlen választás.

Ez az áramkör bármilyen vezérlővel és 12, 5 vagy 3 V -os tápfeszültséggel működik. A legtöbb elektronikus áruház rendelkezik olyan alkatrészekkel, amelyek csak néhány dollárba kerülnek.

Kellékek

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

Diódák: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Óra: PCF8563 vagy egyenértékű a mikrokontroller számára

Relé: EC2-12TNU 12V tápellátáshoz

EC2-5TNU 5V esetén

EC2-3TNU 3V esetén

Tápellátás: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V-5V átalakító vagy a mikrokontroller igényei szerint

Kapcsoló: pillanatnyi megnyomás a visszaállításhoz, SPDT a teszthez

1. lépés: Az áramkör működése

Az áramkör meglehetősen egyszerű:

- Az elemmel működő riasztó kikapcsol, és megdob egy kapcsolót

- Az áram az akkumulátorból a vezérlőbe áramlik, amely elindul és teszi a dolgát

-A vezérlő visszaállítja a riasztást

- Ezután kikapcsolja a kapcsolót.

2. lépés: Az óra

A legtöbb valós idejű órának működnie kell, feltéve, hogy kompatibilis a vezérlőjével, és megszakítási (Int) vonallal rendelkezik, amely jelzi, amikor a riasztás megszólal.

Az adott vezérlőtől és órától függően telepítenie kell egy szoftverkönyvtárat.

KÉRJÜK, állítsa be a vezérlőt és az órát egy prototípus táblára, és győződjön meg róla, hogy beprogramozhatja azt az idő beállítására, mikor következik be a következő megszakítás, és hogyan kell törölni a megszakítást a riasztás megszűnése után. Sokkal könnyebb ezt most működtetni, mielőtt elkészítené a végső táblát. A jegyzetek programozását lásd az utolsó lépésben.

3. lépés: A kapcsoló

A kapcsolóhoz 2 tekercses reteszelő relét használunk.

Ha áramot vezet a tekercsen, akkor bekapcsolja a relét. Az áramnak csak körülbelül 12 ms -ig kell folynia, majd le lehet kapcsolni a relét bekapcsolva.

Húzzon hasonló impulzust a visszaállító tekercsen a relé kikapcsolásához.

Egy reteszelő relét szeretnénk, hogy ne használjunk elemet a relé zárva tartásához. Ezenkívül a relét "be" kapcsoljuk ebből az áramkörből, és "kikapcsoljuk" a vezérlőből, amikor befejeződött.

A projekt 12V SLA akkumulátorra készült. Ezek olcsók (nulla, mint nekem már volt!), És jól fognak menni a kanadai télen egy kis napelemes töltővel.

Az áramkört 3 V -os relével lehet felépíteni pár AA elem segítségével. Mivel a relé 2A -t kezel hálózati feszültségnél, kis fali tápegységet (vagy egy második nagyobb kapacitású relét) kapcsolhat a hálózatról táplált berendezésekhez. Csak győződjön meg róla, hogy minden 12V feletti feszültség megfelelően földelt dobozban van és jól szigetelt.

4. lépés: 2N7000 MOSFET

Ez az áramkör 3 db 2N7000 továbbfejlesztett módú N -csatornás MOSFET -et (fém -oxid -félvezető -térhatású tranzisztor) használ kapcsolóként.

Csak néhány dollárba kerülnek, ezek figyelemre méltó eszközök. Az áram a lefolyó (+) és a forrás (-) között áramlik, ha a kapu feszültsége meghaladja a 2 V-ot. Ha "be" van kapcsolva, a forrás-leeresztés ellenállása ohm. Amikor ki sok megohmes. Ezek kapacitív eszközök, így a kapuáram éppen elegendő az eszköz "feltöltéséhez".

A kapu és a forrás között ellenállás szükséges, hogy a kapu kisüljön, ha a kapu feszültsége alacsony, különben a készülék nem kapcsol ki.

5. lépés: Az áramkör

Az óra (INT) megszakítóvonala általában lebeg, és a riasztás megszólalásakor (az óra belsejében) a földhöz van csatlakoztatva. Az 1M ellenállás magasra húzza ezt a vonalat, amikor a riasztásra vár.

Az U1 inverterként működik, mivel aktív magasra van szükségünk a relé bekapcsolásához, amikor a riasztás megszólal. Az óra kimenet ellentéte. Ez azt jelenti, hogy az U1 mindig készenléti állapotban vezet, és folyamatosan lemeríti az akkumulátort. Szerencsére nagyon nagy R1 ellenállást használhatunk ennek az áramnak a korlátozására. A szimulációk azt mutatták, hogy ez akár több Gohm is lehet! A helyi boltomban csak 10 millió ellenállás volt, ezért 5 -öt használtam sorozatban. 250na elég alacsony a könyvemben.

Az U2 egy egyszerű kapcsoló a relé beállított tekercsének táplálásához.

A 2 dióda szükséges az áramkör védelméhez, amikor a relé tekercsek le vannak kapcsolva. A mágneses mező összeomlik, és áramütést okoz, ami károsíthat valamit.

Az akkumulátorból származó nyers 12 V -ot az R6 és R7 feszültségosztóba viszik. A középpont a vezérlő egyik analóg csapjához kerül, így az akkumulátor feszültsége nyomon követhető és jelenthető.

Az U4 egy rendkívül hatékony DC -DC átalakító, amely 5 V -ot állít elő a vezérlő számára.

Amikor a vezérlő befejezte, magasra emeli a Poff vonalat, amely bekapcsolja az U3 -at, amely kikapcsolja a relét. Az R4 ellenállás földi utat biztosít az U3 kapuja számára. A MOSFET egy kapacitív eszköz, és az R4 lehetővé teszi a töltés áramlását a földre, így a kapcsoló kikapcsolhat.

A tesztkapcsoló a mikrovezérlőről egy LED -re irányítja az áramot. Ez hasznos az áramkör teszteléséhez, de döntő fontosságú, ha a vezérlő számítógéphez van csatlakoztatva a kód programozásához és teszteléséhez. Sajnálom, de nem teszteltem 2 forrásból származó árammal!

A reset gomb szükséges utógondolat volt. Enélkül nincs lehetőség a riasztás beállítására a rendszer első bekapcsolásakor !!!

6. lépés: Áramkör szimuláció

A bal oldali szimuláció az értékeket mutatja, amikor a rendszer tétlen. A jobb oldalon egy szimuláció látható, amikor a riasztás aktív, és a megszakítási vonal alacsonyra van húzva.

A tényleges feszültségek ésszerűen megfeleltek a szimulációnak, de nincs módom megerősíteni a tényleges áramfelvételt.

7. lépés: Felépítés és programozás

Az áramkört keskeny csíkba építették, hogy nagyjából kövesse a kapcsolási rajzot. Semmi bonyolult.

Amint a program elindul, vissza kell állítania a riasztást. Ez leállítja az áramlást a relé beállított tekercsén. A program teheti a dolgát, és befejezése után állítsa be az ébresztőt, és kapcsoljon ki mindent a Poff magasra állításával.

Az adott vezérlőtől és órától függően telepítenie kell egy szoftverkönyvtárat. Ez a könyvtár mintakódot tartalmaz.

Az interfészt és az óra programozását az áramkör bekötése előtt tesztelni kell egy prototípus táblán. Az Arduino és a H2-8563 óra esetén az SCL A5-re, az SDA pedig A4-re megy. A megszakítás az áramkörön látható INT -re lép.

Az Arduino esetében a tesztkód a következőket tartalmazza:

#befoglalni

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// a kezdéshez állítsa be a dátumot és az időt. Nem szükséges, ha csak az órára vagy a percre kíván riasztást küldeni. rtc.setDate (nap, hétköznap, hónap, század, év); rtc.setTime (óra, perc, másodperc);

//Beállítani ébresztőt

rtc.setAlarm (mm, óó, 99, 99); // Min, óra, nap, hétköznap, 99 = figyelmen kívül hagyás

// riasztás törlése rtc.clearAlarm (); }