IOT na baterije: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

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 stanje pripravnosti male snage, ali im je i dalje potrebno napajanje za održavanje procesora u životu, a i sve periferne jedinice će trošiti energiju. Potrebno je puno napora da se struja u stanju pripravnosti smanji na 20-30mA. Ovaj projekt je razvijen za izvještavanje o temperaturi i vlažnosti u pčelinjim košnicama. Zbog napajanja baterije na udaljenoj lokaciji i štita ćelije za izvještavanje o podacima gdje je to jedini izbor.

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

Supplies

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 resetovanje, SPDT za test

Korak 1: Kako krug funkcionira

Krug je prilično jednostavan:

- Alarm na baterije se uključuje i aktivira prekidač

- Napajanje teče iz baterije u kontroler koji se pokreće i radi svoje

-Kontroler resetuje 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 prekida (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 trebao doći do sljedećeg prekida i kako ukloniti prekid nakon što se alarm oglasio. Mnogo je lakše pokrenuti ovo sada prije izgradnje završne ploče. Pogledajte posljednji korak za programiranje bilješki.

Korak 3: Prekidač

Za prekidač koristimo zaporni relej s 2 zavojnice.

Uključivanjem releja uključuje se struja kroz postavljenu zavojnicu. Struja treba da teče 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 kontrolera 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 preko 12V u dobro uzemljenoj kutiji i dobro izolirano.

Korak 4: 2N7000 MOSFET

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

Koštaju samo nekoliko dolara, ovo su prilično izuzetni uređaji. Struja teče između odvoda (+) i izvora (-) kada naponi kapije prelaze oko 2V. Kada je "uključeno", otpor izvora-odvoda je ohm ili otprilike. Kada isključite mnoge megome. Ovo su kapacitivni uređaji pa je struja kapije dovoljna samo za "punjenje" uređaja.

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

Korak 5: Krug

Linija prekida sa sata (INT) normalno pluta i povezana je (unutar sata) sa masom 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 kada 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 ovo moglo biti i do nekoliko Goma! Moja lokalna trgovina imala je samo 10 miliona 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 kola kada je napajanje zavojnica releja isključeno. Magnetsko polje će se srušiti i izazvati skok struje koji bi mogao nešto oštetiti.

Sirovih 12V iz baterije se dovodi 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 efikasan DC / DC pretvarač za proizvodnju 5V za kontroler.

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 kola, ali ključno kada je kontroler priključen na računar za programiranje i testiranje koda. Žao mi je, ali nisam testirao sa napajanjem iz 2 izvora!

Dugme za resetiranje bilo je potrebno naknadno razmišljanje. Bez toga nema načina da postavite alarm pri prvom uključivanju sistema !!!

Korak 6: Simulacija kruga

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

Stvarni naponi se prilično dobro slažu sa simulacijom, ali nemam načina da potvrdim stvarnu struju.

Korak 7: Konstrukcija i programiranje

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

Čim se program pokrene, trebao bi resetirati alarm. Ovo 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 biblioteka će uključivati 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 uključivati nešto poput:

#include

#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);

// Postavljanje alarma

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

// Brisanje alarma rtc.clearAlarm (); }