Bateri Dikendalikan IOT: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Sekiranya projek IOT yang dikendalikan oleh bateri anda beroperasi sebentar-sebentar, litar ini hanya menggunakan 250nA (itu adalah 0.00000025 amp!) Semasa tidak beroperasi. Kebiasaannya kebanyakan kuasa bateri terbuang di antara aktiviti. Contohnya, projek yang beroperasi 30 saat setiap 10 minit membuang 95% kapasiti bateri!

Sebilangan besar pengawal mikro mempunyai mod siaga kuasa rendah tetapi mereka masih memerlukan kuasa untuk memastikan prosesor tetap hidup, juga mana-mana periferal akan menggunakan kuasa. Ia memerlukan banyak usaha untuk mendapatkan arus siap sedia di bawah 20-30mA. Projek ini dibangunkan untuk melaporkan suhu dan kelembapan pada sarang lebah. Kerana kuasa bateri lokasi jauh dan pelindung sel untuk melaporkan data di mana satu-satunya pilihan.

Litar ini akan berfungsi dengan mana-mana pengawal dan kuasa 12, 5 atau 3V. Sebilangan besar kedai elektronik akan mempunyai komponen yang harganya hanya beberapa dolar.

Bekalan

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

Diod: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Jam: PCF8563 atau setara untuk mikrokontroler

Relay: EC2-12TNU untuk bekalan 12V

EC2-5TNU untuk 5V

EC2-3TNU untuk 3V

Kuasa: Penukar OKI-78SR-5 / 1.5-W36-C 12V hingga 5V atau seperti yang dikehendaki oleh mikrokontroler

Suis: Tekan sesaat untuk menetapkan semula, SPDT untuk ujian

Langkah 1: Bagaimana Litar Berfungsi

Litarnya agak mudah:

- Penggera yang dikendalikan bateri mati dan membuang suis

- Kuasa mengalir dari bateri ke pengawal yang memulakan dan melakukan perkara yang betul

-Pengawal menetapkan semula penggera

- Kemudian buang suis untuk mematikan.

Langkah 2: Jam

Sebilangan besar jam masa sebenar mesti berfungsi dengan syarat ia serasi dengan pengawal anda dan mempunyai talian gangguan (Int) yang memberitahu bila penggera berbunyi.

Bergantung pada pengawal dan jam tertentu, anda perlu memasang perpustakaan perisian.

SILA Siapkan Pengawal dan jam anda di papan prototaip dan pastikan anda dapat memprogramnya untuk menetapkan waktu, kapan gangguan berikutnya akan berlaku dan bagaimana membersihkan gangguan setelah penggera berbunyi. Jauh lebih mudah untuk membuatnya berfungsi sebelum membina papan akhir. Lihat langkah terakhir untuk nota pengaturcaraan.

Langkah 3: Suis

Untuk suis kami menggunakan relay pengait dengan 2 gegelung.

Meletakkan arus melalui gegelung set menghidupkan geganti. Arus hanya perlu mengalir sekitar 12ms dan kemudian boleh dimatikan membiarkan relay dihidupkan.

Masukkan nadi yang serupa melalui gegelung set semula untuk mematikan geganti.

Kami mahukan relay pengait sehingga kami tidak menggunakan kuasa bateri untuk memastikan relay ditutup. Kami juga menghidupkan geganti "hidup" dari litar ini dan mematikannya dari pengawal apabila sudah selesai.

Projek ini dibina untuk bateri SLA 12V. Ini murah (sifar kerana saya sudah mempunyai satu!) Dan akan berfungsi dengan baik pada musim sejuk Kanada dengan pengecas solar kecil.

Litar boleh dibina dengan relay 3V menggunakan beberapa bateri AA. Oleh kerana relay akan mengendalikan 2A pada voltan utama, ia dapat menukar unit kuasa dinding kecil (atau relay berkapasiti kedua yang lebih besar) untuk peralatan berkuasa utama. Pastikan semua yang melebihi 12V berada dalam kotak yang dibumikan dengan betul dan bertebat dengan baik.

Langkah 4: 2N7000 MOSFET

Litar ini menggunakan 3 MOSFET saluran N mod peningkatan 2N7000 (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) yang digunakan sebagai suis.

Hanya berharga beberapa dolar, ini adalah peranti yang cukup luar biasa. Aliran arus antara Saliran (+) dan sumber (-) apabila voltan pintu melebihi sekitar 2V. Apabila "hidup", rintangan Source-Drain adalah ohm atau lebih. Apabila dimatikan banyak megohmes. Ini adalah peranti kapasitif sehingga arus gerbang cukup untuk "mengecas" peranti.

Perintang diperlukan antara Gerbang dan Sumber untuk membolehkan pintu keluar ketika voltan Gerbang rendah, jika tidak, peranti tidak akan mati.

Langkah 5: Litar

Garis gangguan dari jam (INT) biasanya terapung dan disambungkan (di dalam jam) ke tanah ketika penggera berbunyi. Perintang 1M menarik garis ini tinggi ketika menunggu penggera.

U1 bertindak sebagai penyongsang kerana kita memerlukan tinggi aktif untuk menghidupkan geganti apabila penggera berbunyi. Kebalikan dari output jam. Ini bererti U1 sentiasa bersiap sedia dan mengalirkan bateri berterusan. Nasib baik, kita boleh menggunakan perintang R1 yang sangat besar untuk mengehadkan arus ini. Simulasi menunjukkan ini boleh berlaku hingga beberapa Gohms! Kedai tempatan saya hanya mempunyai perintang 10M jadi saya menggunakan 5 siri. 250na cukup rendah dalam buku saya.

U2 adalah suis mudah untuk menghidupkan gegelung set relay.

2 dioda diperlukan untuk melindungi litar apabila daya ke gegelung geganti dimatikan. Medan magnet akan runtuh dan menyebabkan lonjakan arus yang boleh merosakkan sesuatu.

12V mentah dari bateri dibawa ke pembahagi voltan R6 dan R7. Titik tengah menuju ke salah satu pin analog pengawal supaya voltan bateri dapat dipantau dan dilaporkan.

U4 adalah penukar DC ke DC yang sangat cekap untuk menghasilkan 5V untuk pengawal.

Apabila pengawal selesai, ia menaikkan garis Poff tinggi yang menghidupkan U3 yang mematikan geganti. Perintang R4 menyediakan jalan tanah untuk pintu U3. MOSFET adalah peranti kapasitif dan R4 membolehkan cas mengalir ke tanah sehingga suis dapat dimatikan.

Suis ujian mengarahkan kuasa dari pengawal mikro dan ke LED. Ini berguna untuk menguji litar ini tetapi penting apabila pengawal dipasang ke komputer untuk memprogram dan menguji kodnya. Maaf, tetapi saya tidak menguji dengan kuat dari 2 sumber!

Butang tekan semula adalah perlu difikirkan semula. Tanpa itu tidak ada cara untuk mengatur penggera pada kali pertama sistem dihidupkan !!!

Langkah 6: Simulasi Litar

Simulasi di sebelah kiri menunjukkan nilai semasa sistem tidak berfungsi. Di sebelah kanan terdapat simulasi ketika penggera aktif dan garis gangguan ditarik rendah.

Tegangan sebenar setuju dengan simulasi tetapi saya tidak mempunyai cara untuk mengesahkan keputusan semasa sebenar.

Langkah 7: Pembinaan dan Pengaturcaraan

Litar dibina dalam jalur sempit untuk mengikuti gambarajah litar secara kasar. Tidak ada yang rumit.

Sebaik sahaja program dimulakan, program ini harus menetapkan semula penggera. Ini akan menghentikan aliran arus melalui gegelung set geganti. Program dapat menyelesaikannya dan setelah selesai mengatur penggera dan mematikan semuanya dengan mematikan Poff tinggi.

Bergantung pada pengawal dan jam tertentu, anda perlu memasang perpustakaan perisian. Perpustakaan ini akan merangkumi kod contoh.

Antara muka dan pengaturcaraan jam harus diuji pada papan prototaip sebelum memasang litar. Untuk jam Arduino dan H2-8563 SCL pergi ke A5 dan SDA ke A4. Interrupt menuju ke INT yang ditunjukkan dalam litar.

Untuk Arduino, kod ujian akan merangkumi seperti:

#sertakan

#sertakan Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// tetapkan tarikh dan masa untuk memulakan. Tidak perlu jika anda hanya mahukan penggera pada jam atau minit. rtc.setDate (hari, hari minggu, bulan, abad, tahun); rtc.setTime (jam, min, saat);

// Tetapkan penggera

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, jam, hari, hari kerja, 99 = abaikan

// Kosongkan penggera rtc.clearAlarm (); }