Batareya ilə işləyən IOT: 7 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Batareyanızla işləyən IOT layihəsi fasilələrlə işləyirsə, bu dövrə boş olduqda yalnız 250nA (0.00000025 amperdir!) İstifadə edir. Bir qayda olaraq, batareya enerjisinin çox hissəsi fəaliyyət arasında boşa gedir. Məsələn, hər 10 dəqiqədə 30 saniyə işləyən bir layihə batareya tutumunun 95% -ni israf edir!

Əksər mikro nəzarətçilərin aşağı gözləmə rejimi var, lakin prosessoru canlı saxlamaq üçün hələ də gücə ehtiyacları var, hər hansı bir ətraf qurğu da enerji istehlak edəcək. 20-30mA-dan aşağı gözləmə cərəyanı əldə etmək çox səy tələb edir. Bu layihə arı kovanlarında temperatur və rütubəti bildirmək üçün hazırlanmışdır. Uzaq yer səbəbiylə batareya gücü və tək seçim olduğu məlumatları bildirmək üçün bir hüceyrə qalxanı.

Bu dövrə hər hansı bir nəzarətçi və 12, 5 və ya 3V gücündə işləyəcək. Əksər elektron mağazalarda yalnız bir neçə dollara başa gələn komponentlər olacaq.

Təchizat

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

Diodlar: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Saat: PCF8563 və ya mikrokontrolör üçün bərabərdir

Röle: 12V təchizatı üçün EC2-12TNU

5V üçün EC2-5TNU

3V üçün EC2-3TNU

Güc: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V-dən 5V-ə qədər çevirici və ya mikro nəzarətçinin tələb etdiyi kimi

Keçid: sıfırlama üçün bir anlıq, test üçün SPDT

Addım 1: Dövrə necə işləyir

Dövrə olduqca sadədir:

- Batareyalı siqnalizasiya sönür və açarı atır

- Güc batareyadan işə düşür və öz işini görən nəzarətçiyə axır

-Nəzarətçi həyəcanı sıfırlayır

- Sonra açarı söndürür.

Addım 2: Saat

Əksər real vaxt saatı, nəzarətçinizlə uyğun olması və həyəcanın söndüyünü bildirən bir fasilə (Int) xətti olması şərtilə işləməlidir.

Xüsusi nəzarətçidən və saatdan asılı olaraq bir proqram kitabxanası qurmalısınız.

Lütfən, Kontrollerinizi və saatınızı bir prototip lövhəsində qurun və növbəti fasilənin nə vaxt baş verəcəyini və həyəcan söndükdən sonra bir fasiləni necə təmizləyəcəyinizi təyin etmək üçün proqramlaşdıra biləcəyinizə əmin olun. Son lövhəni qurmadan əvvəl bu işi görmək indi daha asandır. Proqramlaşdırma qeydləri üçün son addıma baxın.

Addım 3: keçid

Keçid üçün 2 rulonlu bir kilidləmə rölesi istifadə edirik.

Quraşdırılmış bobindən bir cərəyan vurmaq röleyi işə salır. Cərəyanın yalnız təxminən 12 ms ərzində axması lazımdır və sonra röleyi açaraq söndürülə bilər.

Röleyi söndürmək üçün sıfırlama bobininə bənzər bir nəbz vurun.

Bir kilidləmə rölesi istəyirik, buna görə röleyi bağlı saxlamaq üçün batareya gücündən istifadə etmirik. Ayrıca, röleyi bu dövrədən "açırıq" və bitdikdən sonra nəzarətçidən "söndürürük".

Layihə 12V SLA batareyası üçün hazırlanmışdır. Bunlar ucuzdur (əlimdə olduğu kimi sıfır!) Və kiçik bir günəş şarj cihazı ilə Kanada qışında yaxşı işləyəcək.

Dövrə bir neçə AA batareya istifadə edərək 3V rölesi ilə qurula bilər. Röle 2A şəbəkə gərginliyində işləyəcəyi üçün, elektrik enerjisi ilə işləyən avadanlıqlar üçün kiçik bir divar güc qurğusunu (və ya ikinci böyük tutumlu röleyi) dəyişə bilər. Yalnız 12V -dən yuxarı olan hər şeyin düzgün şəkildə topraklanmış bir qutuda və yaxşı izolyasiya edilmiş olduğundan əmin olun.

Addım 4: 2N7000 MOSFET

Bu sxem, açarlar kimi istifadə olunan 3 2N7000 təkmilləşdirilmiş rejimi N kanallı MOSFET -lərdən (Metal Oksid Yarıkeçirici Sahə Təsiri Transistoru) istifadə edir.

Cəmi bir neçə dollara başa gələn bunlar olduqca diqqətəlayiq qurğulardır. Qapı gərginliyi təxminən 2V-dən çox olduqda, Drenaj (+) və mənbə (-) arasındakı cərəyan axını. Mənbə-Drenaj müqaviməti "aktiv" olduqda bir ohm və ya daha çoxdur. Bir çox megohmes söndürüldükdə. Bunlar tutumlu qurğulardır, buna görə qapı cərəyanı cihazı "doldurmaq" üçün kifayətdir.

Gate gərginliyi aşağı olduqda qapının boşalmasını təmin etmək üçün Gate və Source arasında bir rezistora ehtiyac var, əks halda cihaz sönməyəcək.

Addım 5: Dövrə

Saatdan (INT) kəsilmə xətti normal olaraq üzür və həyəcan sönəndə yerə (saat daxilində) qoşulur. 1M rezistoru, həyəcanı gözləyərkən bu xətti yuxarı çəkir.

U1 inverter rolunu oynayır, çünki həyəcan sönəndə röleyi açmaq üçün aktiv yüksəkliyə ehtiyacımız var. Saat çıxışının əksinə. Bu o deməkdir ki, U1 həmişə gözləmə rejimindədir və batareyaya daimi boşalma gətirir. Xoşbəxtlikdən, bu cərəyanı məhdudlaşdırmaq üçün çox böyük bir R1 rezistorundan istifadə edə bilərik. Simulyasiyalar bunun bir neçə Qohuma qədər ola biləcəyini göstərdi! Yerli mağazamda yalnız 10M rezistor var idi, buna görə də 5 -ni ardıcıl olaraq istifadə etdim. Kitabımda 250na kifayət qədər aşağıdır.

U2, rölin set bobinini gücləndirmək üçün sadə bir keçiddir.

2 diod, röle bobinlərinə enerji kəsildikdə dövrəni qorumaq üçün lazımdır. Maqnit sahəsi çökəcək və bir şeyə zərər verə biləcək bir cərəyan meydana gətirəcək.

Batareyadan çıxan 12V gərginlik bölücü R6 və R7 -ə aparılır. Batareya gərginliyinin izlənilməsi və bildirilməsi üçün mərkəz nöqtəsi nəzarətçinin analoq pinlərindən birinə gedir.

U4, nəzarətçi üçün 5V istehsal etmək üçün yüksək səmərəli bir DC -DC çeviricisidir.

Nəzarətçi başa çatdıqda, Po3 xəttini yüksəldir və U3 -ü işə salır, bu da röleyi söndürür. R4 rezistoru U3 qapısı üçün torpaq yolu təmin edir. MOSFET, tutumlu bir cihazdır və R4, yükün yerə axmasına imkan verir, beləliklə keçid sönə bilər.

Test açarı gücü mikro nəzarət cihazından uzaqlaşdırır və LED -ə yönəldir. Bu, bu dövrəni sınamaq üçün faydalıdır, lakin nəzarətçi kodu proqramlaşdırmaq və sınamaq üçün kompüterə qoşulduqda çox vacibdir. Bağışlayın, amma 2 mənbədən güclə sınamadım!

Sıfırlama düyməsi zəruri bir fikir idi. Onsuz sistem ilk dəfə işə salınanda həyəcan siqnalı verməyin heç bir yolu yoxdur !!!

Addım 6: Dövrə Simulyasiyası

Soldakı simulyasiya sistem boş vəziyyətdə ikən dəyərləri göstərir. Sağda həyəcan aktiv olduqda və kəsmə xətti aşağı çəkildikdə simulyasiya var.

Həqiqi gərginliklər simulyasiya ilə kifayət qədər yaxşı razılaşdı, amma cari çəkilişi təsdiq etmək üçün heç bir yolum yoxdur.

Addım 7: Tikinti və Proqramlaşdırma

Dövrə, sxem sxemini təqribən təqib etmək üçün dar bir zolaqda inşa edilmişdir. Mürəkkəb bir şey yoxdur.

Proqram başladıqdan sonra həyəcanı sıfırlamalıdır. Bu, rölin müəyyən edilmiş bobinindən axını dayandıracaq. Proqram öz işini görə bilər və tamamlandıqdan sonra həyəcan siqnalı verə bilər və Poffu yuxarı çevirərək hər şeyi söndürə bilər.

Xüsusi nəzarətçidən və saatdan asılı olaraq bir proqram kitabxanası qurmalısınız. Bu kitabxana nümunə kodu daxil edəcək.

Dövrəni bağlamadan əvvəl saatın interfeysi və proqramlaşdırılması prototip lövhəsində yoxlanılmalıdır. Arduino və H2-8563 saatı üçün SCL A5-ə, SDA isə A4-ə keçir. Kəsmə dövrədə göstərilən INT -ə gedir.

Arduino üçün test koduna belə bir şey daxil olacaq:

#daxil edin

#daxil et Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// başlamaq üçün tarix və saatı təyin edin. Yalnız saat və ya dəqiqədə həyəcan siqnalları istəsəniz lazım deyil. rtc.setDate (gün, iş günü, ay, əsr, il); rtc.setTime (saat, dəq, saniyə);

// Siqnal qur

rtc.setAlarm (mm, ss, 99, 99); // Min, saat, gün, iş günü, 99 = gözardı et

// Clear alarm rtc.clearAlarm (); }