IOT המופעל באמצעות סוללה: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

אם פרויקט IOT המופעל על ידי הסוללות פועל לסירוגין מעגל זה משתמש רק ב- 250nA (כלומר 0.00000025 אמפר!) כשהוא סרק. בדרך כלל רוב הסוללה מבוזבזת בין פעילות. לדוגמה, פרויקט שפועל 30 שניות כל 10 דקות מבזבז 95% מקיבולת הסוללה!

לרוב בקרי המיקרו יש מצב המתנה של צריכת חשמל נמוכה אך הם עדיין זקוקים לחשמל בכדי לשמור על המעבד בחיים, גם כל ציוד היקפי יצרוך חשמל. נדרש מאמץ רב כדי לקבל זרם המתנה מתחת ל 20-30mA. פרויקט זה פותח כדי לדווח על טמפרטורה ולחות בכוורות דבורים. בגלל עוצמת הסוללה במיקום המרוחק ומגן תא לדיווח נתונים כאשר הבחירה היחידה.

מעגל זה יעבוד עם כל בקר והספק 12, 5 או 3V. ברוב חנויות האלקטרוניקה יהיו הרכיבים שעולים רק כמה דולרים.

אספקה

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

דיודות: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

שעון: PCF8563 או שווה ערך למיקרו -בקר

ממסר: EC2-12TNU לאספקת 12V

EC2-5TNU עבור 5V

EC2-3TNU עבור 3V

הספק: OKI-78SR-5/1.5-W36-C ממיר 12V ל 5V או כנדרש על ידי מיקרו-בקר

מתג: לחיצה רגעית לאיפוס, SPDT לבדיקה

שלב 1: כיצד פועל המעגל

המעגל די פשוט:

- אזעקה המופעלת באמצעות סוללה מופעלת ונותנת מתג

- הכוח זורם מהסוללה לבקר שמתניע ועושה את שלו

הבקר מאפס את האזעקה

- ואז זורק את המתג לכיבוי.

שלב 2: השעון

רוב השעונים בזמן אמת צריכים לפעול בתנאי שהם תואמים לבקר שלך ובעלי קו הפסקה (Int) שמסביר מתי האזעקה מופעלת.

בהתאם לבקר ולשעון המסוים, יהיה עליך להתקין ספריית תוכנה.

אנא הגדר את הבקר ואת השעון על לוח אב טיפוס וודא שאתה יכול לתכנת אותו לקבוע את השעה, מתי אמורה להתרחש ההפסקה הבאה וכיצד לנקות הפרעה לאחר שהאזעקה פעלה. הרבה יותר קל לגרום לזה לעבוד עכשיו לפני בניית הלוח הסופי. עיין בשלב האחרון להערות תכנות.

שלב 3: המתג

עבור המתג אנו משתמשים בממסר נעילה עם 2 סלילים.

הכנסת זרם דרך הסליל המוגדר מפעילה את הממסר. הזרם רק צריך לזרום במשך כ 12 ms ואז ניתן לכבות אותו ולהשאיר את הממסר דולק.

העביר דופק דומה דרך סליל האיפוס כדי לכבות את הממסר.

אנחנו רוצים ממסר נעילה כדי שלא נשתמש בסוללה כדי לשמור על הממסר סגור. כמו כן, אנו מפעילים את הממסר "מופעל" ממעגל זה ומכבים אותו "מבטל" מהבקר כאשר הוא מסתיים.

הפרויקט נבנה עבור סוללת 12V SLA. אלה זולים (אפס כפי שכבר היה לי!) ויסתדרו בחורף הקנדי עם מטען סולארי קטן.

ניתן לבנות את המעגל עם ממסר 3V באמצעות כמה סוללות AA. מכיוון שהממסר יתמודד עם 2A במתח החשמל הוא יכול להחליף יחידת חשמל קטנה בקיר (או ממסר קיבולת שנייה גדול יותר) לציוד המונע על חשמל. רק וודא שהכל מעל 12V נמצא בקופסה מקורקעת כראוי ומבודדת היטב.

שלב 4: 2N7000 MOSFET

מעגל זה משתמש ב- 3 2N7000 מצב משופר של ערוצי NOSFETs (טרנזיסטור אפקט שדה מוליך למחצה מתכת תחמוצת) המשמשים כמתגים.

בעלות של כמה דולרים אלה מכשירים די יוצאי דופן. הזרם זורם בין ניקוז (+) למקור (-) כאשר מתח השער עולה על 2V. כאשר הוא "מופעל" ההתנגדות ל- Source-Drain היא אוהם בערך. כבוי הרבה מגוהם. אלה הם מכשירים קיבוליים כך שזרם השער מספיק בדיוק כדי "להטעין" את המכשיר.

יש צורך בנגד בין השער למקור כדי לאפשר לשער לפרוק כאשר מתח השער נמוך, אחרת המכשיר לא יכבה.

שלב 5: המעגל

קו ההפרעה מהשעון (INT) צף בדרך כלל ומחובר (בתוך השעון) לקרקע כאשר האזעקה מופעלת. הנגד 1M מושך את הקו הזה גבוה כאשר מחכים לאזעקה.

U1 משמש כממיר מכיוון שאנו זקוקים לשיא פעיל כדי להפעיל את הממסר כאשר האזעקה מופעלת. ההפך מפלט השעון. המשמעות היא ש- U1 תמיד מתנהל במצב המתנה ומוריד ניקוז מתמיד על הסוללה. למרבה המזל, אנו יכולים להשתמש בנגד גדול מאוד R1 כדי להגביל את הזרם הזה. סימולציות הראו שזה יכול להיות עד כמה גוהמס! בחנות המקומית שלי היו רק נגדים של 10M אז השתמשתי ב- 5 בסדרות. 250na נמוך מספיק בספר שלי.

U2 הוא מתג פשוט להפעלת הסליל המוגדר של הממסר.

2 הדיודות נחוצות כדי להגן על המעגל כאשר הכוח לסלילי הממסר כבוי. השדה המגנטי יתמוטט ויגרום לזינוק הנוכחי שעלול לפגוע במשהו.

12V הגולמי מהסוללה מועבר למחיצת מתח R6 ו- R7. נקודת המרכז עוברת לאחד מהסיכות האנלוגיות של הבקר כך שניתן לעקוב ולדווח על מתח הסוללה.

U4 הוא ממיר DC ל DC יעיל במיוחד לייצור 5V לבקר.

כאשר הבקר סיים הוא מעלה את קו ה- Poff גבוה אשר מדליק את U3 שמכבה את הממסר. הנגד R4 מספק נתיב קרקע לשער U3. ה- MOSFET הוא מכשיר קיבולי ו- R4 מאפשר למטען לזרום לקרקע כך שהמתג יכול להיכבות.

מתג הבדיקה מפנה את החשמל מבקר המיקרו ולנורת LED. זה שימושי לבדיקת מעגל זה אך חיוני כאשר הבקר מחובר למחשב לתכנות ובדיקת הקוד. מצטער, אבל לא בדקתי בכוח משני מקורות!

כפתור הלחיצה על האיפוס היה מחשבה נוספת הכרחית. בלי זה אין דרך להגדיר את האזעקה בפעם הראשונה שהמערכת מופעלת !!!

שלב 6: הדמיית מעגלים

הסימולציה בצד שמאל מציגה ערכים כשהמערכת לא פעילה. מימין הדמיה כאשר האזעקה פעילה וקו ההפרעה נמשך נמוך.

המתחים בפועל הסכימו היטב עם הסימולציה אך אין לי דרך לאשר את הגרל הנוכחי בפועל.

שלב 7: בנייה ותכנות

המעגל נבנה ברצועה צרה בכדי לעקוב באופן גס אחר תרשים המעגלים. שום דבר מסובך.

ברגע שהתוכנית מתחילה היא אמורה לאפס את האזעקה. זה יעצור את זרימת הזרם דרך הסליל המוגדר של הממסר. התוכנית יכולה לעשות את שלה ובסיומה להגדיר את האזעקה ולכבות הכל על ידי הפעלת Poff גבוה.

בהתאם לבקר ולשעון המסוים, יהיה עליך להתקין ספריית תוכנה. ספרייה זו תכלול קוד לדוגמה.

יש לבדוק את הממשק ותכנות השעון על לוח אב טיפוס לפני חיווט המעגל. עבור שעון Arduino ו- H2-8563 SCL עובר ל- A5 ו- SDA ל- A4. ה- Interrupt עובר ל- INT המוצג במעגל.

עבור Arduino קוד הבדיקה יכלול משהו כמו:

#לִכלוֹל

#כלול Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// הגדר תאריך ושעה להתחלת העבודה. לא הכרחי אם אתה רוצה אזעקות רק בשעה או בדקה. rtc.setDate (יום, יום חול, חודש, מאה, שנה); rtc.setTime (שעות, דקות, שניות);

// הגדר אזעקה

rtc.setAlarm (מ מ, ח, 99, 99); // דקות, שעה, יום, יום חול, 99 = התעלמות

// נקה אזעקה rtc.clearAlarm (); }