IOT باتری: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

اگر پروژه IOT با باتری شما به صورت متناوب کار می کند ، این مدار در حالت آماده به کار فقط از 250nA (که 0.00000025 آمپر است!) استفاده می کند. به طور معمول بیشتر انرژی باتری بین فعالیت ها هدر می رود. به عنوان مثال ، پروژه ای که هر 10 دقیقه 30 ثانیه کار می کند ، 95 درصد از ظرفیت باتری را هدر می دهد!

اکثر کنترلرهای میکرو دارای حالت آماده به کار کم هستند اما برای زنده نگه داشتن پردازنده به برق احتیاج دارند ، همچنین هر وسیله جانبی نیز مصرف برق خواهد داشت. برای دستیابی به جریان آماده به کار زیر 20-30 میلی آمپر تلاش زیادی لازم است. این پروژه به منظور گزارش دما و رطوبت در کندوهای زنبور عسل تهیه شده است. به دلیل قدرت باتری از راه دور و محافظ سلولی برای گزارش داده ها که تنها انتخاب است.

این مدار با هر کنترلر و قدرت 12 ، 5 یا 3 ولت کار می کند. اکثر فروشگاه های الکترونیکی دارای قطعاتی هستند که فقط چند دلار هزینه دارند.

تدارکات

مقاومت ها: 2x1K ، 3x10K ، 1x470K ، 2x1M ، 5x10M

دیودها: 2x1N4148 ، 1xLED

ماسفت: 3x2N7000

ساعت: PCF8563 یا معادل میکروکنترلر

رله: EC2-12TNU برای منبع تغذیه 12 ولت

EC2-5TNU برای 5 ولت

EC2-3TNU برای 3 ولت

قدرت: مبدل OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V به 5V یا طبق نیاز میکروکنترلر

سوئیچ: فشار لحظه ای برای تنظیم مجدد ، SPDT برای آزمایش

مرحله 1: نحوه عملکرد مدار

مدار بسیار ساده است:

- زنگ هشدار باتری خاموش می شود و سوئیچ را پرتاب می کند

- جریان برق از باتری به کنترلر می رود که راه اندازی می شود و کار خود را انجام می دهد

کنترل کننده زنگ هشدار را تنظیم مجدد می کند

- سپس سوئیچ را خاموش می کند.

مرحله 2: ساعت

اکثر ساعتهای زمان واقعی باید کار کنند به شرطی که با کنترلر شما سازگار باشند و دارای خط وقفه (Int) باشند که زمان خاموش شدن زنگ را اعلام می کند.

بسته به کنترل کننده و ساعت خاص ، باید یک کتابخانه نرم افزاری را نصب کنید.

لطفاً کنترلر و ساعت خود را بر روی یک برد اولیه قرار دهید و مطمئن شوید که می توانید آن را برای تنظیم زمان ، زمان وقوع وقفه بعدی و نحوه پاک کردن وقفه پس از خاموش شدن زنگ هشدار دهید. خیلی راحت تر می توانید این کار را قبل از ساخت تخته نهایی انجام دهید. برای یادداشت های برنامه نویسی به آخرین مرحله مراجعه کنید.

مرحله 3: سوئیچ

برای سوئیچ ما از یک رله چفت و بست با 2 سیم پیچ استفاده می کنیم.

قرار دادن جریان در سیم پیچ تنظیم شده ، رله را روشن می کند. جریان فقط باید حدود 12 میلی ثانیه جریان یابد و سپس می تواند با روشن شدن رله خاموش شود.

یک پالس مشابه را در سیم پیچ تنظیم مجدد قرار دهید تا رله خاموش شود.

ما یک رله قفل می خواهیم بنابراین از برق باتری برای بسته نگه داشتن رله استفاده نمی کنیم. همچنین ، ما رله را از این مدار "روشن" می کنیم و پس از اتمام ، آن را از کنترلر "خاموش" می کنیم.

این پروژه برای یک باتری 12 ولت SLA ساخته شده است. اینها ارزان هستند (صفر همانطور که قبلاً داشتم!) و در زمستان کانادا با یک شارژر خورشیدی کوچک خوب عمل می کنند.

این مدار می تواند با یک رله 3 ولت با استفاده از چند باتری AA ساخته شود. از آنجا که رله 2A را در ولتاژ اصلی کنترل می کند ، می تواند یک واحد قدرت کوچک دیواری (یا دومین رله با ظرفیت بیشتر) را برای تجهیزات اصلی تغذیه کند. فقط مطمئن شوید که همه چیز بیش از 12 ولت در یک جعبه مناسب و دارای عایق بندی مناسب قرار دارد.

مرحله 4: ماسفت 2N7000

این مدار از 3 MOSFET کانالی N 2 حالت پیشرفته 2N7000 (ترانزیستور اثر نیمه هادی فلزی اکسید) به عنوان سوئیچ استفاده می کند.

این دستگاه ها فقط چند دلار هزینه دارند که دستگاه های بسیار قابل توجهی هستند. هنگامی که ولتاژ دروازه از 2 ولت بیشتر شود ، جریان بین Drain (+) و منبع (-) جریان می یابد. هنگامی که "روشن" مقاومت منبع-تخلیه اهم یا بیشتر است. هنگامی که خاموش بسیاری از megohmes. اینها دستگاه های خازنی هستند بنابراین جریان دروازه فقط برای "شارژ" دستگاه کافی است.

یک مقاومت بین Gate و Source مورد نیاز است تا در صورت پایین بودن ولتاژ Gate ، گیت تخلیه شود ، در غیر این صورت دستگاه خاموش نمی شود.

مرحله 5: مدار

خط وقفه از ساعت (INT) معمولاً شناور است و هنگامی که زنگ ساعت به صدا در می آید (داخل ساعت) به زمین متصل می شود. هنگامی که منتظر زنگ هشدار هستید ، مقاومت 1M این خط را بالا می کشد.

U1 به عنوان یک اینورتر عمل می کند زیرا ما برای فعال کردن رله در هنگام خاموش شدن زنگ به یک high high نیاز داریم. برعکس خروجی ساعت. این بدان معناست که U1 همیشه در حالت آماده به کار است و تخلیه ثابت باتری را ایجاد می کند. خوشبختانه ما می توانیم از یک مقاومت بسیار بزرگ R1 برای محدود کردن این جریان استفاده کنیم. شبیه سازی ها نشان داد که این می تواند تا چند گام باشد! فروشگاه محلی من فقط 10M مقاومت داشت ، بنابراین من از 5 سری استفاده کردم. 250na در کتاب من به اندازه کافی کم است.

U2 یک کلید ساده برای تغذیه سیم پیچ تنظیم شده رله است.

هنگامی که برق سیم پیچ های رله خاموش است ، 2 دیود برای محافظت از مدار ضروری است. میدان مغناطیسی فرو می ریزد و یک جهش فعلی را ایجاد می کند که می تواند به چیزی آسیب برساند.

12 ولت خام باتری به تقسیم کننده ولتاژ R6 و R7 منتقل می شود. نقطه مرکزی به یکی از پین های آنالوگ کنترل کننده می رود تا ولتاژ باتری کنترل و گزارش شود.

U4 یک مبدل DC به DC بسیار کارآمد برای تولید 5 ولت برای کنترل است.

هنگامی که کنترل کننده به پایان رسید خط Poff را بالا می برد که U3 را روشن می کند و رله را خاموش می کند. مقاومت R4 یک مسیر زمینی برای دروازه U3 فراهم می کند. MOSFET یک دستگاه خازنی است و R4 اجازه می دهد تا شارژ به زمین منتقل شود تا سوئیچ خاموش شود.

سوئیچ تست قدرت را از میکرو کنترلر به یک LED هدایت می کند. این برای آزمایش این مدار مفید است اما وقتی کنترل کننده برای برنامه نویسی و آزمایش کد به کامپیوتر متصل است بسیار مهم است. با عرض پوزش ، اما من با قدرت از 2 منبع آزمایش نکردم!

دکمه تنظیم مجدد یک تفکر ضروری بود. بدون آن راهی برای تنظیم زنگ هشدار در اولین بار روشن شدن سیستم وجود ندارد !!!

مرحله 6: شبیه سازی مدار

شبیه سازی در سمت چپ در حالی که سیستم بیکار است مقادیر را نشان می دهد. در سمت راست یک شبیه سازی زمانی است که زنگ هشدار فعال است و خط وقفه به پایین کشیده شده است.

ولتاژهای واقعی با شبیه سازی به خوبی منطبق هستند ، اما راهی برای تأیید کشش فعلی ندارم.

مرحله 7: ساخت و برنامه نویسی

مدار در یک نوار باریک ساخته شده است تا تقریباً نمودار مدار را دنبال کند. هیچ چیز پیچیده ای نیست

به محض شروع برنامه ، باید زنگ هشدار را تنظیم مجدد کند. با این کار جریان جاری در سیم پیچ تنظیم شده رله متوقف می شود. این برنامه می تواند کار خود را انجام دهد و پس از اتمام زنگ هشدار را تنظیم کرده و همه چیز را با چرخاندن Poff بالا خاموش کنید.

بسته به کنترل کننده و ساعت خاص ، باید یک کتابخانه نرم افزاری را نصب کنید. این کتابخانه شامل کد نمونه خواهد بود.

رابط کاربری و برنامه نویسی ساعت باید قبل از سیم کشی مدار روی یک برد اولیه آزمایش شود. برای Arduino و H2-8563 ساعت SCL به A5 و SDA به A4 می رود. Interrupt به INT نشان داده شده در مدار می رود.

برای آردوینو ، کد تست شامل موارد زیر است:

#عبارتند از

#شامل Rtc_Pcf8563 rtc؛

rtc.initClock ()؛

// تاریخ و زمان شروع را تعیین کنید. اگر فقط زنگ ساعت یا دقیقه می خواهید ، ضروری نیست. rtc.setDate (روز ، روز هفته ، ماه ، قرن ، سال) ؛ rtc.setTime (ساعت ، دقیقه ، ثانیه) ؛

//تنظیم هشدار

rtc.setAlarm (میلی متر ، ساعت ، 99 ، 99) ؛ // حداقل ، ساعت ، روز ، روز هفته ، 99 = نادیده گرفتن

// پاک کردن زنگ هشدار rtc.clearAlarm ()؛ }