IOT op batterye: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

As u battery -aangedrewe IOT -projek af en toe werk, gebruik hierdie kring slegs 250nA (dit is 0.00000025 ampère!) Gewoonlik word die meeste batterykrag vermors tussen aktiwiteite. Byvoorbeeld, 'n projek wat elke 10 minute 30 sekondes werk, mors 95% van die batterykapasiteit!

Die meeste mikrobeheerders het 'n lae -krag -bystandmodus, maar hulle benodig steeds krag om die verwerker lewendig te hou; ook enige randapparatuur verbruik krag. Dit verg baie moeite om bystandstroom onder 20-30mA te kry. Hierdie projek is ontwikkel om temperatuur en humiditeit in byekorwe aan te meld. As gevolg van die afgeleë plek, is die batterykrag en 'n selskerm vir die rapportering van data die enigste keuse.

Hierdie stroombaan werk met enige kontroleerder en 12, 5 of 3V krag. Die meeste elektroniese winkels het komponente wat slegs 'n paar dollar kos.

Voorrade

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

Diodes: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Klok: PCF8563 of gelykwaardig vir mikrobeheerder

Relais: EC2-12TNU vir 12V-toevoer

EC2-5TNU vir 5V

EC2-3TNU vir 3V

Krag: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V tot 5V omskakelaar of soos vereis deur mikrobeheerder

Skakelaar: druk kort om terug te stel, SPDT vir toets

Stap 1: Hoe die kring werk

Die kring is redelik eenvoudig:

- 'n Batterij -alarm gaan af en skakel 'n skakelaar

- Krag stroom van die battery na die beheerder wat begin en sy ding doen

-Die beheerder stel die alarm terug

- Skakel dan die skakelaar om af te skakel.

Stap 2: Die klok

Die meeste intydse horlosies moet werk, mits dit versoenbaar is met u beheerder en 'n onderbrekingslyn (Int) het wat aandui wanneer die alarm afgaan.

Afhangende van die spesifieke beheerder en klok, moet u 'n sagtewarebiblioteek installeer.

Stel u kontroleerder en klok op 'n prototipe op en maak seker dat u dit kan programmeer om die tyd in te stel, wanneer die volgende onderbreking moet plaasvind en hoe u 'n onderbreking kan uitvee nadat die alarm afgegaan het. Dit is baie makliker om dit nou te laat werk voordat u die finale bord bou. Sien die laaste stap vir die programmering van notas.

Stap 3: Die skakelaar

Vir die skakelaar gebruik ons 'n vergrendelingsrelais met 2 spoele.

Deur 'n stroom deur die stel spoel te sit, skakel die relais aan. Die stroom hoef slegs ongeveer 12 ms te vloei en kan dan afgeskakel word deur die aflos te laat.

Sit 'n soortgelyke pols deur die reset -spoel om die aflos uit te skakel.

Ons wil 'n grendelrelais hê, sodat ons nie battery gebruik om die aflos gesluit te hou nie. Ons skakel ook die relais aan vanaf hierdie stroombaan en skakel dit af van die beheerder as dit klaar is.

Die projek is gebou vir 'n 12V SLA -battery. Dit is goedkoop (nul soos ek dit al gehad het!) En sal goed doen in die Kanadese winter met 'n klein sonlaaier.

Die kring kan gebou word met 'n 3V -relais met 'n paar AA -batterye. Aangesien die relais 2A by netspanning kan hanteer, kan dit 'n klein muurkrag -eenheid (of 'n tweede relais met 'n groter kapasiteit) vir netaangedrewe toerusting skakel. Maak seker dat alles bo 12V in 'n behoorlik gegronde boks is en goed geïsoleer is.

Stap 4: 2N7000 MOSFET

Hierdie kring gebruik 3 2N7000 verbeterde modus N -kanaal MOSFET's (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) wat as skakelaars gebruik word.

Dit is 'n paar merkwaardige toestelle wat slegs 'n paar dollar kos. Stroom vloei tussen Drain (+) en bron (-) wanneer hekspannings ongeveer 2V oorskry. As dit aan is, is die Bron-Drain-weerstand ongeveer ohm. As dit baie megohm is. Dit is kapasitiewe toestelle, sodat die hekstroom net genoeg is om die toestel te "laai".

'N Weerstand is nodig tussen hek en bron om die hek te laat ontlaai as die hekspanning laag is, anders skakel die toestel nie af nie.

Stap 5: Die stroombaan

Die onderbrekingslyn van die horlosie (INT) dryf normaalweg en word (binne die klok) aan die aarde gekoppel as die alarm afgaan. Die 1M -weerstand trek hierdie lyn hoog as u op die alarm wag.

U1 dien as 'n omskakelaar, aangesien ons 'n aktiewe hoë nodig het om die aflos aan te skakel as die alarm afgaan. Die teenoorgestelde van die klokuitset. Dit beteken dat U1 altyd op standby gelei word en 'n konstante dreinering van die battery veroorsaak. Gelukkig kan ons 'n baie groot weerstand R1 gebruik om hierdie stroom te beperk. Simulasies het getoon dat dit tot verskeie Gohms kan lei! My plaaslike winkel het slegs 10M weerstande, so ek het 5 in serie gebruik. 250na is laag genoeg in my boek.

U2 is 'n eenvoudige skakelaar om die relais se stel spoel aan te dryf.

Die 2 diodes is nodig om die stroombaan te beskerm wanneer die krag na die aflosspoele afgeskakel word. Die magnetiese veld sal ineenstort en 'n stroompiek veroorsaak wat iets kan beskadig.

Die rou 12V van die battery word na 'n spanningsverdeler R6 en R7 geneem. Die middelpunt gaan na een van die analoog penne van die kontroleerder sodat die batteryspanning gemonitor en gerapporteer kan word.

U4 is 'n hoogs doeltreffende DC na DC converter om die 5V vir die kontroleerder te produseer.

As die beheerder klaar is, verhoog die Poff -lyn hoog, wat U3 aanskakel wat die aflos afskakel. Die weerstand R4 bied 'n grondpad vir die hek van U3. Die MOSFET is 'n kapasitiewe toestel en R4 laat die lading na die grond vloei sodat die skakelaar kan afskakel.

Die toetsskakelaar stuur die krag weg van die mikrobeheerder en na 'n LED. Dit is handig om hierdie stroombaan te toets, maar noodsaaklik wanneer die beheerder aan 'n rekenaar gekoppel is om die kode te programmeer en te toets. Jammer, maar ek het nie met krag uit twee bronne getoets nie!

Die reset -knoppie was 'n noodsaaklike nagedagte. Daarsonder is daar geen manier om die alarm te stel die eerste keer dat die stelsel aangeskakel word nie !!!

Stap 6: Kringloop -simulasie

Die simulasie aan die linkerkant toon waardes terwyl die stelsel ledig is. Aan die regterkant is 'n simulasie wanneer die alarm aktief is en die onderbrekingslyn laag trek.

Werklike spannings stem redelik goed ooreen met die simulasie, maar ek kan nie die werklike stroomtrekking bevestig nie.

Stap 7: Konstruksie en programmering

Die stroombaan is in 'n smal strook gebou om die kringdiagram rofweg te volg. Niks ingewikkeld nie.

Sodra die program begin, moet die alarm herstel word. Dit sal die stroomvloei deur die ingestelde spoel van die relais stop. Die program kan sy ding doen en na voltooiing die alarm inskakel en alles afskakel deur Poff hoog te draai.

Afhangende van die spesifieke beheerder en klok, moet u 'n sagtewarebiblioteek installeer. Hierdie biblioteek bevat voorbeeldkode.

Die koppelvlak en die programmering van die horlosie moet op 'n prototipe -bord getoets word voordat die stroombaan bedraad word. Vir die Arduino- en H2-8563-klok gaan SCL na A5 en SDA na A4. Die onderbreking gaan na die INT wat in die kring getoon word.

Vir die Arduino bevat die toetskode iets soos:

#insluit

#sluit Rtc_Pcf8563 rtc in;

rtc.initClock ();

// stel datum en tyd in om te begin. Nie nodig as u slegs alarms per uur of minuut wil hê nie. rtc.setDate (dag, weeksdag, maand, eeu, jaar); rtc.setTime (uur, min, sek);

// Stel alarm

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, uur, dag, weekdag, 99 = ignoreer

// Verwyder alarm rtc.clearAlarm (); }