Pinapatakbo ng Baterya IOT: 7 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kung ang pagpapatakbo ng baterya ng IOT na proyekto ay nagpapatakbo nang paulit-ulit na gumagalaw ang circuit na ito sa 250nA lamang (iyon ay 0.00000025 amps!) Kapag walang ginagawa. Karaniwan ang karamihan sa lakas ng baterya ay nasasayang sa pagitan ng aktibidad. Halimbawa, ang isang proyekto na nagpapatakbo ng 30 segundo bawat 10 minuto ay nag-aaksaya ng 95% ng kapasidad ng baterya!

Karamihan sa mga micro controler ay may mababang power standby mode ngunit kailangan pa rin nila ng lakas upang panatilihing buhay ang processor, gayundin ang anumang mga peripheral ay gugugol ng lakas. Kailangan ng maraming pagsisikap upang makakuha ng standby kasalukuyang sa ibaba 20-30mA. Ang proyektong ito ay binuo upang iulat ang temperatura at halumigmig sa mga pantal ng bubuyog. Dahil sa remote na lokasyon ng lakas ng baterya at isang kalasag ng cell para sa pag-uulat ng data kung saan ang tanging pagpipilian.

Ang circuit na ito ay gagana sa anumang controller at 12, 5 o 3V na lakas. Karamihan sa mga elektronikong tindahan ay magkakaroon ng mga sangkap na nagkakahalaga lamang ng ilang dolyar.

Mga gamit

Mga resistorista: 2x1K, 3x10K, 1x470K, 2x1M, 5x10M

Mga Diode: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Clock: PCF8563 o equivqlent para sa microcontroller

Relay: EC2-12TNU para sa 12V supply

EC2-5TNU para sa 5V

EC2-3TNU para sa 3V

Lakas: OKI-78SR-5 / 1.5-W36-C 12V hanggang 5V Converter o kung kinakailangan ng microcontroller

Lumipat: Pansamantalang pindutin para sa pag-reset, SPDT para sa pagsubok

Hakbang 1: Paano Gumagana ang Circuit

Ang circuit ay medyo simple:

- Ang isang alarma na pinapatakbo ng baterya ay papatay at magtapon ng isang switch

- Ang daloy ng kuryente mula sa baterya patungo sa controller na nagsisimula at ginagawa ang bagay nito

-Nag-reset ng controller ang alarma

- Pagkatapos ay itinapon ang switch sa power off.

Hakbang 2: Ang Clock

Karamihan sa mga real time na orasan ay dapat gumana sa kondisyon na tugma ang mga ito sa iyong controller at magkaroon ng isang makagambala (Int) na linya na nagsasabi kapag pumapatay ang alarma.

Nakasalalay sa partikular na controller at orasan kakailanganin mong mag-install ng isang library ng software.

Mangyaring i-set up ang iyong Controller at orasan sa isang prototype board at tiyakin na maaari mong i-program ito upang maitakda ang oras, kung kailan dapat mangyari ang susunod na pagkagambala at kung paano i-clear ang isang nakakagambala pagkatapos ng alarma na nawala. Mas madali itong gawin ngayon bago itayo ang panghuling board. Tingnan ang huling hakbang para sa mga tala ng programa.

Hakbang 3: Ang Lumipat

Para sa switch gumagamit kami ng isang latching relay na may 2 coil.

Ang paglalagay ng isang kasalukuyang sa pamamagitan ng set ng coil ay nagpapasara sa relay. Ang kasalukuyang kailangan lamang na dumaloy para sa halos 12ms at pagkatapos ay maaaring masara na iwan ang relay sa.

Maglagay ng isang katulad na pulso sa pamamagitan ng pag-reset ng likaw upang i-off ang relay.

Gusto namin ng isang latching relay kaya hindi kami gumagamit ng lakas ng baterya upang mapanatili ang pagsara ng relay. Gayundin, pinapagana namin ang relay na "on" mula sa circuit na ito at pinapagana ito "off" mula sa controller kapag natapos na ito.

Ang proyekto ay itinayo para sa isang 12V SLA na baterya. Ang mga ito ay mura (zero tulad ng mayroon na ako!) At gagana nang maayos sa taglamig ng Canada na may isang maliit na solar charger.

Ang circuit ay maaaring binuo gamit ang isang 3V relay gamit ang isang pares ng mga baterya ng AA. Dahil ang relay ay hahawak ng 2A sa mains boltahe maaari itong lumipat ng isang maliit na yunit ng kuryente sa dingding (o isang pangalawang mas malaking kapasidad na relay) para sa kagamitan na pinapatakbo ng mains. Tiyaking ang lahat ng higit sa 12V ay nasa isang maayos na may lupa na kahon at maayos na insulated.

Hakbang 4: 2N7000 MOSFET

Gumagamit ang circuit na ito ng 3 2N7000 pinahusay na mode N channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) na ginamit bilang switch.

Nagkakahalaga lamang ng isang pares ng mga dolyar ang mga ito ay lubos na kapansin-pansin na mga aparato. Mga kasalukuyang daloy sa pagitan ng Drain (+) at pinagmulan (-) kapag ang mga voltages ng gate ay lumampas sa halos 2V. Kapag "on" ang paglaban ng Source-Drain ay isang ohm o higit pa. Kapag naka-off ang maraming mga megohmes. Ang mga ito ay capacitive device kaya't ang kasalukuyang gate ay sapat lamang upang "singilin" ang aparato.

Kailangan ng isang risistor sa pagitan ng Gate at Pinagmulan upang payagan ang gate na maalis kapag mababa ang boltahe ng Gate, kung hindi man ay hindi papatayin ang aparato.

Hakbang 5: Ang Circuit

Ang linya ng nakakagambala mula sa orasan (INT) ay normal na lumulutang at konektado (sa loob ng orasan) patungo sa lupa kapag pumapatay ang alarma. Ang 1M risistor ay mahila ang linya na ito nang naghihintay para sa alarma.

Ang U1 ay gumaganap bilang isang inverter dahil kailangan namin ng isang aktibong mataas upang i-on ang relay kapag ang alarma ay napapatay. Ang kabaligtaran ng output ng orasan. Nangangahulugan ito na ang U1 ay palaging nagsasagawa ng standby at naglalagay ng isang pare-pareho ang pag-alisan ng baterya. Sa kasamaang palad, maaari naming gamitin ang isang napakalaking risistor R1 upang limitahan ang kasalukuyang ito. Ipinakita ng mga simulation na maaaring hanggang sa maraming mga Gohm! Ang aking lokal na tindahan ay mayroon lamang 10M resistors kaya gumamit ako ng 5 sa serye. Ang 250na ay sapat na mababa sa aking libro.

Ang U2 ay isang simpleng switch upang mapagana ang set ng coil ng relay.

Ang 2 diode ay kinakailangan upang maprotektahan ang circuit kapag ang kapangyarihan sa mga coil ng relay ay naka-patay. Ang magnetic field ay babagsak at mag-uudyok ng isang kasalukuyang spike na maaaring makapinsala sa isang bagay.

Ang hilaw na 12V mula sa baterya ay dadalhin sa isang voltage divider R6 at R7. Ang center point ay pupunta sa isa sa mga analogue pin ng tagapamahala upang ang boltahe ng baterya ay maaaring subaybayan at maiulat.

Ang U4 ay isang lubos na mahusay na DC sa DC converter upang makabuo ng 5V para sa controller.

Kapag natapos na ng controller ay itinaas nito ang linya ng Poff na mataas na binubuksan ang U3 na pinapatay ang relay. Ang risistor R4 ay nagbibigay ng isang landas sa lupa para sa gate ng U3. Ang MOSFET ay isang capacitive device at pinapayagan ng R4 na dumaloy ang singil sa lupa upang ang switch ay maaaring patayin.

Ang switch ng pagsubok ay nagdidirekta ng kuryente na malayo sa micro controller at sa isang LED. Kapaki-pakinabang ito para sa pagsubok sa circuit na ito ngunit mahalaga kung ang controller ay naka-attach sa isang computer para sa pag-program at pagsubok sa code. Paumanhin, ngunit hindi ako sumubok nang may lakas mula sa 2 mapagkukunan!

Ang pindutan ng pag-reset ng push ay isang kinakailangang pag-isipan. Kung wala ito walang paraan upang maitakda ang alarma sa unang pagkakataon na pinalakas ang system !!!

Hakbang 6: Circulate Simulation

Ang simulation sa kaliwa ay nagpapakita ng mga halaga habang ang system ay idle. Sa kanan ay isang simulation kapag ang alarma ay aktibo at ang makagambala linya ay nakuha mababa.

Ang mga tunay na boltahe ay sumang-ayon nang makatuwiran nang maayos sa simulation ngunit wala akong paraan upang kumpirmahin ang aktwal na kasalukuyang gumuhit.

Hakbang 7: Konstruksiyon at Programming

Ang circuit ay itinayo sa isang makitid na strip upang halos sundin ang circuit diagram. Walang kumplikado.

Sa sandaling magsimula ang programa dapat itong i-reset ang alarma. Ititigil nito ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng itinakdang coil ng relay. Maaaring gawin ng programa ang bagay nito at sa pagkumpleto ay itakda ang alarma at patayin ang lahat sa pamamagitan ng pag-taas ng Poff.

Nakasalalay sa partikular na controller at orasan kakailanganin mong mag-install ng isang library ng software. Magsasama ang library na ito ng sample code.

Ang interface at pagprograma ng orasan ay dapat na masubukan sa isang prototype board bago magkabit ng circuit. Para sa Arduino at H2-8563 na orasan ang SCL ay papunta sa A5 at SDA sa A4. Ang Nakagambala ay pupunta sa INT na ipinapakita sa circuit.

Para sa Arduino ang test code ay magsasama ng isang bagay tulad ng:

# isama

# isama ang Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// itinakda ang petsa at oras upang magsimula. Hindi kinakailangan kung nais mo lamang ang mga alarma sa oras o minuto. rtc.setDate (araw, araw ng linggo, buwan, siglo, taon); rtc.setTime (hr, min, sec);

// Itakda ang alarma

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Min, hour, day, weekday, 99 = huwag pansinin

// Clear alarm rtc.clearAlarm (); }