Батерейгаар ажилладаг IOT: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Хэрэв таны батерейгаар ажилладаг IOT төсөл үе үе ажилладаг бол энэ хэлхээ нь сул зогсолтын үед зөвхөн 250nA (0.00000025 ампер!) Ашигладаг. Ихэвчлэн ихэнх батерейны хүчийг үйл ажиллагааны хооронд үрдэг. Жишээлбэл, 10 минут тутамд 30 секунд ажилладаг төсөл нь батерейны хүчин чадлын 95% -ийг алддаг!

Ихэнх микро контроллерууд нь бага хүчдэлийн зогсолтын горимтой боловч процессорыг амьд байлгахын тулд тэдэнд хүч хэрэгтэй хэвээр байгаа бөгөөд аливаа дагалдах төхөөрөмжүүд эрчим хүч зарцуулдаг. 20-30 мА-аас доош зогсолтын гүйдэл авахын тулд маш их хүчин чармайлт шаардагдана. Энэхүү төслийг зөгий үүрний температур, чийгшлийн талаар мэдээлэх зорилгоор боловсруулсан болно. Учир нь зайны зайны зай, зайны хамгаалалт, өгөгдлийг мэдээлэх цорын ганц сонголт байдаг.

Энэ хэлхээ нь ямар ч хянагч, 12, 5 эсвэл 3V хүчдэлтэй ажиллах болно. Ихэнх цахим дэлгүүрүүд хэдхэн долларын үнэтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байх болно.

Хангамж

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

Диод: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Цаг: PCF8563 эсвэл микроконтроллерийн эквивалент

Реле: 12V тэжээлийн EC2-12TNU

5V-ийн хувьд EC2-5TNU

3V-ийн хувьд EC2-3TNU

Эрчим хүч: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V-5V хөрвүүлэгч эсвэл микроконтроллерийн шаардлагын дагуу

Шилжүүлэгч: Дахин тохируулахын тулд түр зуур дарна уу, туршилтын хувьд SPDT

Алхам 1: Хэлхээ хэрхэн ажилладаг

Хэлхээ нь маш энгийн:

- Батерейгаар ажилладаг дохиолол унтарч, унтраалга шиддэг

- Эрчим хүч нь батерейгаас асдаг, үүргээ гүйцэтгэдэг хянагч руу урсдаг

-Хянагч дохиоллыг дахин тохируулдаг

- Дараа нь унтраалгыг унтраана.

Алхам 2: Цаг

Бодит цагийн ихэнх цаг нь таны хянагчтай нийцэж, дохиолол хэзээ унтарч байгааг хэлдэг тасалдал (Int) шугамтай байх ёстой.

Тодорхой хянагч, цагнаас хамааран програм хангамжийн санг суулгах шаардлагатай болно.

Хяналт, цагийг прототипийн самбар дээр байрлуулж, дараагийн тасалдал гарах цаг, дохиолол унтарсны дараа тасалдлыг хэрхэн арилгах талаар програмчлах боломжтой эсэхийг шалгаарай. Эцсийн самбарыг бүтээхээс өмнө үүнийг ажиллуулах нь илүү хялбар болно. Тэмдэглэл програмчлах сүүлийн алхамыг үзнэ үү.

Алхам 3: Шилжүүлэгч

Шилжүүлэгчийн хувьд бид 2 ороомогтой түгжих реле ашигладаг.

Тогтсон ороомогоор гүйдэл дамжуулах нь релеийг асаана. Гүйдэл нь ердөө 12 м орчим урсах ёстой бөгөөд дараа нь реле асаалттай байх үед унтрааж болно.

Реле унтраахын тулд ижил төстэй импульсийг дахин тохируулах ороомогоор хийнэ.

Бид түгжигч реле хүсч байгаа тул релейгээ хаалттай байлгахын тулд батерейны хүчийг ашигладаггүй. Түүнчлэн, бид энэ хэлхээнээс релейг "асааж", дууссаны дараа хянагчаас "унтраадаг".

Энэхүү төслийг 12V SLA батерейнд зориулан бүтээжээ. Эдгээр нь хямдхан (надад аль хэдийн байсан шиг тэг!) Бөгөөд жижиг нарны цэнэглэгчээр Канадын өвлийн улиралд сайн ажиллах болно.

Уг хэлхээг 3А реле ашиглан хэд хэдэн АА батерей ашиглан хийж болно. Реле нь 2А сүлжээний хүчдэлд ажиллах тул жижиг хананы тэжээлийн төхөөрөмжийг (эсвэл хоёр дахь том хүчин чадлын реле) сүлжээгээр ажилладаг төхөөрөмжид шилжүүлж болно. 12 В -оос дээш бүх зүйл зөв газардуулагдсан хайрцагт, сайн дулаалгатай байгаа эсэхийг шалгаарай.

Алхам 4: 2N7000 MOSFET

Энэ хэлхээ нь унтраалга болгон ашигладаг 3 2N7000 сайжруулсан горим N суваг MOSFETs (Металл исэл хагас дамжуулагч талбайн эффект транзистор) ашигладаг.

Ердөө хоёр долларын үнэтэй эдгээр нь үнэхээр гайхалтай төхөөрөмжүүд юм. Хаалганы хүчдэл 2В-оос хэтэрсэн үед ус зайлуулах суваг (+) ба эх үүсвэр (-) хоорондох урсгал. "Асаах" үед эх үүсвэр-ус зайлуулах хоолойн эсэргүүцэл нь ойролцоогоор ом юм. Олон megohmes унтраах үед. Эдгээр нь багтаамжийн төхөөрөмж тул хаалганы гүйдэл нь төхөөрөмжийг "цэнэглэхэд" хангалттай юм.

Хаалга ба эх үүсвэрийн хооронд резистор шаардлагатай бөгөөд хаалганы хүчдэл багатай үед хаалгыг гадагшлуулах боломжтой, эс тэгвээс төхөөрөмж унтрахгүй.

Алхам 5: Хэлхээ

Цаг (INT) -аас тасалдсан шугам нь ихэвчлэн хөвж, сэрүүлэг дуугарахад газар руу холбогддог. 1M резистор нь сэрүүлгийг хүлээж байх үед энэ шугамыг өндөрт татдаг.

U1 нь инвертерийн үүргийг гүйцэтгэдэг тул дохиолол унтрах үед реле асаахад идэвхтэй өндөр хэрэгтэй болно. Цагийн гаралтын эсрэг тал. Энэ нь U1 нь зогсолтын горимд ажилладаг бөгөөд батерейны цэнэгийг байнга алддаг гэсэн үг юм. Аз болоход бид энэ гүйдлийг хязгаарлахын тулд маш том резистор R1 ашиглаж болно. Симуляци нь энэ нь хэд хэдэн Гохм хүртэл байж болохыг харуулсан! Миний орон нутгийн дэлгүүрт ердөө 10М резистор байсан тул би 5 цувралаар ашигласан. Миний номонд 250на хангалттай бага байна.

U2 нь релений тогтоосон ороомогыг асаах энгийн унтраалга юм.

Релений ороомгийн хүчийг унтраасан үед хэлхээг хамгаалахын тулд 2 диод шаардлагатай. Соронзон орон нурж, ямар нэгэн зүйлийг гэмтээж болзошгүй одоогийн үсрэлтийг өдөөх болно.

Батерейгаас 12V түүхий эдийг R6 ба R7 хүчдэл хуваагч руу авдаг. Төв цэг нь хянагчийн аналог тээглүүрүүдийн нэг рүү ордог тул батерейны хүчдэлийг хянах, мэдээлэх боломжтой.

U4 нь хянагчийн 5V -ийг үйлдвэрлэх өндөр үр ашигтай DC -DC хөрвүүлэгч юм.

Хянагч дууссаны дараа Poff шугамыг дээшлүүлж U3 -ийг асааж реле унтраадаг. R4 резистор нь U3 хаалганы үндсэн замыг өгдөг. MOSFET нь багтаамжийн төхөөрөмж бөгөөд R4 нь цэнэгийг газарт дамжуулах боломжийг олгодог тул унтраалгыг унтрааж болно.

Туршилтын унтраалга нь хүчийг микро хянагч болон LED руу чиглүүлдэг. Энэ нь энэ хэлхээг туршихад тустай боловч кодыг програмчлах, туршихын тулд хянагчийг компьютерт холбосон тохиолдолд маш чухал юм. Уучлаарай, гэхдээ би 2 эх сурвалжийн хүчээр туршиж үзээгүй!

Дахин тохируулах товчлуур нь дараа хийх шаардлагатай зүйл байв. Үүнгүйгээр системийг анх асаахад дохиолол тавих боломжгүй юм !!!

Алхам 6: Хэлхээний симуляци

Зүүн талд байгаа симуляци нь системийг идэвхгүй байхад утгыг харуулдаг. Баруун талд дохиолол идэвхжиж, тасалдлын шугамыг бага татах үед симуляци байдаг.

Бодит хүчдэл нь симуляцтай нэлээд сайн тохиролцсон боловч одоогийн бодит сугалааг баталгаажуулах арга надад байхгүй.

Алхам 7: Барилга ба програмчлал

Уг хэлхээг схемийн дагуу ойролцоогоор нарийн зурвасаар хийсэн. Ямар ч төвөгтэй зүйл байхгүй.

Хөтөлбөр эхэлмэгц дохиоллыг дахин тохируулах ёстой. Энэ нь релений тогтоосон ороомогоор дамжих урсгалыг зогсоох болно. Хөтөлбөр нь үүнийг хийх боломжтой бөгөөд дууссаны дараа сэрүүлгээ тавьж, Поффыг өндөр болгосноор бүх зүйлийг унтрааж болно.

Тодорхой хянагч, цагнаас хамааран програм хангамжийн санг суулгах шаардлагатай болно. Энэ номын санд дээжийн код оруулах болно.

Цахилгаан хэлхээг холбохын өмнө цагны интерфэйс ба програмчлалыг прототипийн самбар дээр туршиж үзэх шаардлагатай. Arduino болон H2-8563 цагны хувьд SCL нь A5, SDA нь A4 руу шилждэг. Тасалдал нь хэлхээнд үзүүлсэн INT руу очно.

Arduino -ийн хувьд туршилтын код дараахь зүйлийг агуулна.

#оруулах

#Rtc_Pcf8563 rtc оруулах;

rtc.initClock ();

// эхлэх огноо, цагийг тохируулна уу. Хэрэв та зөвхөн цаг, минутанд сэрүүлэг өгөхийг хүсвэл энэ шаардлагагүй. rtc.setDate (өдөр, ажлын өдөр, сар, зуун, жил); rtc.setTime (цаг, мин, сек);

// Сэрүүлэг тавих

rtc.setAlarm (мм, цаг, 99, 99); // Мин, цаг, өдөр, ажлын өдөр, 99 = үл тоомсорлох

// Clear alarm rtc.clearAlarm (); }