IOT: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Ако вашият IOT проект работи с прекъсвания, тази схема използва само 250nA (това е 0,00000025 ампера!), Когато е на празен ход. Обикновено по -голямата част от енергията на батерията се изразходва между дейностите. Например, проект, който работи 30 секунди на всеки 10 минути, губи 95% от капацитета на батерията!

Повечето микроконтролери имат режим на готовност с ниска мощност, но те все още се нуждаят от захранване, за да поддържат процесора жив, също така всички периферни устройства ще консумират енергия. Необходими са много усилия, за да се намали токът в режим на готовност под 20-30mA. Този проект е разработен за отчитане на температура и влажност в пчелните кошери. Поради отдалеченото местоположение на батерията и клетъчен щит за отчитане на данни, където единственият избор.

Тази схема ще работи с всеки контролер и 12, 5 или 3V захранване. Повечето електронни магазини ще имат компоненти, които струват само няколко долара.

Консумативи

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

Диоди: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

Часовник: PCF8563 или еквивалентен за микроконтролер

Реле: EC2-12TNU за 12V захранване

EC2-5TNU за 5V

EC2-3TNU за 3V

Захранване: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V към 5V конвертор или според изискванията на микроконтролера

Превключвател: Моментно натискане за нулиране, SPDT за тест

Стъпка 1: Как работи веригата

Схемата е доста проста:

- Алармата, работеща от батерия, изгасва и пуска превключвател

- Захранването тече от батерията към контролера, който се стартира и върши работата си

-Контролерът нулира алармата

- След това премества превключвателя, за да изключи захранването.

Стъпка 2: Часовникът

Повечето часовници в реално време трябва да работят, при условие че са съвместими с вашия контролер и имат линия за прекъсване (Int), която показва кога алармата се включва.

В зависимост от конкретния контролер и часовник ще трябва да инсталирате софтуерна библиотека.

МОЛЯ, настройте контролера и часовника си на прототипна платка и се уверете, че можете да го програмирате, за да зададете часа, кога трябва да се случи следващото прекъсване и как да изчистите прекъсване след алармата. Много по -лесно е да накарате това да работи сега, преди да изградите последната дъска. Вижте последната стъпка за програмиране на бележки.

Стъпка 3: Превключвателят

За превключвателя използваме заключващо реле с 2 намотки.

Поставянето на ток през зададената бобина включва релето. Токът трябва да тече само за около 12 ms и след това може да бъде изключен, оставяйки релето включено.

Поставете подобен импулс през бобината за нулиране, за да изключите релето.

Искаме заключващо реле, така че не използваме захранване от батерията, за да поддържаме релето затворено. Също така захранваме релето „включено“от тази верига и го изключваме „изключено“от контролера, когато приключи.

Проектът е построен за 12V SLA батерия. Те са евтини (нула, тъй като вече имах такъв!) И ще се справят добре през канадската зима с малко слънчево зарядно устройство.

Веригата може да бъде изградена с 3V реле, използващо няколко батерии тип АА. Тъй като релето ще работи с 2A при мрежово напрежение, то може да превключи малък стенен захранващ блок (или второ реле с по -голям капацитет) за оборудване, захранвано от мрежата. Просто бъдете сигурни, че всичко над 12V е в правилно заземена кутия и добре изолирана.

Стъпка 4: 2N7000 MOSFET

Тази схема използва 3 2N7000 N канал канала MOSFETs (металооксиден полупроводников полев транзистор), използван като превключватели.

Струват само няколко долара, това са доста забележителни устройства. Токът протича между канализацията (+) и източника (-), когато напрежението на портата надвишава около 2V. Когато е "включено", съпротивлението източник-източник е около ом. Когато изключите много megohmes. Това са капацитивни устройства, така че токът на портата е достатъчно, за да "зареди" устройството.

Необходим е резистор между портата и източника, за да позволи на портата да се разреди, когато напрежението на портата е ниско, в противен случай устройството няма да се изключи.

Стъпка 5: Веригата

Линията на прекъсване от часовника (INT) обикновено плава и е свързана (вътре в часовника) към земята, когато алармата изгасне. Резисторът 1M дърпа тази линия високо, когато чака алармата.

U1 действа като инвертор, тъй като се нуждаем от активен максимум, за да включим релето, когато алармата изгасне. Обратното на часовника. Това означава, че U1 винаги е в режим на готовност и постоянно изтощава батерията. За щастие можем да използваме много голям резистор R1, за да ограничим този ток. Симулациите показаха, че това може да е до няколко Gohms! Моят местен магазин имаше само 10M резистори, така че използвах 5 последователно. 250na е достатъчно ниско в книгата ми.

U2 е прост превключвател за захранване на зададената бобина на релето.

2 -те диода са необходими за защита на веригата, когато захранването на релейните бобини е изключено. Магнитното поле ще се срути и ще предизвика токов скок, който може да повреди нещо.

Суровите 12V от батерията се отвеждат към делител на напрежение R6 и R7. Централната точка отива към един от аналоговите щифтове на контролера, така че напрежението на батерията може да се следи и отчита.

U4 е високоефективен DC към DC преобразувател за производство на 5V за контролера.

Когато контролерът приключи, той повдига високата линия на Poff, която включва U3, което изключва релето. Резисторът R4 осигурява заземен път за порта на U3. MOSFET е капацитивно устройство и R4 позволява на заряда да тече към земята, така че превключвателят може да се изключи.

Тестовият превключвател насочва захранването от микроконтролера към светодиод. Това е полезно за тестване на тази схема, но е от решаващо значение, когато контролерът е свързан към компютър за програмиране и тестване на кода. Съжалявам, но не тествах със захранване от 2 източника!

Бутонът за нулиране е необходим след мисъл. Без него няма начин да настроите алармата при първото включване на системата !!!

Стъпка 6: Симулация на верига

Симулацията вляво показва стойности, докато системата не работи. Вдясно е симулация, когато алармата е активна и линията на прекъсване е изтеглена ниско.

Действителните напрежения се съгласуват сравнително добре със симулацията, но нямам начин да потвърдя действителното текущо теглене.

Стъпка 7: Конструиране и програмиране

Веригата е изградена в тясна лента, за да следва приблизително схемата. Нищо сложно.

Веднага щом програмата стартира, тя трябва да нулира алармата. Това ще спре потока на тока през зададената намотка на релето. Програмата може да свърши своята работа и при завършване зададе алармата и изключи всичко, като завърти Poff високо.

В зависимост от конкретния контролер и часовник ще трябва да инсталирате софтуерна библиотека. Тази библиотека ще включва примерен код.

Интерфейсът и програмирането на часовника трябва да бъдат тествани на прототипна платка преди свързване на веригата. За часовника Arduino и H2-8563 SCL преминава към A5 и SDA към A4. Прекъсването преминава към INT, показан във веригата.

За Arduino тестовият код ще включва нещо като:

#включва

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// задайте дата и час, за да започнете. Не е необходимо, ако искате аларми само за час или минута. rtc.setDate (ден, делничен ден, месец, век, година); rtc.setTime (час, мин, сек);

//Настрой аларма

rtc.setAlarm (mm, hh, 99, 99); // Мин., Час, ден, делничен ден, 99 = игнориране

// Изчистване на алармата rtc.clearAlarm (); }