🔴 👩🏾‍🍳 😑 MySensors उपकरणों के लिए बैटरी पावर ↩️ 🚜 🥚

यह संगीत हमेशा के लिए चलेगा अगर मैं बैटरी (सी) को बदल दूं

यह ओपस स्वायत्त वायरलेस उपकरणों की शक्ति पर मेरे शोध के लिए समर्पित है जो MySensors स्मार्ट होम सिस्टम का हिस्सा हैं।

पहले लिथियम था ...

बल्कि, लिथियम-आयन और लिथियम-पॉलिमर बैटरी।

लंबे समय तक, ये बैटरी एक बॉक्स में जमा हुए पुराने गैजेट्स से होती है। मैंने सोचा - यहाँ यह है, सभी छोटे आकार के माइक्रोकंट्रोलर्स के लिए सार्वभौमिक शक्ति। इसके अलावा, 3.3-4.2V का वोल्टेज AVR, साथ ही साथ सभी प्रकार के ESP और STM के लिए उत्कृष्ट है। विश्वसनीयता के लिए, आप आवश्यक शक्ति के एक एलडीओ स्टेबलाइजर डाल सकते हैं और एमके और पूरे परिधि के लिए एक स्थिर 3.3 प्राप्त कर सकते हैं।

लेकिन जैसा कि यह निकला, सब कुछ इतना अच्छा नहीं है।

बैटरियों को चार्ज करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, उन्हें हटाने योग्य बनाना आवश्यक था, या अपने डिवाइस में एक चार्जिंग मॉड्यूल जोड़ना था, जो बदले में, मामले में अतिरिक्त लागत, आयाम और चार्जिंग छेद देता था। और यह हमेशा उपकरणों को चार्ज करने के लिए सुविधाजनक नहीं होता है, उदाहरण के लिए, खिड़की के बाहर एक मौसम सेंसर।
लिथियम बैटरी (सामान्य रूप में अधिकांश बिजली की आपूर्ति की तरह) कम तापमान पर उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं। सर्दियों में, खिड़की से जुड़े एक मौसम संवेदक में, बैटरी तुरंत ठंढ में डूब गई।
लंबे समय तक संचालन के दौरान, यदि बैटरी वोल्टेज की समय पर निगरानी नहीं की जाती है, तो आप इसे "शून्य" तक, यानी अनुमेय मूल्य से नीचे डिस्चार्ज कर सकते हैं, जो इसे मारने की गारंटी है। इसलिए आपको ओवरडिसचार्ज से सुरक्षा की जरूरत है।
विभिन्न प्रकार के बैटरी के आकार और क्षमता ने समान बाड़ों में उपकरणों की पुनरावृत्ति को सीमित कर दिया। और पुरानी बैटरी के भंडार जल्दी से समाप्त हो गए - परिणामस्वरूप, कहीं न कहीं नया खरीदना आवश्यक था। और, जैसा कि यह निकला, ऐसे बिजली स्रोतों की लागत काफी पैसा निकला और प्रत्येक डिवाइस की लागत में कम से कम $ 2 जोड़ा गया (और चार्जिंग बोर्ड और अधिक को ध्यान में रखते हुए)। इसके अलावा, रिचार्जबिलिटी से कोई अर्थव्यवस्था नहीं थी, क्योंकि अधिकांश स्वायत्त नियंत्रकों ने बहुत कम ऊर्जा खपत की थी और रिचार्जिंग के लिए कई महीनों तक काम कर सकते थे।

NiMH और अन्य AA / AAA बैटरी और भी खराब थीं। उन्हें एक विशेष चार्जर में चार्ज करने की आवश्यकता होती है, उनके पास "मेमोरी इफेक्ट" और शुरू में कम वोल्टेज (1.2-1.3V) होता है, और जब आंतरिक प्रतिरोध में अंतर के कारण श्रृंखला में जुड़ा होता है, तो बैटरी में से एक को दूसरों की तुलना में अधिक डिस्चार्ज किया जा सकता है, जिसके कारण यह हुआ। नुकसान पहुंचा।

और फिर से, लिथियम ...

अब राउंड स्मॉल-साइज़ 3.0 वी लिथियम बैटरी हैं, जिसके पक्ष में मैंने कैप्रीसी और महंगी बैटरी को छोड़ने का फैसला किया।

CR2032 बैटरी का उपयोग बड़ी संख्या में BIOS कंप्यूटर, बिजली के मीटर और अन्य उपकरणों में आरटीसी, घड़ियां, कैलकुलेटर और विभिन्न खिलौनों के साथ किया जाता है। छोटे आयामों और कम कीमत के साथ, उनके पास 3.0V का वोल्टेज है, जो एमके के लिए पर्याप्त है और उनके आयामों के लिए 200-250mA / h की एक सभ्य क्षमता है।

लेकिन फिर, समस्याएं। मामले का तथ्य। ऐसी बैटरी का प्रत्यक्ष प्रवाह केवल 0.4mA है। यदि आप इसे एक उच्च धारा के साथ लोड करते हैं, तो बैटरी वोल्टेज गिर जाएगी, हालांकि तब यह आंशिक रूप से या पूरी तरह से ठीक हो सकती है। एक सामान्य मैसेंसर स्लीप मोड में कई माइक्रोएम्प्स की खपत होती है। लेकिन स्थानांतरण मोड में - पहले से ही लगभग 15-20mA। इसी समय, MySensors लाइब्रेरी के नए संस्करणों में उपकरणों को कई पैकेट भेजने के लिए मजबूर किया जाता है - पिंग, ग्रीटिंग, प्रेजेंटेशन, एक गेटवे या राउटर की खोज करना, जिसके परिणामस्वरूप रेडियो मॉड्यूल का संचालन लंबे, कभी-कभी कई सेकंड में होता है। लगभग 2V के वोल्टेज पर, सस्ते चीनी NRF24L01 विफल होने लगते हैं, और कभी-कभी उन्हें नींद में लाने के लिए भी संभव नहीं होता है () MySensors से स्लीप मोड।

नतीजतन, सब कुछ एक ताजा बैटरी पर किसी तरह काम करता है, लेकिन जैसे ही बैटरी डिस्चार्ज, संचार समस्याएं बढ़ती हैं, रेडियो मॉड्यूल हवा में अधिक बाढ़ शुरू हो जाता है, जिससे बैटरी का निर्वहन बढ़ जाता है। अंत में, वोल्टेज इस बिंदु पर गिर जाता है कि पूरा उपकरण नींद में जाना बंद कर देता है, और तब एक चक्रीय रिबूट तब तक होता है जब तक कि बैटरी पूरी तरह से बाहर नहीं निकल जाती।

निर्माता और बैटरी की "ताजगी" के आधार पर, डिवाइस कुछ दिनों से एक महीने तक काम कर सकता है। यदि आप एलिएक्सप्रेस पर सस्ती बैटरी खरीदते हैं, तो एक लॉटरी है। अधिक क्षमता वाले CR2450 और CR2477 में संक्रमण से थोड़ी बचत होती है, लेकिन वे 0.5 mA से अधिक का करंट लंबे समय तक नहीं दे सकते।

थोड़ी देर के लिए मैंने बूस्ट कन्वर्टर्स के साथ प्रयोग किया , जिससे बैटरी को एमके के लिए सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज को बनाए रखने की अनुमति मिली, ऊर्जा के अंतिम टुकड़ों तक, लेकिन उनके पास एक छोटा, लेकिन गैर-शून्य अर्ध-विद्युत प्रवाह था, जिसने समग्र सेवा जीवन को कम कर दिया।

छोटी उंगलियां - छोटी उंगलियां

यह शांत करने और "उन्नत" चीनी अनुभव को अपनाने का समय है, अपने सभी उपकरणों को तीन एएए (बैटरी शामिल नहीं हैं) से बिजली देने के लिए। लेकिन उन्होंने कम से कम दो 1.5 वोल्ट बैटरी के साथ एक समाधान की तलाश करने का फैसला किया।

मैं एक बढ़ती स्टेबलाइजर NCP1400 के साथ इस तरह की योजना पर रुका :

दो श्रृंखला से जुड़े क्षारीय एएए बैटरी शुरू में उत्पादन अवधि के अंत तक 2.7-3.1V देते हैं, वोल्टेज को 1-2V तक कम करते हैं

जब NCP1400 बंद होता है (नियंत्रण इनपुट पर निम्न स्तर), बैटरी शक्ति तुरंत L1 कॉइल के माध्यम से MC पर जाती है और Schottky d1 डायोड लगभग 0.1V के न्यूनतम वोल्टेज ड्रॉप के साथ। यदि उच्च स्तर को नियंत्रण इनपुट पर लागू किया जाता है, तो NCP1400 स्टेबलाइजर शुरू होता है और एमके को 3.3V वोल्टेज देता है, जिसमें 0.8V से 3.1V की कुल बैटरी वोल्टेज होती है।

ऑपरेशन एल्गोरिथ्म इस प्रकार है:

कंट्रोलर पावरडाउनकोड में मुख्य समय है, NRF24 सहित सभी बाह्य उपकरणों को अक्षम या कम बिजली मोड में भी किया जाता है।
MC टाइमर या एक बाहरी रुकावट (उदाहरण के लिए, बटन से रुकावट द्वारा स्विचेस) में रुकावट द्वारा स्लीप मोड को छोड़ देता है, आपूर्ति वोल्टेज VCC (AVR नियंत्रकों का अंतर्निहित फ़ंक्शन) मापा जाता है।
यदि आपूर्ति वोल्टेज 3V (या स्थिर परिधीय संचालन के लिए पर्याप्त अन्य वोल्टेज) से अधिक है, तो एनसीपी 1400 शुरू नहीं होता है और अगले नींद चक्र तक इस आपूर्ति वोल्टेज पर सभी प्रसंस्करण किया जाता है।
यदि वोल्टेज 3V से कम है, तो NCP1400 स्टेबलाइजर शुरू हो जाता है, आपूर्ति वोल्टेज 3.3V पर सेट हो जाता है, डिवाइस के सभी नियमित प्रसंस्करण का प्रदर्शन किया जाता है, जिसमें NRF24 के माध्यम से डेटा भेजना शामिल है
इसके अलावा, यदि वोल्टेज 1.7V (स्लीप मोड से MC से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त वोल्टेज) से ऊपर है, तो NCP1400 को अगले वेक-अप चक्र तक बंद कर दिया जाता है।
यदि वोल्टेज 1.7 (एमके के न्यूनतम वोल्टेज) से कम है, तो एनसीपीसी 1400 तब तक बंद नहीं होता जब तक नियंत्रक रिबूट नहीं करता या जब तक कि आपूर्ति वोल्टेज 0.8 वी (एनसीपी 1400 के वोल्टेज) से नीचे नहीं जाती

इस एल्गोरिथ्म का स्केच

#define MY_RF24_CE_PIN 9 #define MY_RF24_CS_PIN 10 #define MY_RF24_POWER_PIN 8 #define MY_RADIO_NRF24 #include <MySensors.h> #define PIN_NCP1400 2 #define CHILD_ID_VCC 0 MyMessage msgVcc(CHILD_ID_VCC, V_VOLTAGE); bool low_power = false; int readVcc(); // void before(){ pinMode(PIN_NCP1400,OUTPUT); digitalWrite(PIN_NCP1400,HIGH); } void presentation(){ sendSketchInfo("NCP1400 test", "1.0"); present(CHILD_ID_VCC, S_MULTIMETER,"mV"); } // void loop(){ int vcc = 1000; if( low_power == false ){ vcc = readVcc(); digitalWrite(PIN_NCP1400,HIGH); //  NRF1400 } if( vcc < 1700 )low_power = true; //      NRF1400 send(msgVcc.set(vcc)); //  VCC if( low_power == false )digitalWrite(PIN_NCP1400,LOW); //  NRF1400 sleep( 300000 ); //      5  } /** *     VCC  */ int readVcc() { long result; // Read 1.1V reference against AVcc ADMUX = _BV(REFS0) | _BV(MUX3) | _BV(MUX2) | _BV(MUX1); delay(2); // Wait for Vref to settle ADCSRA |= _BV(ADSC); // Convert while (bit_is_set(ADCSRA,ADSC)); result = ADCL; result |= ADCH<<8; result = (1100L * 1023)/result; return((int)result); }

परीक्षण

और हम व्यवहार में वर्तमान खपत से कैसे निपटते हैं? मैं अपने सर्किट को एलबीपी से जोड़ता हूं और वर्तमान खपत और आउटपुट वोल्टेज का माप लेता हूं।

NCP1400 के साथ Idling करंट चालू हुआ और 1-3 V का एक इनपुट वोल्टेज 0.3 μA था। डेटाशीट 0.5mkA द्वारा घोषित से भी कम (या शायद इस रेंज पर मेरे डिवाइस एक बड़ी त्रुटि देते हैं)। लेकिन स्टेबलाइजर बिना लोड के चालू होने पर, चालू अप्रत्याशित रूप से बड़ा हो गया - 0.3mA से अधिक। यह पता चला है कि पुल-अप रोकनेवाला आर 1 एक बड़ी खपत का कारण बना। आर 1 रेटिंग को 10K से 150K तक प्रतिस्थापित करते हुए, मुझे 3.0 V के इनपुट वोल्टेज पर 30 μA और 1.0 μ के लिए 44 μA मिला।

यदि आप रोकनेवाला आर 1 को पूरी तरह से हटा देते हैं, तो एमसी को इस इनपुट को जोड़ने की अनुपस्थिति में स्टेबलाइजर लगभग 11 μA के आने वाले 2V के साथ उपभोग करने पर लगातार होगा।
अब मैं माइक्रोकंट्रोलर को NRF24L01 और HUD21 सेंसर से जोड़ता हूं, जो ऊपर वर्णित एल्गोरिदम के अनुसार काम कर रहा है:

इनपुट वोल्टेज 3.0V - सक्रिय मोड (NCP1400 चालू है) 32mA, स्लीप मोड (NCP1400 बंद है) 9mkA
इनपुट वोल्टेज 2.0V - सक्रिय मोड (NCP1400 चालू है) 51mA, स्लीप मोड (NCP1400 बंद है) 6mA
इनपुट वोल्टेज 1.7V - सक्रिय मोड (NCP1400 ऑन) 63mA, स्लीप मोड (NCP1400 बंद) 5.6mA
इनपुट वोल्टेज 1.0V - NCP1400 लगातार - स्लीप मोड 197mkA पर है
इनपुट वोल्टेज 0.5V - NCP1400 लगातार - 397μA स्लीप मोड पर है

बिजली कम होने पर सक्रिय बैटरी की खपत बढ़ जाती है। 1.7V के वोल्टेज को प्रयोगात्मक रूप से चुना गया था। इस मान के नीचे, माइक्रोकंट्रोलर पहले से ही महत्वपूर्ण रूप से काम नहीं कर सकता है। जब बैटरी वोल्टेज इस सीमा से नीचे चला जाता है, तो NCP1400 स्टेबलाइजर अब बंद नहीं होता है और स्लीप मोड में खपत काफी अधिक है। इस मोड में, बैटरी लंबे समय तक नहीं चलेगी, लेकिन उन्हें बदलने के लिए पर्याप्त समय होगा।

ग्रंथि में अवतार

मेरे स्मार्ट होम डिवाइसेस के लिए यूनिवर्सल पॉवर बोर्ड बनाया गया

और यद्यपि समाप्त डिवाइस लिथियम बैटरी के साथ कॉम्पैक्ट नहीं थे, लेकिन परिणाम मेरे साथ काफी ठीक था। विशेष रूप से गैलोमार्ट, कस्तोरमा, लेरॉयल, आदि के स्टोर में क्षारीय बैटरी की लागत पर विचार करना।

वर्तमान में, मैं मुंसेंसर्स / मेजरडिमो सिस्टम में तापमान, मिट्टी की नमी, आदि की निगरानी के लिए एक दर्जन से अधिक विभिन्न उपकरणों का संचालन करता हूं।

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