🍨 👩🏾‍🤝‍👩🏼 🌿 MySensors设备的电池电源 👌🏽 ❌ 🤶

如果更换电池（C），这首音乐将永远持续下去

这篇专题文章致力于我对MySensors智能家居系统中的自主无线设备的功能的研究。

首先是锂...

而是锂离子和锂聚合物电池。

长期以来，这些来自旧设备的电池堆积在一个盒子里。我想-这就是所有小型微控制器的通用电源。而且，3.3-4.2V的电压对于AVR以及各种ESP和STM来说都是极好的。为了提高可靠性，您可以放置所需功率的LDO稳定器，并获得适用于MK和整个外围设备的稳定3.3。

但事实证明，并非一切都那么好。

电池需要充电。为此，有必要使其可移动或在设备上添加充电模块，这反过来又增加了成本，尺寸和外壳上的充电孔。而且，给窗外的天气传感器等设备充电并不总是很方便。
锂电池（通常与大多数电源一样）不适合在低温下使用。在冬季，安装在窗户上的天气传感器中，电池立即在霜中沉没。
在长期运行期间，如果未及时监控电池电压，则可以将其“放电至零”，即低于允许值，以确保将其杀死。因此，您需要防止过度放电的保护措施。
各种尺寸和容量的电池严重限制了相同外壳中设备的可重复性。而且旧电池的储备很快就用完了-因此，有必要在新地方购买电池。而且，事实证明，这种电源的成本非常昂贵，并且每台设备的成本至少增加了2美元（并考虑到充电板等）。此外，可充电性没有经济性，因为大多数自动控制器消耗的能量很少，并且可以连续工作数月而无需充电。

镍氢电池和其他AA / AAA电池甚至更糟。它们需要在特殊的充电器中充电，具有“记忆效应”和最初的低电压（1.2-1.3V），并且由于内部电阻的不同而串联连接时，其中一个电池可能比其他电池放电更多，这又导致了变质。

再一次，锂...

现在有圆形的3.0V小型锂电池，我决定放弃这种反复无常而昂贵的电池。

CR2032电池用于大量BIOS计算机，电表和其他带有RTC的设备，手表，计算器和各种玩具。具有小尺寸和低价格，它们具有3.0V的电压，对于MK来说已经足够，并且其尺寸具有200-250mA / h的体面容量。

但是同样，问题。事情的事实。这样的电池的直流电流仅为0.4mA。如果使用更高的电流加载电池，则电池电压会下降，尽管它可以部分或完全恢复。典型的Mysensor睡眠模式消耗数微安。但是在传输模式下-已经约为15-20mA。同时，新版本的MySensors库迫使设备发送许多数据包-ping，问候，演示，搜索网关或路由器，这导致无线电模块运行时间长，有时数秒。廉价的中国NRF24L01在大约2V的电压下开始出现故障，有时甚至无法从MySensors进入睡眠（）睡眠模式。

结果，一切都可以在新电池上以某种方式进行，但是随着电池放电，通信问题增加，无线电模块开始向空气中大量扩散，从而增加了电池放电量。最后，电压下降到整个设备停止睡眠的地步，然后进行周期性重启，直到电池完全用完。

根据制造商和电池的“新鲜程度”，设备可以工作几天到一个月。如果您在速卖通上购买便宜的电池，那就有彩票了。过渡到容量更大的CR2450和CR2477可以节省一些时间，但他们不知道如何长时间提供大于0.5mA的电流。

一段时间以来，我尝试了升压转换器，该升压转换器可使电池保持MK的正常工作电压，直到耗尽最后一块能量为止，但它们的静态电流很小但非零，这降低了整体使用寿命。

小手指-小手指

现在是时候冷静下来并采用“高级”中文体验了，可以通过三个AAA（不包括电池）为所有设备供电。但是他决定寻找至少有两个1.5伏电池的解决方案。

我停下了增加稳定剂NCP1400的方案：

在生产期结束时，两节串联碱性AAA电池最初提供2.7-3.1V的电压，从而将电压降至1-2V

当NCP1400关闭时（控制输入为低电平），电池电源立即通过L1线圈和肖特基d1二极管流向MC，最小压降约为0.1V。如果将高电平施加到控制输入，则NCP1400稳定器启动，并向MK提供3.3V电压，电池总电压为0.8V至3.1V。

操作算法如下：

控制器主要在PowerDownMode模式下，包括NRF24在内的所有外设都被禁用，或者也处于低功耗模式。
MC通过计时器中断或外部中断（例如，通过按钮中断在开关中）退出睡眠模式，然后测量电源电压VCC（AVR控制器的内置功能）。
如果电源电压大于3V（或足以使外围设备稳定工作的其他电压），则NCP1400不会启动，并且所有处理都将在此电源电压下进行，直到下一个睡眠周期为止。
如果电压低于3V，则NCP1400稳定器启动，电源电压设置为3.3V，对设备执行所有常规处理，包括通过NRF24发送数据
此外，如果电压高于1.7V（足以使MC从睡眠模式退出的电压），则NCP1400将关闭，直到下一个唤醒周期。
如果电压小于1.7（MK的最小电压），则NCP1400直到控制器重新启动或电源电压降至0.8V以下（NCP1400的电压）时才会关闭。

该算法的示意图

#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); }

测试中

在实践中，我们如何处理当前的消耗？我将电路连接到LBP，并测量电流消耗和输出电压。

NCP1400关闭时的空闲电流为1-3 V，输入电压为0.3μA。甚至低于数据表中声明的0.5mkA（或者在此范围内，我的设备给出了很大的误差）。但是当稳定器在没有负载的情况下打开时，电流却出乎意料地大-超过0.3mA。事实证明，上拉电阻器R1引起很大的消耗。将R1额定值从10K替换为150K，我在3.0 V的输入电压下得到30μA，在1.0 V的情况下得到44μA。

如果完全卸下电阻器R1，则在未将此输入连接到MC的情况下，稳定器将持续消耗约11μA的输入2V电压。
现在，我将微控制器与NRF24L01和HUD21传感器连接，并根据上述算法进行工作：