बैटरी से चलने वाला IOT: 7 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

यदि आपकी बैटरी से चलने वाली IOT परियोजना रुक-रुक कर चलती है तो निष्क्रिय होने पर यह सर्किट केवल 250nA (जो कि 0.00000025 amps!) का उपयोग करता है। आम तौर पर अधिकांश बैटरी पावर गतिविधि के बीच बर्बाद हो जाती है। उदाहरण के लिए, एक प्रोजेक्ट जो हर 10 मिनट में 30 सेकंड संचालित करता है, बैटरी क्षमता का 95% बर्बाद कर देता है!

अधिकांश माइक्रो नियंत्रकों में कम पावर स्टैंडबाय मोड होता है लेकिन उन्हें अभी भी प्रोसेसर को जीवित रखने के लिए बिजली की आवश्यकता होती है, साथ ही कोई भी बाह्य उपकरण बिजली की खपत करेगा। 20-30mA से नीचे स्टैंडबाय करंट लाने में काफी मेहनत लगती है। इस परियोजना को मधुमक्खी के छत्ते में तापमान और आर्द्रता की रिपोर्ट करने के लिए विकसित किया गया था। रिमोट लोकेशन बैटरी पावर और डेटा रिपोर्टिंग के लिए सेल शील्ड के कारण जहां एकमात्र विकल्प है।

यह सर्किट किसी भी कंट्रोलर और 12, 5 या 3V पावर के साथ काम करेगा। अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक स्टोर में ऐसे घटक होंगे जिनकी कीमत केवल कुछ डॉलर होती है।

आपूर्ति

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

डायोड: 2x1N4148, 1xLED

MOSFET: 3x2N7000

घड़ी: PCF8563 या माइक्रोकंट्रोलर के लिए समतुल्य

रिले: EC2-12TNU 12V आपूर्ति के लिए

5V. के लिए EC2-5TNU

3V. के लिए EC2-3TNU

पावर: OKI-78SR-5/1.5-W36-C 12V से 5V कन्वर्टर या माइक्रोकंट्रोलर द्वारा आवश्यकतानुसार

स्विच: रीसेट के लिए क्षणिक प्रेस, परीक्षण के लिए एसपीडीटी

चरण 1: सर्किट कैसे काम करता है

सर्किट काफी सरल है:

- एक बैटरी चालित अलार्म बंद हो जाता है और एक स्विच फेंकता है

- बैटरी से कंट्रोलर तक बिजली प्रवाहित होती है जो स्टार्ट होती है और अपना काम करती है

-नियंत्रक अलार्म रीसेट करता है

- फिर स्विच को बिजली बंद कर देता है।

चरण 2: घड़ी

अधिकांश वास्तविक समय घड़ियों को काम करना चाहिए बशर्ते वे आपके नियंत्रक के साथ संगत हों और एक इंटरप्ट (इंट) लाइन हो जो अलार्म बंद होने पर बताती हो।

विशेष नियंत्रक और घड़ी के आधार पर आपको एक सॉफ़्टवेयर लाइब्रेरी स्थापित करने की आवश्यकता होगी।

कृपया अपने नियंत्रक और घड़ी को एक प्रोटोटाइप बोर्ड पर सेट करें और सुनिश्चित करें कि आप इसे समय निर्धारित करने के लिए प्रोग्राम कर सकते हैं, जब अगला व्यवधान होना चाहिए और अलार्म बंद होने के बाद एक रुकावट को कैसे दूर किया जाए। अंतिम बोर्ड बनाने से पहले अब इसे काम करना बहुत आसान है। प्रोग्रामिंग नोट्स के लिए अंतिम चरण देखें।

चरण 3: स्विच

स्विच के लिए हम 2 कॉइल के साथ एक लैचिंग रिले का उपयोग करते हैं।

सेट कॉइल के माध्यम से करंट लगाने से रिले चालू हो जाती है। करंट को केवल लगभग 12ms के लिए प्रवाहित करने की आवश्यकता होती है और फिर रिले को चालू छोड़कर बंद किया जा सकता है।

रिले को बंद करने के लिए रीसेट कॉइल के माध्यम से एक समान पल्स लगाएं।

हम एक लैचिंग रिले चाहते हैं इसलिए हम रिले को बंद रखने के लिए बैटरी पावर का उपयोग नहीं करते हैं। इसके अलावा, हम इस सर्किट से रिले को "चालू" करते हैं और इसे समाप्त होने पर नियंत्रक से "बंद" करते हैं।

प्रोजेक्ट 12V SLA बैटरी के लिए बनाया गया था। ये सस्ते हैं (शून्य जैसा कि मेरे पास पहले से ही था!) और कनाडा के सर्दियों में एक छोटे सौर चार्जर के साथ अच्छा प्रदर्शन करेंगे।

सर्किट को AA बैटरी के एक जोड़े का उपयोग करके 3V रिले के साथ बनाया जा सकता है। चूंकि रिले मुख्य वोल्टेज पर 2A को संभालेगा, यह मुख्य संचालित उपकरणों के लिए एक छोटी दीवार बिजली इकाई (या दूसरी बड़ी क्षमता रिले) को स्विच कर सकता है। बस सुनिश्चित करें कि 12V से अधिक सब कुछ ठीक से ग्राउंडेड बॉक्स में है और अच्छी तरह से अछूता है।

चरण 4: 2N7000 MOSFET

यह सर्किट स्विच के रूप में उपयोग किए जाने वाले 3 2N7000 एन्हांस्ड मोड N चैनल MOSFETs (मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर) का उपयोग करता है।

केवल कुछ डॉलर की लागत से ये काफी उल्लेखनीय उपकरण हैं। जब गेट वोल्टेज लगभग 2V से अधिक हो जाता है तो ड्रेन (+) और स्रोत (-) के बीच करंट प्रवाहित होता है। जब "चालू" स्रोत-नाली प्रतिरोध एक ओम या तो है। जब कई megohmes बंद। ये कैपेसिटिव डिवाइस हैं इसलिए गेट करंट डिवाइस को "चार्ज" करने के लिए पर्याप्त है।

गेट वोल्टेज कम होने पर गेट को डिस्चार्ज करने की अनुमति देने के लिए गेट और सोर्स के बीच एक रेसिस्टर की आवश्यकता होती है, अन्यथा डिवाइस बंद नहीं होगा।

चरण 5: सर्किट

घड़ी (INT) से इंटरप्ट लाइन सामान्य रूप से तैरती है और अलार्म बंद होने पर (घड़ी के अंदर) जमीन से जुड़ी होती है। अलार्म की प्रतीक्षा करते समय 1M रोकनेवाला इस रेखा को ऊँचा खींचता है।

U1 एक इन्वर्टर के रूप में कार्य करता है क्योंकि अलार्म बंद होने पर रिले को चालू करने के लिए हमें एक सक्रिय उच्च की आवश्यकता होती है। घड़ी के आउटपुट के विपरीत। इसका मतलब है कि U1 हमेशा स्टैंडबाय पर चल रहा है और बैटरी पर लगातार नाली डालता है। सौभाग्य से, हम इस धारा को सीमित करने के लिए एक बहुत बड़े प्रतिरोधक R1 का उपयोग कर सकते हैं। सिमुलेशन ने दिखाया कि यह कई गोहम तक हो सकता है! मेरे स्थानीय स्टोर में केवल 10M प्रतिरोधक थे इसलिए मैंने श्रृंखला में 5 का उपयोग किया। मेरी किताब में 250na काफी कम है।

U2 रिले के सेट कॉइल को पावर देने के लिए एक साधारण स्विच है।

रिले कॉइल की शक्ति बंद होने पर सर्किट की सुरक्षा के लिए 2 डायोड आवश्यक हैं। चुंबकीय क्षेत्र ढह जाएगा और एक वर्तमान स्पाइक को प्रेरित करेगा जो किसी चीज को नुकसान पहुंचा सकता है।

बैटरी से कच्चे 12V को वोल्टेज डिवाइडर R6 और R7 में ले जाया जाता है। केंद्र बिंदु नियंत्रक के एनालॉग पिन में से एक पर जाता है ताकि बैटरी वोल्टेज की निगरानी और रिपोर्ट की जा सके।

U4 नियंत्रक के लिए 5V का उत्पादन करने के लिए एक अत्यधिक कुशल DC से DC कनवर्टर है।

जब नियंत्रक समाप्त हो जाता है तो यह पॉफ लाइन को ऊंचा उठाता है जो यू 3 को चालू करता है जो रिले को बंद कर देता है। रोकनेवाला R4 U3 के गेट के लिए एक जमीनी पथ प्रदान करता है। MOSFET एक कैपेसिटिव डिवाइस है और R4 चार्ज को जमीन पर प्रवाहित करने की अनुमति देता है ताकि स्विच बंद हो सके।

परीक्षण स्विच बिजली को माइक्रो नियंत्रक से और एक एलईडी तक निर्देशित करता है। यह इस सर्किट के परीक्षण के लिए उपयोगी है लेकिन महत्वपूर्ण है जब नियंत्रक प्रोग्रामिंग और कोड के परीक्षण के लिए कंप्यूटर से जुड़ा होता है। क्षमा करें, लेकिन मैंने 2 स्रोतों से शक्ति के साथ परीक्षण नहीं किया!

रीसेट पुश बटन एक आवश्यक विचार था। इसके बिना सिस्टम के पहली बार चालू होने पर अलार्म सेट करने का कोई तरीका नहीं है !!!

चरण 6: सर्किट सिमुलेशन

सिस्टम के निष्क्रिय होने पर बाईं ओर का अनुकरण मान दिखाता है। जब अलार्म सक्रिय होता है और इंटरप्ट लाइन कम खींची जाती है तो दाईं ओर एक सिमुलेशन होता है।

वास्तविक वोल्टेज सिमुलेशन के साथ यथोचित रूप से सहमत हैं लेकिन मेरे पास वास्तविक वर्तमान ड्रॉ की पुष्टि करने का कोई तरीका नहीं है।

चरण 7: निर्माण और प्रोग्रामिंग

सर्किट आरेख का मोटे तौर पर अनुसरण करने के लिए सर्किट को एक संकीर्ण पट्टी में बनाया गया था। कुछ भी जटिल नहीं है।

जैसे ही प्रोग्राम शुरू होता है उसे अलार्म रीसेट करना चाहिए। यह रिले के सेट कॉइल के माध्यम से वर्तमान प्रवाह को रोक देगा। कार्यक्रम अपना काम कर सकता है और पूरा होने पर अलार्म सेट करें और पॉफ को ऊंचा करके सब कुछ बंद कर दें।

विशेष नियंत्रक और घड़ी के आधार पर आपको एक सॉफ़्टवेयर लाइब्रेरी स्थापित करने की आवश्यकता होगी। इस पुस्तकालय में नमूना कोड शामिल होगा।

सर्किट को तार करने से पहले इंटरफेस और प्रोग्रामिंग घड़ी को प्रोटोटाइप बोर्ड पर परीक्षण किया जाना चाहिए। Arduino और H2-8563 घड़ी के लिए SCL A5 और SDA से A4 में जाता है। इंटरप्ट सर्किट में दिखाए गए INT में जाता है।

Arduino के लिए परीक्षण कोड में कुछ इस तरह शामिल होगा:

#शामिल

#include Rtc_Pcf8563 rtc;

rtc.initClock ();

// आरंभ करने के लिए तिथि और समय निर्धारित करें। यदि आप केवल घंटे या मिनट पर अलार्म चाहते हैं तो आवश्यक नहीं है। rtc.setDate (दिन, कार्यदिवस, महीना, सदी, वर्ष); rtc.setTime (घंटा, मिनट, सेकंड);

//चेतावनी तय करें

rtc.setAlarm (मिमी, एचएच, 99, 99); // न्यूनतम, घंटा, दिन, कार्यदिवस, 99 = अनदेखा करें

// क्लियर अलार्म rtc.clearAlarm (); }