Пользователь
0,0
рейтинг
21 января 2013 в 16:36

Автономный радиоТермометр на msp430, NRF24L01+ и солнечных батареях


Начиная упражнения с серией микроконтроллеров msp430 сразу обратил внимание на мизерные потребления энергии в дежурных (low power mode) режимах. Всегда хотелось собрать максимально автономный радиотермометр, чтобы прибить его гвоздями к дереву напротив дома и максимально уменьшить влияние выходящего из дома тепла на точность показаний. Радиотермометр на батарейках, даже если их хватает на годы — тоже не особо гуд, лазить на дерево с целю замены батарейки не всегда здорово, особенно в плохую погоду. Решил попробовать схему питания от солнечных батарей.


Система состоит из набора датчиков (в моём случае внешний термометр), отсылающих данные на центральный узел (приемник), подключенный к нетбуку с FreeBSD, осуществляющему роль хранилища (а в будущем — центрального процессора умного дома)
Рассмотрим все по порядку.
Внешний датчик

Состав:
1. Микроконтроллер msp430g2553 с кварцем 32768Гц
2. Термометр от Maxim DS1621 Почему он? потому что был.
3. Радиомодуль на NRF24L01
4. Ионистор 1Ф
5. 2 солнечные батареи SINONAR SS-3514 (pdf не нашёл)

Нюансы по электронике:

1. Термометр работает по i2c а радиомодуль по SPI. Объединим сигнальные линии интерфейсов SDA с MOSI, а SCK с MISO. (Работая по-очереди они мешать друг другу не будут. Могу конкретизировать, если нужно)
2. Питательную ногу термометра а также резисторы подтяжки i2c подключим к одному из выходов msp430. Зачем? В спящем режиме отключаем термометр и подтяжки от питания вообще, снижая потребление энергии.
3. В качестве накопителя энергии применил ионистор на 1Ф. Хотел использовать аккумулятор, но модные литийионные и литийполимерные не заряжаются при отрицательных температурах. NiMH большой по габаритам, да и саморазряд достаточно большой, что критично при микропотреблении.
4. В качестве защиты от перезаряда ионистора, ровно как и от перенапряжения питания включаем 2 светодиода параллельно питанию. Падение на одном диоде 1.8В на двух — 3.6В. Кстати идею о создании генератора опорного напряжения на светодиоде прочитал в детстве в журнале Юный техник.

Вот, собственно, схема внешнего датчика:


Нюансы по алгоритму работы:
1. Включаем термометр, ждём готовности данных, периодически кладя процессор спать в режиме lpm3 (работает только ACLK на 32кГц).
2. Меряем напряжение питания процессора (11-й канал АЦП) относительно 2.5В опорного напряжения
3. Будим радиомодуль, формируем 8-байтный пакет, содержащий id датчика, состояние, напряжение питания и температуру.
4. Выключаем свет Переводим радиомодуль в дежурный режим, кладём процессор спать на 2 минуты в lpm3.
5. При обнаружении падения напряжения питания ниже критической границы — просыпаемся не каждые 2 а каждые 10 минут.

В режиме глубокой спячки, а это основное состояние системы общее потребление тока составляет 1.5 — 1.8 мкА. До отключения не гонял, но через сутки работы напряжение на ионисторе упало с 3.6В до 2.2В. Т.е. в отсутствии ядерной зимы полярной ночи, устройство с запасом переживает 16-ти часовое темное время суток. Зарядка при наличии 2-х соленчных батарей начинает происходить при комнатном освещении.

Макет:



Прототип:



Конструктивно внешний датчик решил разместить в пустой прозрачной банке от какого-то химикалия. Для исключения образования влаги положил внутрь пакетик селикогеля.

Фото готового устройства — в начале статьи.

Исходники (в картинке архив): image

Приемник

Состав:
1. Микроконтроллер msp430g2553
2. Радиомодуль NRF24L01+
3. Преобразователь USB-COM для подключения к серверу.

Схема включения NRF24L01+ к микроконтроллеру такая же как и во внешнем датчике.
Алгоритм: сидим на приеме. При поступлении пакета, посылаем его uart, ждём следующего пакета.

Мозг

Интеллектуальная часть системы сделана на остатках Asus EEE PC. Почему на остатках? Потому что нет экрана и клавы. Установлена FreeBSD 9.0.
Из ПО:
1. lighttpd — web сервер
2. rrdtool — пакет хранения и визуализации статистических данных
Написанный на PERLе демон слушает приём от USB2COM преобразователя, при обнаружении принятого пакета от датчика — складывает данные о температуре и напряжении питания в RRD-базу.
При подключении браузером к web-серверу, наблюдаем текущие значения температуры и напряжения питания датчика


Планы:
1. Внедрить радиомодули куда попало куда необходимо (управление освещением, датчики всего что можно)
2. Соответственно расширить функционал центрального узла. В общем, пресловутый «умный» дом.

Жду комментариев и вопросов.
Владимир @shtirlitsus
карма
78,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (127)

  • +8
    Круто очень.
    Вопросы — датчик внутри колбы? Не будет погрешности из-за этого, как в теплице?
    По идее температуру положено измерять в тени, а солнечную батарею лучше размещать как раз на солнце. Как с этим быть?
    • 0
      Датчик внутри колбы. Тепличный эффект возможен, конечно. Как появится — будем бороться. Вынесу датчик на свежий воздух. Необходимости в прямом солнечном свете нет, достаточно даже комнатного.
      • +1
        Все таки кажется, что если развести батарею и датчик можно получить лучшие характеристики. Батарею поставить под правильным углом в сторону солнца, а за нее, как за экран спрятать уже электронику и датчик. Можно оградиться отражающим экраном из фольги. Хотя лучше, конечно, за угол спрятаться.

        Вопрос не совсем по теме — как эти радиомодули себя в работе показали?
        • 0
          ну, собственно батареи на одной стороне платы, а датчик с другой, какраз напртив. Так что Ваше условие выполняется.
        • +3
          Батарея под прямыми солнечными лучами нехило так нагревается (под рассеянным дневным светом, я думаю, тоже пару градусов может добавить), соотв. поглощенное тепло излучается внутри колбы.
          Т.к. колба герметична, то не важно с какой стороны от батареи стоит датчик, общая температура воздуха в колбе будет всегда выше, чем снаружи.
          На мой взгляд, таки лучше датчик вынести наружу (как минимум посредством теплопроводника с закрытым радиатором).
          • 0
            Да, конечно, я видимо недостаточно точно выразился. Внутри колбы перетасовывать бесполезно.
          • –1
            Но ведь ртутный градусник тоже по сути колба :)
            • –1
              В градусниках, как правило, колба с веществом (ртуть/спирт) закрыта от прямых солнечных лучей и открыта атмосферному воздуху.
      • +2
        Там проблема даже не в том, провертивается датчик или нет. Проблема в том, что на солнечном месте нагреваетчся весь воздух вокруг.

        Внимательно посморев сюда — angara.net/meteo/ можно сказать, какой из датчиков в какой экспозиции находится. А на какие солнце не светит.

        Кстати, разница в показаних двух градусника — в колбе и вне колбы, вполне могеж показывать интенсивность солнечной радиации. В колбе тогда еще полезно чернение сделать какое-нибудь.
      • 0
        Так как колба по сути должна лишь защищать от осадков, но нижнюю часть колбы можно оставить открытой — так и воздух будет немного вентилироваться, не будет росы и не надо силикагелев всяких. У меня так и сделано.
    • 0
      Оптимально было-бы, думаю, разделить колбу на 2 части, одну оставить прозрачную для батарей, другую сделать вентилируемой и обклеить чем-нибудь отражающим.
  • +5
    Прочел в заголовке «радиотермометр» как «радиометр», и все пытался понять, как же вы там измеряете фон термометром)
    • 0
      поправил
      • +3
        не помогло, у меня с недосыпа атомный радиометр получился)))
      • 0
        Да не, я не к этому, это, скорее, мой индивидуальный глюк.
        Работа интересная. Сколько в пике потребляется тока? Когда замер+посылка?

        Интересно, если поставить внешний компаратор и завести выход с него на интеррапт контроллера (чтобы не мерить напряжение), насколько это повлияет на потребление.
        • 0
          приблизительно 1 секунду меряет термометр с потреблением 1мА в пике, потом передатчик включается не считал на какое время (10-ки мс) с током 11мА.

          А смысл? Напряжение проверяется каждые 2 минуты. Включать АЦП на корокие микросекунды всяко выгодней, чем постоянно питать компаратор.
  • +2
    А как наличие стекла влияет на КПД солнечных батарей, не проверяли?
    • 0
      Вот, тоже интересует. Стекло, по идее, не пропускает УФ часть.
      • +1
        У кремниевых солнечных батарей пик использования энергии — в красной-зеленой части спектра.
        Но стекло снижает эффективность на процентов 10, за счет отражения (если оно обычное, без просветления).
    • 0
      нет, не успел. Старался запуститься когда ночь еще максимально длинная.
  • +1
    За архив в картинке отдельное спасибо, довольно оригинально).
    • 0
      Жесть! :)
      А как такое делается?
      • +1
        Склеиваете (например в HEX-редакторе) картинку и архив. (первая часть файла — картинка, вторая — архив)
        Если открывать как картинку — видим картинку.
        Если открывать как архив — видим архив.
        В данной картинке архив начинается по смещению 0x208B
        • 0
          Ха, реально работает! Век живи, как говорится, век учись…
          В линуксе проще: cat 1.png > out.png; cat 2.7z >> out.png
          • 0
            А зачем так? Можно же cat 2.7z >> 1.png
            • 0
              1.png мне дорог как память, не хотел его случайно затереть :)
              Да, конечно, так проще.
              • +1
                cat 1.png 1.7z > out.png
          • +1
            В нелинуксе так тоже можно, только команда copy :)
      • –1
        image
  • 0
    Уже установили датчик? Радиус действия проверяли?
    • 0
      пока в форточку высунул, через шлако-блочную стену пробивает.
  • +1
    Советую публике обратить внимание на такую замечательную штуку, как CC430 — техасский контроллер и радио в одном чипе. У Терры есть неплохие малюсенькие модули на этих чипах, для сенсоров самое оно. А если хочется сэкономить, то можно заказать китайцам по дешёвке платы по референсам от производителя, выдет примерно рублей по 200 за модуль.
    • 0
      Таких МК+Радио как собак, у того же Nordic'а есть nRF24L… серия
      • 0
        Да, вы правы. Но тут играет роль популярность платформы, доступность. Не очень хочется в 2013 году прогать на 8081. К тому же далеко не все производители таких гибридов дают исходники библиотек. А у некоторых просто куча детских болезней (с Microchip'ами пришлось намучиться в своё время). Есть ещё STM32w, тоже всё в целом неплохо. Но ti в реальных девайсах имеет ряд существенных преимуществ.
        • +1
          Нордики новые чипы с ядром арм делают. Техасские даташиты на подобные микрухи — просто ад, нордики по сравнению с ними куда проще программируются.
          Между прочим, нордики стоят в подавляющем большинстве беспроводных мышей и клавиатур — Logitech, Microsoft. Именно нордики и 8051, а не TI.
          • 0
            В логитеках стоит нордик и атмел без 8051, по крайней мере в моей, и тоже самое в их нано ресивере.
            • 0
              Ага, ну конечно.
              Особенно в наноресивере.

              image

              Как он у вас по USB тогда общается, если там ядра контроллера нет? При том, что внутри всего одна микросхема.
              Или вы в смысле, что у вас уже с ядром АРМ?
              • 0
                Нет, не арм, по usb общается usbшная атмелка.
                • 0
                  это не мешает ей быть 8051 архитектуры
                  • 0
                    Этой мешает =) Это AT90USB162 что есть 8 битный AVR с железным usb.
                    • 0
                      В ней, допустим, AES нет. Не уж то они софтварно его реализуют? Все-таки склоняюсь к мысли, что это какая-то легаси реализация, в новых стоит нордик с ядром 8051 на борту и аппаратным AES.
                      • 0
                        ну я и говорил про свою только =) а aes в новых для чего используется?
                        • 0
                          Ну как, шифруют все, что передают по радио. Иначе достаточно простого приемника, и можно будет перехватить все, что вы печатает и ваши движения мышкой) У МС вроде до сих пор можно)
                • +1
                  Хм, может, у вас старая версия? Зачем им ставить отдельный корпус, когда есть ядро на борту.
                  Вроде как встроенные ядра вполне себе тянут все задачи, на них возлагаемые, там еще и аппаратное шифрование есть.
                  • 0
                    да, у меня не из новых, в мышке таже комбинация стоит, возможно тогда еще небыло нордиков с ядром
                    • 0
                      Вероятнее всего, им это лишние проблемы только порождает — ставить лишний корпус, софтварно (!) шифровать. Вероятно, кстати, что там и шифр послабее, раз он не аппаратный.
                      Так что опасайтесь людей с ресиверами)

                      А МС в своих беспроводных клавиатурах раньше вообще не шифровал, только ксорил константой) Можно было перехватить все, что вы печатаете) И даже движения мышки.
            • 0
              думаю 8051 — автор имел ввиду архитектуру. у атмелов есть серии с такой архитектурой. сам мучал.
              • 0
                Нет, я понимаю, что архитектуру — но я так понял, что автор говорит, будто в его наноресиверах нет ядра 8051.
                Значит, либо там уже арм (в чем я сомневаюсь, они не так давно стали производить свои трансиверы с армом), либо он ошибается, потому что в наноресивере только одна микросхема, которой необходимо ядро контроллера, чтобы дергать встроенный трансивер, контроллер USB и шифровалку AES.
    • 0
      А ткните носом, пожалуйста? Посмотрел на dealextreme, dealexcel, aliexpress — как-то глухо там с CC430. Не в тех местах смотрю? (я начинающий — это многое объясняет :)

      upd: да и в Терру можно ткнуть, потому поиск там по CC430 показывает в основном devboard'ы по 2-9 т.р…
      • 0
        CC430?
        • 0
          Ну да, MCU+RF в одном корпусе. www.ti.com/cc430

          Чип из этого семейства стоит в ez430-Chronos.
        • 0
          Я к чему спрашиваю… Просто выбираю, на чем делать передатчик показания газового счетчика, и, как я понимаю, выбор у меня между CC430 (MSP430), STM32W (т.к. zigbee хочется попробовать и stm32, но это как-то многовато для счетчика..) и упомянутым Nordic'ом и всеми остальными, которые «внешние» и кому процессор не важен (выше упоминали, впрочем, что у Nordic есть решение с ARM'ом на том же чипе).

          Радиус мне нужен в пределах квартиры, функции тупейшие (типа единички со счетчика считать), поэтому акцент на максимально долгую работы от батарейки. Потому и хотелось CC430. И пусть можно заказать этот чип недорого, я не уверен, что смогу с непривычки припаять 64VQFN :) Буду благодарен за любой совет, я начинающий.
          • 0
            понял. я cc430 не заказывал. думаю надо на самом ti.com смотреть. у нордика решение есть на mc51 nrf24le1 называется. там aes встроен уже. но чусвтсвительно дороже стОит. поэтому я выбрал отдельно проц, отдельно RF чип.
            • 0
              Да, спасибо за информацию, тоже посмотрю. На самом деле не вижу, зачем для моих задач AES… видимо, у Вас особые требования (не термометрные). Потому что шифрование «для дома» можно сделать очень дешево (тот же XOR с кодом программы, т.е. одноразовый блокнот).
          • 0
            А ещё можно чип как CoolRf для диммера использует. Но там avr со встроенным rf
            • 0
              вопрос сколько она во сне жрёть
              • 0
                ATmega128RFA1
                Ultra Low Power consumption (1.8 to 3.6V) for Rx/Tx & AVR: <18.6 mA
                — CPU Active Mode (16MHz): 4.1 mA
                — 2.4GHz Transceiver: RX_ON 12.5 mA / TX 14.5 mA (maximum TX output power)
                — Deep Sleep Mode: <250nA @ 25°C
                • 0
                  msp430g2553 по документам 0.1 мкА. Не считал, не могу сказать протянет ли атмега на ионисторе зимнюю ночь.
                  • 0
                    Достаточно использовать парочку ионисторов и характеристики сравняются. Есть же ионисторы и на 100Ф
                    • 0
                      а зачем? мне вполне достаточно функциональности и msp430g2553 и NRF24L01+. Ионисторы нынче не дёшевы
      • 0
        Ссылка на модули терры. Китайских аналогов к сожалению не видел. Зато китайцы делают неплохие недорогие модули на stm32w.
        • 0
          И как я не заметил. Спасибо за информацию!
  • +1
    Классно придумано! Неужели нет подобных «вечных» датчиков промышленного производства?
  • +1
    > 1.5 — 1.8 мкА
    Странно что так много, есть и более продвинутые железки с меньшим потреблением.
    К примеру, Si102x/Si103x в самом глубоком сне просят 0.1 мкА
  • 0
    Каждый раз поражаюсь людской фантазии — казалось бы ну что нового можно придумать с термометром? Автор, Вы очень крут раз смогли не только придумать но и реализовать это все.
  • 0
    А как оно морозы переносит, не подскажете? Как раз этот момент повлиял на то, что решил не покупать погодную станцию с беспроводным термометром — по отзывам даже у брендовых (La Cross) дохнут внешние термометры в 30 градусный мороз, а у нас они не редкость…
    • 0
      В даташите датчика указан диапазон температур:
      Measures temperatures from -55°C to +125°C
      in 0.5°C increments. Fahrenheit equivalent is
      -67°F to 257°F in 0.9°F increments

      Микроконтроллер, думаю, выдерживает и ниже температуры. Единственное с чем могут возникнуть трудности это электролит, ионистор и солнечная батарея.
      • 0
        И уход частоты радиомодуля…
        • 0
          на борту модуля кварц.
          • +1
            Верно, но и у кварца есть уход частоты, на -55 можно получить дополнительно ошибку 100ppm (в дополнении к тому, что уже было) = 0.25Mhz ошибки на 2.4Ггц.
      • 0
        в термометре нет электролитического конденсатора. ионисторы по даташиту до -25. надо проверить опытным путем. солнечная батарея, думаю всяко будет функционировать.
      • 0
        МК обычно industry grade -40..+80/+125
        Так что совсем не факт.
        Ионисторы есть специальные для низких температур.
        А вот солнечные батареи, AFAIK ниже -20 градусов уже не работают.
        • 0
          Обьясните, почему ниже -20 не работают?
          На эльбрусе в легерях, видел, все утыкано ими было.
          • 0
            Разные классы солнечных баттарей.
            Дешевые не работают при низких температурах.
    • 0
      Китайский Oregon выдержал зиму до -45. Аккумуляторы и электроника отработали на ура.
  • +1
    А можете подробнее объяснить про пару светодиодов? Разве солнечная батарейка может выдать напряжение выше 3.8В?
    • +3
      Как только напряжение на ионисторе достигнет 3.6В — светодиоды откроются, и погасят на себе излишки. Это простой аналог стабилитрона, главное — доступный. Стабилитрон на 3.6 ещё найти надо, а светодиоды всегда под рукой.
    • 0
      да, при прямом солнечном свете одна батарея выдает 3,5В на ХХ. а здесь их 2 последовательно.
      • 0
        Ага, принцип понятен. Но только ведь положительная ветка ВАХ диодов совсем не так идеальна. Судя по картинкам в гугле, ток через светик достигает порядка десятков микроампер уже на 1-2В. Если бы я не увидел на вашем примере, что это работает, мне бы показалось, что светодиоды разряжали бы ионистор совсем скоро. А так получается, что они (возможно) просто тратят большую часть запасённой энергии зря. Кстати, исходя из падения напряжения на ионисторе за 24часа, средний ток как раз и составляет около 30мкА. Будь я на вашем месте, я бы поддался идеализму и сделал бы нормальное питание. Какого нибудь простого LDO у вас случаем не завалялось? Или и так сойдёт?
        • 0
          ldo отирает когда входное напряжение близко к выходному, а напрямик — оно и в африке напрямик. сейчас железка висит между рамами на восточной стороне, так что прямой солнечный свет далёк. При этих условиях заряда вполне хватает. Какой смысл тогда усложнять схему? Как вариант — стабилитрон, опять же параллельно питания.
        • 0
          померил ток через светодиоды — в районе 2мкА при 3.2В — не особо критично, но буду думать другой ограничитель. навскидку стабилитрон 3.3В + шоттки
          • 0
            Кстати, а стабилитроны не текут? А то может шило на мыло…
            • 0
              хороший вопрос. поставлю — посмотрю
            • 0
              вкратце, оставил светодиоды. они ниже 3.1В не жрут ничё. а стабилитрон+шоттки задолго до рабочего напряжения 200мкА отъедают. может, конечно, стабилитрон такой.
              • 0
                Во как. Будем знать.
                Надо эксперимент провести, попробую на досуге разных стабилитронов наковырять и проверить.
  • 0
    отличная работа! сам всё собирался запитать msp430 от солнечных батарей :)
  • 0
    Теплый ламповый… теперь и термометр.
    Судя по графикам передавать данные Вы научились с него… а как насчет отправки их в Интернет?
    PS Автономных девайсов как раз жизненно не хватает.
  • +1
    Отличная идея. Автономный «зонд» со всевозможными датчиками и без проводов — мечта! Особенно при относительной дешевизне радиомодулей.
  • 0
    Погрешность при нагреве поди можно высчитать? Солнечная батарея разное напряжение выдает в зависимости от интенсивности освещения, нет? Проанализировать зависимость и получить результат точнее.
    • 0
      И что? Мы получим значение яркости освещения. А о том, какие условия надо корректировать — яркое солнце зимой, тень летом, кто-то фонариком посветил или дерево выросло — это ничего не скажет. Легче просто датчик наружу вынести, чтобы ветром обдувался.
      • 0
        да, тут много условий может быть… датчик снаружи будет не так удобен.
        • 0
          Чем? Да, дополнительная герметизация. Но функционал не изменится.
          • 0
            протокол обмена как докатаю, займусь выносом датчика.
          • 0
            Герметизация — не проблема. Капнуть эпоксидкой и всё.
            DS18B20 у меня на улице голый два года висит, только на ногах термоусадка. Повесил потестировать — место удачное оказалось, ниже окна на метр (зимой тепло не будет мешать), около полуметра от стены, северная сторона, куда практически никогда солнце не попадает, и сквозняк всегда.
  • 0
    А чего не встроенный в msp430 термометр? Врет сильно?
    • 0
      стыдно сказать. 2-3 градуса погрешность при ~ +20 градусах. Может, конечно, если откалибровать — получше станет, но чёта нет доверия всё равно.
  • 0
    Уменьшил время сна до 10 секунд, чтобы спровоцировать смерть от электрического голодания. Вот что получилось

    дело было к ночи. температура не повышалась. сначала начал врать термометр (завышать показания от 2.5В и ниже). потом начал сильно врать термометр. радиомодуль торжественно сдох в районе 1.8В
  • 0
    Хм, уже некоторое время собираюсь делать аналогичную систему, но без солнечных паналей — термометры планирую раскидать по квартире. Точнее начать думал с термометров. А в планах маленькая домашняя SCADA

    Спасибо, воспользуюсь вашими наработками.
  • 0
    Идея очень понравилась, автор молодец!
    Эмм… в комментариях вроде не проскакивало — почему бы не запитывать nrf-ку и ds-ку через транзисторный ключ и открывать их как раз во время пробуждения из сна?
    • 0
      в данном случае следует не забыть учесть падение напряжения Uбэ~0.5В (в зависимости от типа транзистора и температуры)
    • +1
      Читайте внимательней: питание термометра и подтяжки у него подключены к порту МК (зачем транзистор — там токи мизерные), и отключаются во время сна.
      • 0
        Сорри, читал по диагонали и не обратил внимания. Но все-таки с термометром так и сделано(питание с ноги мк), а nrf-ка подключена напрямую к питанию и насколько я понял работает в одном направлении, так что ее тоже следует садить на ногу мк(или 2, смотря сколько кушает)
        • 0
          nrf-ка во сне кушает 0.5-0.9 мкА. модуль содержит на борту блокировочные конденсаторы. при включении будет бросок тока, если учесть, что сопротивление ионистора порядка 20-30 ом, есть вероятность просадки напряжения ниже критического уровня, сработает BOR процессора. поэтому решил оставить nrf-ку во сне с постоянным питанием.
          • 0
            спасибо, исчерпывающий ответ!
            п.с. приследую аналогичную цель умного дома с задейсвованием nrf-ок для беспроводной связи с датчиками и исполнительными механизмами.
          • 0
            Если зашунтировать ионистор конденсатором в 5-10 раз больше чем блокировочные стоят в подключаемой периферии то бросок тока не страшен. Это порядка 1мкф керамику, вполне доступная емкость.
            • 0
              нрф-ка жрёт мало во сне. если бы не хватало заряда — питал бы её через полевик. и да, поставил бы в питание кондёр, конечно. но заряда хватает => нецелесообразно
  • 0
    А зачем ограничивать напряжение заряда ионистора? Я бы сделал иначе: ионистор заряжается сколько влезет, а на схему уже питание от LDO стабилизатора. Кстати, я не понял, зачем отключать подтяжки — там же тока всё равно нет, когда шина свободна.
    • 0
      P.S. И напряжение с 3.3 В, по возможности, снизил бы. MSP и NRF могут от 2В работать, на счет ds1621 не знаю. Так и потребление будет меньше и дольше протянет при разряжающемся ионисторе.
    • +1
      Ионисторы плохо переносят полный заряд, и превышение напряжения может оказаться чреватым пробоем ионистора.

      Отдельный стабилизатор кроме всего прочего сам по себе может потреблять энергии в несколько раз больше чем схема в спящем режиме.
      • 0
        Приехали тут из Китая MCP1700T-3.3. Ток утечки оказался не больше 0.1мкА — был приятно удивлён после AMS1117, который только сам «ест» 2-3мА.

        Брал под подобный же «проект» — некая «универсальная» плата с (в максимальном наполнении) 1wire, BMP0805, DHT22, входами ADC для счёта импульсов от водосчётчиков и NRF в качестве связи.
        С питанием, вот, пока до конца не решил — пока задуманы Li-ion, но они для улицы зимой не пойдут, а под (теоретически) подходящие LiFePo4 не нашёл подходящей схемы зарядки…
        • 0
          Ток утечки в рабочем режиме? Ага, в даташите пишут 1.6мкА типичный ток утечки. Но по этой причине у стабилизатора могут быть проблемы со стабильностью — в даташите написано что необходим конденсатор на выходе в 1мкф, видимо при этом номинале у него максимальная устойчивость. Было бы интересно увидеть переходный процесс на выходе при изменении нагрузки(прямоугольный импульс).
        • 0
          А заряд от чего? если от солнечной батареи мощностью заведомо меньшей чем необходимо для аккумулятора — достаточно ограничить напряжение заряда, для литий-железополимерных оно даже больше чем для литий-ионных, так что зарядка от них подойдет — просто батарея будет заряжаться на 90% от номинала что впрочем продлит её жизнь.
          • 0
            Переходные процессы попробую завтра записать на работе (по напряжению, ток зарисовать нормально не чем, разве что очень относительно — на первом попавшемся резиторе) если не припашут заниматься основной работой :) Скажу больше. Этот 1700 даже в «голом» виде и совсем без обвязки ничего не ест. Возможно, повезло с конкретным экземпляром (хорошо, что их ещё под сотню ;) ) — постараюсь завтра попробовать, в том числе и картинку выхода без нагрузки снять.

            Заряд или от солнечной батареи (есть кучка на 5.5В 90мА) или от внешнего источника, как USB, так и абстрактный источник в районе 12В. Вот по второму случаю и выдумываю простую схему. Ибо для Li-ion есть TP4056 — дешево и сердито, а для Li-Fe всё, что нашлось, с кучей ног в DFN корпусе и толком нет у китайцев :)

            Беда в том, что в LiFe максимальное напряжение 3.6В в процессе зарядки и догонять его до 4.2, как делают Li-ion микросхемы не есть гуд…
            • 0
              И все же, ионистор не подходит? я видел в продаже на 200 фарад и даже на 1800 фарад(цена только кусается).
              Можно еще рассмотреть свинцовые щелочные аккумуляторы.
              • 0
                у ионистора живучесть бельше, чем у аккумулятора. поэтому и был выбран. еще большинство аккумуляторов при минусе по Цельсию отказываются заряжаться.
              • 0
                Ионистор не подходит в первую очередь ценой :) Да и как-то внимательно не интересовался пока таким вариантом. Но мысль интересная, вероятно попробую.

                Вот картинки с 1700. Тестовый «стенд» — ардуина с «моргающим» выходом, период 10мс. От выхода запитана оптопара (TLP521) на которой и висит стабилизатор. Нагрузка — резистор 120Ом. Питание стабилизатора от выхода 3.3В ардуины (забыл поставить на 5В, а переделывать лень. разница — 0.1В в постоянке на выходе, на размер провала при подключении нагрузки не влияет)

                Картинка 1 - вообще без конденсаторов


                Картинка 2 - электролит 0.33мкФ на выходе


                Картинка 3 - электролит 1.5мкФ на выходе

                • 0
                  Цена идет на втором месте после соответствия характеристик заданным условиям эксплуатации, если уж задались условиями работы в отрицательных температурах — перечень источников тока для питания схемы сразу резко сократился независимо от цены. Помимо ионистора, в этих условиях прокатывает еще РИТЭГ, но это вообще был бы шик.
                  Можно еще попробовать классику — электрохимические источники тока, использовать землю в качестве электролита. Так что для таких условий ИМХО ионистор все же выигрывает в удобстве и цене.

                  Заказал две пары ионисторов на 120Ф и 200Ф — очень зверские штуки, внутреннее сопротивление около 0.01 Ома — точнее проверить не получилось, гвоздь раскаляет хоть и недолго. Две недели пролежал заряженный — заряд все еще остался(точных измерений не проводил, так что тут не могу сказать точно какой у него саморазряд, но к примеру 5-вольтовые на 1Ф сутки едва выдерживают). по размеру — как конденсатор 300мкф@200В в старых блоках питания, даже меньше по высоте.
                  • 0
                    0.01 ом… офигеть. а ссылочкой не поделитесь? для самообразования.
                    • 0
                      Я их на ибее брал, где-то пол года назад.
                      Оно-то логично, чем больше емкость тем меньше сопротивление.
                      Спецификаций там точных не дают.

                      Вот к примеру 200 фарад
                      Насчет емкости — если и врут то незначительно, заряжал его током 2А порядка 2-3х минут (согласно емкости — 100 секунд на вольт при таком токе).

                      хотя обещают такие характеристики:
                      Скрытый текст
                      Rated voltage: 2.7V
                      Rated discharge capacitance: 200F
                      ESR (mΩ, 1KHz, 25℃): 8
                      DC resistance (mΩ): 12
                      Working temperature range: -40 to 60 Degrees Celsius
                      Storage temperature range: -40 to 70 Degrees Celsius
                      Weight: 40g
                      Size (ΦD*L): 25 * 60 mm
                      Pin configuration: vertical
                      Long life time: more than 100,000 times
                  • 0
                    Учитывая, что это всё пока на уровне баловства, жаба иногда придушивает :)

                    Залез на алиэкспресс… Оказалось всё не так плохо — 10Ф х 5.5В — всего по $5.6 если брать от 5 штук… Вполне можно побороться с жабой. А уж если брать не на 5.5, а на 2.7…2.5В, то вообще — копейки.

                    Надо брать! :)
                    • 0
                      лучше бери на 120Ф, емкость лишней не бывает а цена ЗА ПАРУ всего в 3-4 раза выше. т.е. получаешь комплект на 60Ф@5В.

                      И еще что интересно — ионисторы НЕ ПОЛЯРНЫЕ конденсаторы, полярность на них указывают только начального заряда с завода.
  • +1
    про ионистор: долго экспериментировал. остановился на этом варианте. заряда днем достаточно на сутки в худших условиях. ldo при понижении вырубается скачком. уже почти год работает. из обслуги — воду выливал из колбы — плохая герметичность.
  • 0
    Дошли наконец руки попробовать сделать подобное питание для радиосенсора.
    Пока светло — напряжение стабильно держится 3,8 вольта, а вот после заката светодиоды, сцуко, сжирают всю энергию за три часа. Попробую подобрать пару других светиков.
    • 0
      А, черт, кажется это не светодиоды виноваты, а схемка на макетке прожорливой оказалась. Разбираюсь.
    • 0
      светодиоды после отсечки не должны ничего отжирать
  • 0
    Ну вот, все получилось.
    Использовал солнечеую панельку 38х60мм (5В, 40мА) и ионистр на 4F.
    Светодиоды попались 2х вольтовые, так что при интенсивном солнечном свете, напряжение поднимается до 4.02В, nRF24 при этом работает нормально.
    Без света устройство отработало 30 часов, напряжение при этом снизилось до 2,48В.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.