Làm thế nào để có arduino chỉ bật khi đủ năng lượng được thu thập?

Gần đây có một bài viết trên Christian Science Monitor về việc phóng một vệ tinh cỡ cracker . Bài báo nói rằng vệ tinh này có "bộ lưu trữ năng lượng trong các tụ điện và mạch chuyển mạch để bật bộ vi xử lý khi năng lượng được lưu trữ đủ để tạo ra một phát xạ tần số vô tuyến - tiếng bíp kỹ thuật số". Năng lượng được thu thập từ một pin mặt trời.

Tôi quan tâm đến việc tạo ra một thiết bị dựa trên trái đất để làm việc đó, thu năng lượng từ pin mặt trời và chỉ bật thiết bị để truyền khi có đủ năng lượng. Gần đây tôi đã mua một arduino , nhưng có ít kinh nghiệm với loại kỹ thuật này. Bất kỳ đề xuất về làm thế nào để bắt đầu? Cảm ơn!

Vệ tinh đó có lẽ sẽ sử dụng "thu hoạch năng lượng" (EH) để lưu trữ năng lượng do pin mặt trời cung cấp trong một siêu tụ điện. Cả TI và Microchip vừa bắt đầu thay thế bộ dụng cụ đánh giá bằng cách sử dụng EH với pin mặt trời để cung cấp năng lượng cho MCU và bộ thu phát không dây. Thiết bị tuyến tính tiên tiến làm cho mô-đun thu năng lượng EH300 , có thể sạc một cặp siêu tụ điện từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả pin mặt trời. Tôi đã thử nghiệm với một thiết bị và nó có thể cung cấp 1,8V - 3,3V từ các nguồn điện áp rất thấp và có khả năng cung cấp 25 mA trong 68 ms, quá đủ cho MCU như MSP430 hoặc XLP PIC và một máy phát công suất thấp. EH300 có hai siêu tụ điện. Chúng có giá khoảng 34 bảng, tôi đã mua của tôi từ Farnell.

Arduino không phù hợp với ứng dụng này, vì nó sẽ không hoạt động với điện áp thấp như vậy và tốn quá nhiều năng lượng. PIC XLP thường sử dụng 20 nA ở chế độ ngủ sâu và 50 uA / Mhz khi hoạt động.

Bạn sẽ muốn xem làm thế nào để đưa avr vào chế độ ngủ. Khi ở chế độ ngủ, bộ điều khiển vi mô sẽ tắt càng nhiều càng tốt để tăng khả năng tiết kiệm điện. Những gì bạn có thể làm là móc bất cứ thứ gì bạn đang lưu trữ năng lượng từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời vào một trong các chân ADC trên arduino và khi đạt đến ngưỡng nhất định, bạn có thể đánh thức bộ điều khiển vi mô.

Có một vài mức độ ngủ khác nhau, và bạn càng muốn tiết kiệm năng lượng thì càng có nhiều thứ bị tắt. Tôi nghĩ rằng các chân ADC chỉ được bật với mức tiết kiệm năng lượng cao nhất / ít nhất. Bạn cũng có thể sử dụng bộ so sánh bên trong avrs, với tụ điện / pin bạn đang lưu trữ năng lượng và nguồn điện áp cho bất kỳ ngưỡng điện áp nào bạn muốn.

Một điều cuối cùng là sử dụng arduino cho việc này có thể không phải là tốt nhất. Ngay cả ở trạng thái ngủ thấp nhất, arduino sẽ sử dụng ~ 15mA, mà chip avr chỉ sử dụng 0,05mA ở trạng thái này. Arduino có một bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính trên đó sẽ luôn sử dụng khoảng 10mA, cộng với một vài chip phụ khác. Nó có thể là giá trị nó để thực hiện thiết lập avr của riêng bạn vì lý do này.

Bạn có thể thử các kỹ thuật được sử dụng bởi động cơ năng lượng mặt trời BEAM kích hoạt điện áp (Loại I) .

Về cơ bản, bạn sạc một tụ điện lớn cho đến khi điện áp trên nó vượt qua một số ngưỡng, và bạn cấp nguồn cho mạch của mình bằng cách xả nó. Với một tụ điện đủ lớn, bạn sẽ có thể cung cấp năng lượng cho một arduino lạnh. Nhưng bạn sẽ cần một số tụ điện lớn để nuôi nó trong> 1 giây.

Các mạch này có thể khá nhỏ. Ví dụ , mạch này , được hiển thị bên dưới, sử dụng 2 bóng bán dẫn và một Panasonic 1381x .

Động cơ năng lượng mặt trời sử dụng các kỹ thuật khác, ví dụ kích hoạt độ dốc. Bạn có thể tìm hiểu thêm về họ ở đây .

Tôi sẽ gợi ý thứ hai để xem xét các khái niệm đằng sau robot BEAM và động cơ mặt trời. Tôi nghĩ rằng động cơ năng lượng mặt trời dựa trên chip MAX8212 (câu châm ngôn sẽ cung cấp cho bạn các mẫu miễn phí) sẽ là SE phù hợp nhất với bạn vì nó có thể cấu hình (dễ dàng) nhất. Arduino là một nền tảng tuyệt vời để tìm hiểu về vi điều khiển, nhưng nó hơi đói năng lượng mặt trời. một khi bạn hiểu về Arduino, hãy bắt đầu xem xét làm việc trực tiếp với các chip Atmel AVR. ATtiny45 là một nền tảng nhỏ thú vị tuyệt vời để làm việc và có thể được cung cấp năng lượng từ động cơ năng lượng mặt trời khá tốt. Kiểm tra những gì tôi đã làm với họ ở đây

Tôi không có kinh nghiệm với arduino và dường như từ các câu trả lời hiện tại là nó có sức mạnh lớn và có lẽ không có một mức rút ra đủ để ngủ để biến nó thành một lựa chọn khả thi. Một PIC nanowatt xlp sẽ là nơi để bắt đầu, tuy nhiên bạn vẫn cần phải xử lý giao diện giữa máy gặt năng lượng (pin mặt trời trong trường hợp này) và microchip. Đầu ra của pin mặt trời là điện áp thấp so với các dạng máy thu năng lượng khác và các yêu cầu của mạch PIC +, công nghệ tuyến tính thực hiện một loạt các bộ chuyển đổi dcdc tự khởi động được nhắm vào các ứng dụng thu năng lượng (ví dụ LTC3105) có thể hoạt động như bộ chuyển đổi năng lượng của bạn. Từ thời điểm đó, bạn sẽ gắn pic qua tụ điện / pin và sau đó chạy nó ở chế độ ngủ khi pin mặt trời đang sạc pin / tụ điện.

Mặc dù mọi người đã tuyên bố rằng arduino quá khao khát loại điều này nhưng bạn có thể giải quyết vấn đề đó bằng cách chỉ sử dụng nhiều pin mặt trời hơn cho đến khi bạn có thể chuyển sang PIC, vv cho phép bạn tạo ra một hệ thống tinh vi hơn.