Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Делаем плату Arduino автономной с питанием от солнечной батареи
Чтобы использовать плату Arduino в своих проектах где-нибудь за городом, например, на даче, желательно сделать ее автономной от сетевого питания и питания от батареек, которые часто приходится менять. В данном случае самым простым способом будет использование солнечной батареи и резервной батареи напряжением 9 В.
Это уникальный проект для тех любителей Arduino, которые интересуются повышением уровня автономности платы без необходимости использования компьютера и сетевого или заряжаемого источника питания.
Итак, для создания автономной платы Arduino с питанием от солнечной батареи нам потребуются следующие компоненты:
- Плата Arduino
- Аккумулятор или перезаряжаемая батарейка Крона 9В
- Солнечная панель (примерно на 11 В)
- Диод 1N4001
- Электролитический конденсатор 100 мкФ 10 В
- Разъем питания для Arduino
Все эти компоненты нужно подключить в соответствии с приведенной ниже схемой. Это довольно простое действие, поскольку схема не представляет никакой сложности. Не забудьте поменять джампер на плате Arduino в положение «»EXT».
Перед подключением штекера питания Arduino разберите его и установите, какой провод является плюсом питания (обычно красный), а какой «землей» (обычно черный).
В итоге вот такая может получиться плата, собранная «на коленке»:
Теперь Arduino можно использовать где-нибудь на природе и в местах, не слишком затронутых цивилизацией.
Источник
Зарядное устройство от солнечной батареи своими руками
В этом уроке мы покажем вам, как заряжать литиевую батарейку 18650, используя чип TP4056 и солнечную энергию.
Комплектующие
Было бы здорово, если бы вы могли заряжать батарею мобильных телефонов, используя солнце вместо зарядного устройства USB, неправда ли?
Общая стоимость этого проекта, за исключением батареи, составляет чуть менее 5 долларов США. Батарея добавит еще от $4 до $5 баксов. В итоге у нас получится портативный блок питания.
Таким образом, общая стоимость проекта составляет около 10 долларов США. Все компоненты доступны на АлиЭкспресс по действительно хорошей цене.
Для этого проекта нам понадобятся:
- 5В солнечная батарея (убедитесь, что она составляет 5В и не меньше);
- монтажная плата общего назначения, макетная плата;
- 1N4007 высоковольтный высокоомный диод (для защиты от обратного напряжения). Этот диод рассчитан на ток в прямом направлении 1А с пиковым значением обратного напряжения 1000 В;
- Медный провод;
- 2x клеммные колодки PCB;
- держатель батареи 18650;
- аккумулятор 3.7V 18650;
- плата защиты аккумулятора TP4056 (с защитой IC или без нее);
- усилитель мощности 5В;
- некоторые соединительные провода;
- оборудование для пайки.
Как работает TP4056
Если посмотреть на саму плату, то мы увидим, что она имеет чип TP4056 наряду с несколькими другими компонентами, представляющими для нас интерес.
На плате один красный и один синий светодиод. Красный загорается, когда он заряжается, а синий — при полной зарядке. Также есть мини-USB-разъем для зарядки аккумулятора от внешнего USB-зарядного устройства. Еще есть также два места куда вы можете припаять свою собственную зарядную единицу. Эти места отмечены как IN- и IN +.
Мы будем использовать их для питания этой платы. Батарея будет подключена к этим двум точкам, обозначенным как BAT + и BAT-. Плата требует входного напряжения от 4,5 до 5,5 В для зарядки аккумулятора.
На рынке доступны две версии этой платы. Один с модулем защиты от разряда батареи и один без него. Обе платы имеют ток зарядки 1А и отключении по завершении.
Кроме того, один с защитой отключает нагрузку, когда напряжение аккумулятора падает ниже 2,4 В, чтобы защитить батарею от слишком низкого тока (например, в пасмурный день), а также защищает от перенапряжения и обратной полярности (обычно уничтожает себя вместо батареи), однако, пожалуйста, проверьте, правильно ли вы всё подключили в самый первый раз.
Схема устройства
Эти платы действительно очень сильно нагреваются, поэтому мы будем паять их немного над печатной платой. Для этого мы будем использовать жесткий медный провод, чтобы сделать ножки для печатной платы. У нас будет 4 кусочка медных проводов, чтобы сделать 4 ножки для монтажной платы. Для этого вы также можете использовать — штыревые разъемы вместо медного провода.
Солнечный элемент подключается к клеммам IN + и IN-платы зарядки TP4056 соответственно. Диод вставлен в положительный конец для защиты от обратного напряжения. Затем BAT + и BAT- платы подключаются к + ve и -ve концам батареи. Это все, что нам нужно для зарядки аккумулятора.
Теперь для питания платы Arduino нам нужно увеличить выход до 5В. Итак, мы добавляем усилитель напряжения 5 В к этой схеме. Подключите -ve батареи к IN- усилителя и ve+ к IN+, добавив переключатель между ними. Мы подключили бустерную плату прямо к зарядному устройству, но мы рекомендуем установить там SPDT-переключатель. Поэтому, когда устройство заряжает батарею, она заряжается и не используется.
Солнечные элементы подключены к входу зарядного устройства литиевой батареи (TP4056), выход которого подключен к литиевой батарее 18560. Усилитель напряжения 5 В также подключен к аккумулятору и используется для преобразования от 3,7 В постоянного тока до 5 В постоянного тока.
Напряжение зарядки обычно составляет около 4,2 В. Вход усилителя напряжения варьируется от 0,9 до 5,0 В. Таким образом, он увидит около 3,7 В на его входе, когда батарея разряжается, и 4.2 В, когда она подзаряжается. Выходной сигнал усилителя до остальной части цепи будет поддерживать его значение 5 В.
Этот проект будет очень полезен для питания удаленного регистратора данных. Как известно, источник питания всегда является проблемой для удаленного регистратора, и в большинстве случаев нет доступной розетки.
Подобная ситуация заставляет вас использовать некоторые батареи для питания вашей цепи. Но в конце концов, батарея умрет. Наш недорогой проект солнечного зарядного устройства станет отличным решением для такой ситуации.
Источник
Метеостанция на солнечной батареи с передачей данных по WiFi
Эта метеостанция вторая версия устройства. Первая модель метеостанции была популярна и изготовлена многими людьми в разных странах мира. По эксплуатации первой модели возникло много предложений и пожеланий, которые мастер и попытался реализовать во второй версии устройства.
Особенностями этого устройства являются:
-Мониторинг параметров погоды (температура, влажность, давление и т.д.)
-Передача данных по каналу WiFi
-Удаленный мониторинг состояния батареи
-Дополнительные порты для установки дополнительных датчиков
-Литий-ионный аккумулятор 3400 мАч
-Солнечная панель 1 Вт
-Независимость от внешнего источника питания
-Возможность установки в удаленных местах или в сложных географических условиях
Шаг первый: питание
Сначала автор рассказывает о электронных устройствах, которые он собирается использовать.
Метеостанцию мастер будет устанавливать на ферме и главной проблемой была какой использовать источник питания. Ионно-литиевый аккумулятор 3400 мАч отлично справится с работой, но его нужно заряжать. Для зарядки мастер решил использовать солнечную панель с модулем зарядки TP4056.
Такие модули бывают с защитой и без. Мастер советует устанавливать с защитой. Защита не даст аккумулятору перезарядится или разрядится ниже критических 2,4 В.
3,3 В, а напряжение полностью заряженной батареи 18650 составляет 4,2 В. Таким образом, нужно понизить напряжение. Для этой цели мастер устанавливает резистор 220 кОм. На печатной плате он обозначен R1 и расположен чуть выше держателя батареи.
Шаг шестой: спящий режим
Для экономии заряда батареи и корректности показаний метеостанция работает в режиме сон/бодрствование. Энергопотребление в разных режимах приведено в таблице ниже.
Режим работы —— Спящий режим
1. ESP8266 170 мА ——— 10 мкА
2. CH340 12 мА ——— 50 мкА
3. Встроенный светодиод 3 мА ———— 0 мкА
4. Монитор напряжения 0,006 мА —— 6 мкА
Всего 185 мА —- 66 мА
Если цикл будет 10 минут сна\30 сек бодрствования, то энергопотребление выглядит следующим образом:
-Время пробуждения 185 мА в течение 0,5 минут = 92,5 мА-минут
-Время сна 0,066 мА в течение 9,5 минут = 0,627 мА-минут
-Всего за 10 минут = 93,13 мА-минут
Таким образом, среднее потребление тока составляет 9,3 мА.
Шаг седьмой: солнечная панель
Из предыдущего шага делается вывод, что среднее потребление тока составляет 9,3 мА. Необходимый ток для работы устройства в течение всего дня = 9,3 мА х 24 часа = 223,2 мАч
Количество солнечного излучения зависит от того, в какой части земного шара вы находитесь. Чтобы узнать количество солнечной излучения можно использовать Глобальный солнечный атлас . Принимая во внимание минимум 1 час полного солнечного света, автор выбирает солнечную панель.
Итак, цель — получить 223,2 мАч за 1 час. Для зарядки литий-ионной батареи 3,7 В достаточно солнечной панели с напряжением от 5 до 6 В. Требуемая номинальная мощность солнечной панели = 223,2 мА при напряжении от 5 до 6 вольт. Номинальная мощность солнечной панели = 223,2 мА х 5 В = 1,1 Вт. Значит нужна солнечная панель 1 Вт / 5 В — 6 В.
Шаг двенадцатый: программное обеспечение
Чтобы использовать устройство с библиотекой Arduino, необходимо установить IDE Arduino с поддержкой плат ESP8266, согласно этому руководству .
Настройки должны быть следующие:
PU Frequency: 80MHz 160MHz
Flash Size: 4M (3M SPIFFS) – 3M File system size 4M (1M SPIFFS) – 1M File system size
Upload Speed: 921600 bps
Перед загрузкой кода необходимо установить следующие библиотеки:
ESP8266 , BMP280 , Blynk
Перед использованием функции глубокого сна контакт Wemos D0 должен быть подключен к контакту RST. Это можно сделать, замкнув перемычку JP2.
Solar-WiFi-Weather-Station-V2.0.rar
Шаг тринадцатый: приложение Blynk
Загрузить приложение на Android или на iPhone
Авторизоваться. Нажать на значок QR и сканировать QR-код приведенный ниже. Придет код авторизации.
Затем нужно загрузить Arduino согласно этой инструкции.
Источник