Stap 2: Energiebeheer
Voor een project als dit is het vanzelfsprekend dat nummerportabiliteit een belangrijk aspect. Batterijen zijn dus de logische keuze!
Nu, voor draagbare apparaten is het vrij belangrijk dat u kiest een batterij-bron die oplaadbare of gemakkelijk beschikbaar. De twee belangrijkste opties zijn de 9V PP3 batterij of AA-batterijen. Ik ben zeker dat zullen sommige mensen veronderstellen dat een 9V batterij de beste optie is, want hey, 9V beter dan 3 recht is?
Nou, niet in dit geval. 9V batterijen terwijl zeer nuttig, produceren hun spanning ten koste van de levensduur van de batterij. Gemeten in mAh (milliamp uur), dit cijfer vertelt u in theorie hoe lang een batterij zal laatste operationele in 1mA in uren (wel met een korreltje zout nemen, deze zijn vaak onder ideale, lage belasting voorwaarden). Hoe hoger de classificatie, des te langer de batterij zal duren. 9V batterijen zijn geclassificeerd tot/nabij 1000mAh. Alkaline AA's hebben aan de andere kant bijna drie keer zoveel op 2900mAh. NiMH rechargables kunt bereiken, hoewel 2500mAh een redelijk bedrag is (merk op dat oplaadbare batterijen op 1.2V werken niet 1.5!).
Het LCD-scherm nodig heeft van een 5V ingang (10%) en de AVR (de microcontroller) moet ongeveer hetzelfde (hoewel het kan gaan zo laag als 2.7 voor lage frequentie kloksnelheden). We moeten ook een vrij stabiele spanning, als het schommelt over het kan leiden tot problemen met de microcontroller.
Om dit te doen zullen we gebruik maken van een spanningsregelaar, moet u een keuze te maken over prijs vs efficiëntie nu. Je hebt de optie van het gebruik van een eenvoudige 3-pins spanningsregelaar zoals de LM7805 (78 serie, + 5 volts output) of een kleine geïntegreerde schakeling.
Met behulp van een eenvoudige regulator
Als u ervoor kiest om te gaan met deze optie, moet u een paar punten in gedachten te houden. Ten eerste, drie pin regelgevers moeten bijna altijd een ingang die hoger is dan hun output. Ze dan stap de spanning naar de gewenste waarde. Het nadeel is dat ze vreselijk efficiëntie (50-60% is goed gaan). De bovenkant is dat ze goedkoop en wordt uitgevoerd met een 9V batterij, u kunt ophalen een basismodel voor 20 pence in het Verenigd Koninkrijk. U moet ook bedenken dat toezichthouders een dropout spanning - de minimale kloof tussen input en output hebben. Je kunt speciale LDO (lage DropOut) regelgevers moeten uitvallers op rond 50mV (t.o.v. 1-2V met andere ontwerpen). Met andere woorden, kijk uit voor LDOs met een + 5V uitgang.
Met behulp van een geïntegreerd circuit
De ideale manier om te gaan is een schakelende regelaar. Deze zullen, voor ons doel, normaal 8-pin pakketten die mee in een spanning en geef ons een gereglementeerde uitgang op een hoog rendement - in sommige gevallen bijna 90%. U kunt stap opstaan of conversieprogramma's aftreden (respectievelijk boost/bok) afhankelijk van wat u plaatsen wilt, als alternatief kan je regelgevers die boven of onder de gewenste output zal nemen.
De chip die ik gebruik voor dit project is een MAX619 +. Het is een 5V stap omhoog regulator dat 2 duurt AA's (het invoerbereik is 2V-3,3 v) en geeft een gestage 5V. Het alleen nodig heeft vier condensatoren te bedienen en zeer efficiënte ruimte is. Kosten - 3,00 inclusief de caps. Aantoonbaar loont de pralerij net te krijgen een beetje meer gebruik van uw batterijen. Het enige grote nadeel is dat er geen kortsluiting beveiligd, dus als er een stijging van de huidige, wees gewaarschuwd! Dit is redelijk triviaal om op te lossen met een add op circuit echter:
Een ander nuttig chip ontwerp - hoewel lang niet zo netjes een oplossing is de LT1307. Nogmaals, een 5V regelgever, maar het kan allerlei ingangen en heeft nuttige dingen zoals laag batterijniveau. Het kost heel wat meer op bijna 5 met smoorspoelen, grote condensatoren en weerstanden.
Spanning Rails
We gaan worden met behulp van twee rails van de netspanning (plus een gemeenschappelijke basis). De eerste zal de 3V van de batterij, dit zal worden gebruikt voor het aandrijven van de LED's en andere relatief hoge voedingscomponenten. Mijn MAX619 is alleen gewaardeerd tot 60mA (hoewel absoluut maximum 120mA is) zodat u gemakkelijker de microcontroller verbinden met een MOSFET waarmee alle LEDs. De MOSFET trekt bijna geen stroom en fungeert als een breuk in het circuit indien de ingang poort onder rond 3V. Wanneer de microcontroller logische 1 op de pin stuurt, de spanning is 5V en de FET inschakelt, dan gewoon fungeert als een kortsluiting (d.w.z. een stuk draad).
De wilskracht het LCD-scherm van een 5V-spoor, Microcontroller en eventuele versterking circuits voor input sensoren.
Stroomverbruik
Als we kijken naar verschillende gegevensbladen, stellen wij vast dat de AVR niet meer dan 15-20mA bij maximale belasting neemt.
Het LCD-scherm neemt alleen 1mA te bedienen (ten minste wanneer ik testte, budget voor 2). Met de achtergrondverlichting op is het echt aan jou om te beslissen. Aansluiten van het recht tot de 5V-rail (geprobeerd) is prima, maar zorg dan dat heeft een ingebouwde weerstand (volg de sporen op de PCB) voordat u dit doet. Het trok 30mA zo - vreselijk! Met een 3,3 k ohm weerstand is nog steeds zichtbaar (perfect voor astro fotografie) en trekt alleen 1mA. U kunt nog steeds fatsoenlijk helderheid met behulp van een 1k of anderszins. Ik ben fijn met mijn tekening net onder 2mA met de achtergrondverlichting op! Als u wilt, is het triviaal om toe te voegen een knop van de helderheid met behulp van een 10 k potentiometer.
De IR LED 100mA maximaal kan duren, maar ik heb goede resultaten met 60mA over mij (experiment!). U kunt vervolgens dat huidige halveren omdat u effectief op een 50% duty cycle uitvoert (wanneer de LED wordt gemoduleerd). Hoe dan ook, het is alleen op voor een fractie van een seconde zodat we niet hoeven te maken over dit.
De andere LEDs die je over met spelen moet, kan je dat alleen een 10mA huidige genoeg is om geven u een goede helderheid - zeker kijken voor lage powerleds (met uitzondering van de IR een), youre niet ontwerpen een fakkel! Ik koos niet toe te voegen een power-indicator in mijn circuit, gewoon omdat het een heleboel stroom trekken voor niet veel gebruik. Gebruik de aan/uit-schakelaar om te controleren of het op!
In totaal, u moet niet worden uitgevoerd meer dan 30mA op een bepaald moment en met een theoretische aanvoer van ongeveer 2500 (waardoor variatie) mAh die u geven moet ruim 80 uur rechtstreeks met alles op. Met de processor stillegden voor de meeste van de tijd zal dit minstens dubbel/triple, dus u hoeft niet te vaak veranderen van uw batterijen.
Conclusie
Daar gaan we, dat was makkelijk was het niet! U kunt ofwel ga goedkoop en vrolijke met een 9V batterij en een LDO regelgever ten koste van efficiëntie of betalen een beetje meer en een toegewijde IC gebruiken om het te doen. Mijn budget was nog steeds onder de 20 zelfs met de IC, dus je laten nog verder vallen kunt als u wilt.
