Как заставить arduino включаться только тогда, когда достаточно энергии собрано?

Недавно в Christian Science Monitor появилась статья о запуске спутника размером с взломщик . В статье говорится, что спутник обладает «накоплением энергии в конденсаторах и схемой переключения для включения микропроцессора, когда накопленной энергии достаточно для создания одного радиочастотного излучения - цифрового звукового сигнала». Мощность собирается от солнечного элемента.

Я заинтересован в создании наземного устройства, которое будет делать это, собирать энергию с солнечного элемента и включать устройство для передачи только тогда, когда у него достаточно энергии. Я недавно купил Arduino , но у меня мало опыта в этой области техники. Любые предложения о том, как начать? Спасибо!

Этот спутник предположительно будет использовать «сбор энергии» (EH) для хранения энергии, обеспечиваемой солнечным элементом, в суперконденсаторе. И TI, и Microchip только начали поставлять оценочные комплекты, используя EH с солнечным элементом для питания MCU и беспроводного трансивера. Компания Advanced Linear Devices производит модуль сбора энергии EH300 , который может заряжать пару суперконденсаторов от различных источников, включая солнечные элементы. Я экспериментировал с одним из них, и он может обеспечить 1,8 В - 3,3 В от источников очень низкого напряжения и способен выдавать 25 мА в течение 68 мс, что более чем достаточно для MCU, такого как PIC MSP430 или XLP и передатчик малой мощности. EH300 имеет два суперконденсатора. Они стоят около 34 фунтов, я купил свой у Фарнелла.

Arduino не подходит для этого приложения, так как он не будет работать при таких низких напряжениях и потребляет слишком много энергии. PIC XLP обычно используют 20 нА в режиме глубокого сна и 50 мкА / МГц, когда активны.

Вы хотите посмотреть, как перевести AVR в спящий режим. В режиме ожидания микроконтроллер максимально отключится, чтобы повысить энергосбережение. То, что вы можете сделать, это подключить все, что вы храните энергию от солнечной панели, к одному из выводов АЦП на Arduino, и когда это достигнет определенного порога, вы можете разбудить микроконтроллер.

Есть несколько разных уровней сна, и чем больше энергии вы хотите сэкономить, тем больше вещей отключается. Я думаю, что контакты АЦП включены только с максимальным / минимальным уровнем энергосбережения. Вы также можете использовать внутренний компаратор avrs с конденсатором / аккумулятором, в котором вы храните энергию, и источником напряжения для любого порога напряжения, который вы хотите.

И последнее, что использование Arduino для этого может быть не лучшим. Даже в самом низком состоянии сна Arduino будет использовать ~ 15 мА, а чип AVR использует только 0,05 мА в этом состоянии. Arduino имеет линейный стабилизатор напряжения, который всегда будет потреблять около 10 мА, а также несколько других дополнительных чипов. По этой причине, вероятно, стоило бы сделать свою собственную настройку AVR.

Вы можете попробовать методы, применяемые солнечными двигателями BEAM с триггерным напряжением (Тип I) .

По сути, вы заряжаете большой конденсатор, пока напряжение на нем не пересекает некоторый порог, и вы запитываете свою цепь, разряжая ее. С достаточно большими конденсаторами вы сможете включить холод Arduino. Но вам потребуются большие конденсаторы, чтобы питать его в течение> 1 с.

Эти схемы могут быть довольно маленькими. Например, эта схема , показанная ниже, использует 2 транзистора и Panasonic 1381x .

Солнечные двигатели используют другие методы, например, запуск на склоне. Вы можете узнать больше о них здесь .

Я поддержу предложение рассмотреть концепции робототехники и солнечных двигателей BEAM. Я думаю, что солнечный двигатель, основанный на чипе MAX8212 (максима предоставит вам бесплатные образцы), был бы наиболее подходящим для вас SE, поскольку он наиболее (легко) настраивается. Arduino - это отличная платформа для изучения микроконтроллеров, но для солнечной энергии она требует немного энергии. Как только вы поймете Arduino, начните изучать работу с чипами Atmel AVR напрямую. ATtiny45 - отличная забавная маленькая платформа для работы, и она вполне может работать от солнечного двигателя. Проверьте, что я делал с ними здесь

У меня нет опыта работы с Arduino, и, судя по текущему списку ответов, он потребляет много энергии и, вероятно, не имеет достаточно низкого потребления тока сна, чтобы сделать его жизнеспособным вариантом. PIC от Nanowatt xlp будет тем местом, с которого стоит начать, однако вам все равно придется иметь дело с интерфейсом между харвестером (в данном случае солнечным элементом) и микрочипом. Выход солнечного элемента имеет низкое напряжение по сравнению с другими типами сборщиков энергии, а требования к схеме PIC +, линейной технологии делают ряд самозапускающихся преобразователей постоянного тока, предназначенных для приложений сбора энергии (например, LTC3105), которые могут действовать как ваш силовой преобразователь. С этого момента вы должны прикрепить рис к конденсатору / батарее, а затем запустить его в режиме ожидания, когда солнечный элемент заряжает батарею / конденсатор.

Хотя люди утверждают, что arduino слишком энергоемкий для такого типа вещей, вы можете решить эту проблему, просто используя больше солнечных батарей, пока не сможете перейти к PIC и т. Д., Что позволит вам сделать более сложную систему.