Paso 2: Gestión de la energía
Para un proyecto como este es evidente que la portabilidad debe ser un aspecto clave. Las baterías son así la elección lógica!
Ahora, para dispositivos portátiles es bastante clave que usted escoge una fuente de batería recargable o fácilmente disponible. Las dos principales opciones son los 9V PP3 batería o pilas. ¿Estoy seguro de que algunas personas a asumir que una batería de 9V es la mejor opción porque hey, 9V es mejor que 3 derecho?
Bueno, no en este caso. Baterías de 9V aunque muy útil, producir su voltaje a expensas de la vida de la batería. Mide en mAh (miliamperios por hora), esta clasificación le dice en teoría cuánto tiempo una batería será pasado operando en 1mA en horas (aunque lo toma con una pizca de sal, son a menudo bajo condiciones de carga ideal, bajo). Cuanto mayor sea el grado, más tiempo durará la batería. Pilas de 9V son clasificadas en hasta y alrededor de 1000mAh. Por otro lado, alcalina AA tiene casi tres veces más en 2900mAh. Recargable de NiMH puede llegar a esto, aunque 2500mAh es una cantidad razonable (tenga en cuenta que las baterías recargables funcionan en 1.2V no 1.5!).
La pantalla LCD tiene una entrada de 5V (10%) y el AVR (el microcontrolador) necesita aproximadamente el mismo (aunque puede ir tan bajo como 2.7 para velocidades de reloj de baja frecuencia). También necesitamos una tensión bastante estable, si fluctúa sobre podría causar problemas con el microcontrolador.
Para ello vamos a utilizar un regulador de voltaje, que necesita para tomar una decisión sobre eficacia de vs de precio ahora. Tienes la opción de usar un regulador de voltaje simple de 3 pines como el LM7805 (78 serie, salida de + 5 voltios) o un pequeño circuito integrado.
Con el regulador de simple
Si usted decide ir con esta opción, usted necesita tener algunos puntos en cuenta. En primer lugar, tres reguladores de pin casi siempre necesitan una entrada que es superior a su producción. Luego paso el voltaje hasta el valor deseado. La desventaja es que tienen terrible eficacia (50-60% es bueno ir). Lo bueno es que son baratos y funcionará con una batería de 9V, puede recoger un modelo básico de 20 peniques en el Reino Unido. También se debe tener en cuenta que los reguladores tienen un voltaje de salida - la distancia mínima entre la entrada y salida. Usted puede comprar especiales reguladores LDO (salida baja) que tienen salidas en torno a 50mV (frente a 1-2V con otros diseños). En otras palabras, mirar hacia fuera para LDOs con una salida de 5V +.
Utilizando un circuito integrado
El camino ideal a seguir es un regulador de conmutación. Estos serán, para nuestro propósito, normalmente de 8 pines paquetes que toman en una tensión y nos dan una salida regulada en una alta eficiencia - casi el 90% en algunos casos. Usted puede levantarse paso o bajar convertidores (boost/buck respectivamente) según lo que desee poner en el, también puede comprar reguladores que tendrán por encima o por debajo de la salida deseada.
El chip que estoy usando para este proyecto es una MAX619 +. Es un paso 5V regulador que toma 2 de AA (el rango de entrada es 2V-3.3V) y sale un 5V constante. Sólo necesita cuatro condensadores para operar y es espacio muy eficiente. Costo - 3.00 incluyendo las tapas. Sin duda merece la pena el derroche a utilizar a un poco más de sus baterías. El único inconveniente es que no es corto circuito protegido, por lo que si hay una oleada actual, ser advertidos! Esto es bastante trivial para fijar sin embargo con un add en circuito:
Otro útil viruta diseño - aunque no casi como limpio una solución es el LT1307. Una vez más, un regulador de 5V, pero puede tomar una variedad de entradas y tiene cosas útiles como la detección de batería baja. Cuesta un poco más en casi 5 con inductores, grandes condensadores y resistencias.
Rieles de voltaje
Vamos a utilizar dos rieles de voltaje principales (más una tierra común). La primera será la 3V de la batería, esta se utilizará para alimentar los LEDs y otros componentes de relativamente alta potencia. Mi MAX619 tiene sólo una potencia hasta 60mA (aunque máximo absoluto es 120mA) por lo que es más fácil conectar el microcontrolador a un MOSFET para controlar cualquier LED. El MOSFET no dibuja casi ninguna corriente y actúa como una rotura en el circuito cuando la puerta de entrada está alrededor de 3V. Cuando el microcontrolador envía un 1 lógico en el pin, el voltaje es de 5V y el FET se enciende, entonces solo actúa como un corto circuito (es decir, un pedazo de alambre).
La fuerza de voluntad de riel de 5V el LCD, microcontrolador y cualquier circuitos de amplificación para los sensores de entrada.
Consumo de energía
Si nos fijamos en varias hojas de datos, observamos que el AVR tiene no más de 15-20 mA carga máxima.
El LCD lleva solamente 1mA para funcionar (por lo menos cuando probé, presupuesto para 2). Con la luz de fondo, es realmente depende de usted decidir. Conectar directamente hasta el riel de 5V (intenté) está bien, pero asegúrese de que tiene una resistencia a bordo (seguir los rastros de la PCB) antes de hacerlo. Dibujó a 30mA así - terrible! 3.3 resistencia k es todavía visible (perfecto para la fotografía astronómica) y dibuja solamente 1mA. Usted todavía puede obtener brillo decente usando un 1k o de otra manera. Estoy bien con el dibujo de la mina debajo de 2mA con la luz de fondo! Si usted quiere, es trivial para agregar un botón de luminosidad usando potenciómetro 10 k.
El LED infrarrojo podría tomar 100mA máximo, pero he tenido buenos resultados con 60mA a través mío (experimento!). Entonces puede reducir esa corriente porque efectivamente se está ejecutando un ciclo de deber del 50% (cuando el LED está modulado). De todos modos, es sólo en una fracción de segundo por lo que no tiene que preocuparse acerca de esto.
Los LEDs, que se debe jugar sobre, usted puede encontrar que sólo una 10mA actual es suficiente para darle un buen brillo - ciertamente buscar LEDs de baja potencia (excepto el IR uno), youre no diseñar una antorcha! He decidido no añadir un indicador de potencia en mi circuito, simplemente porque es muy corriente llamar de mucha utilidad. Utilice el interruptor de encendido/apagado para comprobar si está!
En total, usted no debería utilizar más de 30mA en cualquier momento y con una fuente teórica de alrededor de 2500 (permitiendo variación) mAh que le dará más de 80 horas con todo. Con el procesador inactivo para la mayor parte del tiempo esta voluntad por lo menos dos o tres, así que no tienes que cambiar las baterías muy a menudo.
Conclusión
Allí vamos, que era fácil no lo era! Puede ir barato y alegre con una batería de 9V y un regulador LDO a expensas de eficacia o pagar un poco más y usar un IC dedicado a hacerlo. Mi presupuesto era todavía menos de 20 años con CI, así que usted puede caer aún más si es necesario.
