Come far accendere Arduino solo quando è stata raccolta abbastanza energia?

Recentemente è stato pubblicato un articolo su Christian Science Monitor sul lancio di un satellite dalle dimensioni di un cracker . L'articolo afferma che il satellite ha "l'accumulo di energia nei condensatori e i circuiti di commutazione per accendere il microprocessore quando l'energia immagazzinata è sufficiente per creare un'unica emissione di radiofrequenza - un segnale acustico digitale". Il potere viene raccolto da una cella solare.

Sono interessato a creare un dispositivo terrestre che farebbe proprio questo, raccogliere energia da una cella solare e accendere il dispositivo per trasmettere solo quando ha abbastanza energia. Di recente ho acquistato un arduino , ma ho poca esperienza con questo tipo di ingegneria. Qualche suggerimento su come iniziare? Grazie!

Quel satellite utilizzerà presumibilmente la "raccolta di energia" (EH) per immagazzinare l'energia fornita dalla cella solare in un super condensatore. Sia TI che Microchip hanno appena iniziato a fornire kit di valutazione utilizzando EH con una cella solare per alimentare un MCU e un ricetrasmettitore wireless. Advanced Linear Devices produce il modulo di raccolta dell'energia EH300 , che può caricare una coppia di super condensatori da una varietà di fonti, comprese le celle solari. Ne sto provando uno, e può fornire 1,8 V - 3,3 V da fonti a bassissima tensione ed è in grado di fornire 25 mA per 68 ms, che è più che sufficiente per un MCU come un MSP430 o un XLP PIC e un trasmettitore a bassa potenza. L'EH300 ha due super condensatori. Costano circa £ 34, ho comprato il mio da Farnell.

Arduino non è adatto a questa applicazione, poiché non funziona con tensioni così basse e richiede troppa potenza. I PIC XLP in genere usano 20 nA in modalità di sospensione profonda e 50 uA / Mhz quando sono attivi.

Ti consigliamo di vedere come mettere l'AVR in modalità sospensione. In modalità di sospensione, il microcontrollore si spegne il più possibile per aumentare il risparmio energetico. Quello che puoi fare è agganciare qualsiasi cosa tu stia immagazzinando l'energia dal pannello solare fino a uno dei pin ADC sull'Arduino e quando questo raggiunge una certa soglia puoi riattivare il microcontrollore.

Tuttavia, esistono diversi livelli di sonno e maggiore è la potenza che si desidera salvare, più materiale viene spento. Penso che i pin ADC siano attivi solo con il massimo / minimo livello di risparmio energetico. Puoi anche usare il comparatore interno avrs, con il condensatore / batteria in cui stai immagazzinando l'energia e una fonte di tensione per qualsiasi soglia di tensione desideri.

Un'ultima cosa è che usare un arduino per questo potrebbe non essere il migliore. Anche nello stato di sonno più basso l'arduino utilizzerà ~ 15 mA, che in questo stato un chip avr utilizza solo 0,05 mA. L'arduino ha un regolatore di tensione lineare che utilizzerà sempre fino a circa 10 mA, oltre ad alcuni altri chip extra. Probabilmente varrebbe la pena creare la propria configurazione avr per questo motivo.

Puoi provare le tecniche utilizzate dai motori solari BEAM attivati ​​in tensione (Tipo I) .

Fondamentalmente si carica un grosso condensatore fino a quando la tensione che attraversa una certa soglia e si alimenta il circuito scaricandolo. Con condensatori abbastanza grandi dovresti essere in grado di alimentare un freddo arduino. Ma avrai bisogno di alcuni grandi condensatori per alimentarlo per> 1 secondo.

Questi circuiti possono essere piuttosto piccoli. Ad esempio questo circuito , mostrato di seguito, utilizza 2 transistor e un Panasonic 1381x .

I motori solari utilizzano altre tecniche, ad esempio l'attivazione della pendenza. Puoi scoprire di più su di loro qui .

Seguirò il suggerimento di esaminare i concetti alla base della robotica BEAM e dei motori solari. Penso che il motore solare basato sul chip MAX8212 (di cui Maxim ti fornirà campioni gratuiti) sarebbe il SE più adatto a te in quanto è il (facilmente) configurabile. L'arduino è una piattaforma geniale per l'apprendimento dei microcontrollori, ma è un po 'affamato di energia solare. una volta capito Arduino, inizia a cercare direttamente con i chip Atmel AVR. ATtiny45 è una piccola piattaforma molto divertente con cui lavorare e può essere alimentata abbastanza bene da un motore solare. Scopri cosa ho fatto con loro qui

Non ho esperienza con Arduino e dal raccolto attuale di risposte sembra che attiri molta energia e probabilmente non abbia un assorbimento di corrente di sonno abbastanza basso da renderlo un'opzione praticabile. Un PIC xlp nanowatt sarebbe il punto di partenza, tuttavia è ancora necessario gestire l'interfaccia tra la energy harvester (cella solare in questo caso) e il microchip. L'output della cella solare è a bassa tensione rispetto ad altre forme di raccoglitori di energia e ai requisiti di un circuito PIC +, la tecnologia lineare fa una gamma di convertitori dcdc autoaccendenti rivolti ad applicazioni di raccolta di energia (LTC3105 per esempio) che possono agire come il tuo convertitore di potenza. Da quel punto in poi collegheresti l'immagine attraverso il condensatore / batteria e poi la eseguiresti in modalità sleep quando la cella solare sta caricando la batteria / condensatore.

Sebbene la gente abbia affermato che Arduino è troppo assetato di potere per questo tipo di cose, puoi risolvere quel problema semplicemente usando più celle solari fino a quando non sarai in grado di passare a PIC ecc. Che ti permetterebbero di creare un sistema più sofisticato.