Автономный модуль для «умного дома» (питание от солнечной батареи, данные по GSM)

 
+
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
Уезжал тут на месяц (ну, пусть для простоты будет в отпуск, хотя на самом деле — нет) и через несколько дней после отъезда потерял связь с домашним сервером. Нет связи, а почему — науке не известно. Может, роутер завис, может пробки выбило, может и того хуже чего с домом произошло. Сидишь вдали от дома, волнуешься... :)

(В моём случае, как вернулся, оказалось, проблема была в проводном Билайне — что-то у них на чердаке накрылось)

И пришла в голову мысль, сделать автономный модуль, имеющий самостоятельный канал связи и автономное питание. Благо, GSM/GPRS-модули готовые давно рекламируются, а у операторов сотовой связи появились тарифы, типа, «умный дом». Сперва решил сделать обычное питание от сети + аварийный аккумулятор. Пропало напряжение, свистнул по GSM «Авария!» ну и хватит.

Но тут глаз упал на валяющиеся на столе, на всякий пожарный заказанные на AliExpress солнечные батареи. Я по 63 рубля брал, сейчас чуть подорожали.

Mini 6V 1W Solar Panel Solar System Module Home DIY Solar Power Bank For Battery Cell Phone Toys Chargers Portable Drop Shipping-in Solar Cells, Solar Panel from Consumer Electronics on Aliexpress.com | Alibaba Group

Cheap diy jewlery, Buy Quality module display directly from China modulating controller Suppliers: Mini 6V 1W Solar Panel Solar System Module Home DIY Solar Power Bank For Battery Cell Phone Toys Chargers Portable Drop Shipping //  www.aliexpress.com
 

Решил также и их тоже задействовать :)

Соорудить зарядку оказалось очень просто. Есть такие классные народные модули на чипе TP4056 для зарядки литиевых аккумуляторов. И тоже у меня про запас были взяты:

1PCS 5V TENSTAR ROBOT 1A Micro USB 18650 Lithium Battery Charging Board Charger Module+Protection Dual Functions TP4056-in Integrated Circuits from Electronic Components & Supplies on Aliexpress.com | Alibaba Group

Cheap micro usb 18650, Buy Quality usb 18650 directly from China charging board Suppliers: 1PCS 5V TENSTAR ROBOT 1A Micro USB 18650 Lithium Battery Charging Board Charger Module+Protection Dual Functions TP4056 //  www.aliexpress.com
 

Включается примерно так:

На входе диод ставят обычно, как я понял, чтобы гарантировать не превышение допустимого напряжения модуля TP4056 (до 5.5В). Но видел схемы, где включают и напрямую. Не стал и я заморачиваться, тем более, терять ценный солнечный ресурс :) Включил напрямую. Хотя ещё более цивильная схема с повышающим/понижающим преобразователем. Может быть и так сделаю, а то в пасмурную погоду зарядка не идёт:

// Собираем солнечную зарядку для устройств - Проекты - AVR project.ru - Проекты на микроконтроллерах AVR

Сейчас стоит, для теста таким образом заряжается на солнышке старый аккумулятор от сотового.
 44
+
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
Вторая ключевая часть устройства — собственно, GSM модуль. На рынке их не так уж и мало разных, но себе я не брал раньше. Нужно заказывать. Поскольку мне навороты, типа голосовой связи не нужны, я присматриваюсь к SIM800L:

Smallest SIM800L GPRS GSM Module MicroSIM Card Core BOard Quad band TTL Serial Port-in Integrated Circuits from Electronic Components & Supplies on Aliexpress.com | Alibaba Group

Cheap porte gsm, Buy Quality gsm gprs directly from China gprs module Suppliers: Smallest SIM800L GPRS GSM Module MicroSIM Card Core BOard Quad-band TTL Serial Port //  www.aliexpress.com
 

Хотя, вроде бы, нормальные и A6/GA6:

mini A6 GA6 GPRS GSM Kit Wireless Extension Module Board Antenna Tested Worldwide Store for SIM800L-in Integrated Circuits from Electronic Components & Supplies on Aliexpress.com | Alibaba Group

Cheap gsm gprs, Buy Quality wireless module directly from China gprs module Suppliers: mini A6 GA6 GPRS GSM Kit Wireless Extension Module Board Antenna Tested Worldwide Store for SIM800L //  www.aliexpress.com
 

Но SIM800L намного более популярен, так что возьму его. В этом вопросе коммьюнити решает :)

Ещё есть намного более дешёвые M590:

Buy Products Online from China Wholesalers at Aliexpress.com

Join free now! Sign in with: Choose from over 40 different categories with millions of products Enjoy unbeatable prices and free shipping on almost all products! AliExpress Buyer Protection has you covered from click to delivery Join free now! Sign in with: Choose from over 40 different categories with millions of products Enjoy unbeatable prices and free shipping on almost all products! //  Дальше — www.aliexpress.com
 

Но по ним много негатива — жуткая лотерея. Китайцы их добывают примерно так :)

В общем, проблем тут принципиальных быть не должно. Многие страдают с нестандартным питанием таких модулей, поскольку их рабочее напряжение от 3.4 до 4.4В. Для них 3.3В мало, 5В много... Удивительно, но эти модули разрабатывались для прямого питания от одного литиевого аккумулятора :D Мораль — можно обойтись без преобразователя питания :)
 44
+
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
Ещё важный вопрос — потребляемая мощность. GSM-модуль от солнечной батареи не потянет вообще никак.
Пиковый ток при дозвоне до 2А! Хотя с толстым конденсатором на входе, пишут, пиковый ток падает до 400мА. Но для солнечной батареи всё равно дофига. Зато отлично хватает всё того же аккумулятора. Так что модуль однозначно нужно включать только для передачи данных, а потом уходить в спячку.

Вопрос с потреблением тока самим процессором. Я как-то привык, что всё Arduino-like жрёт многие миллиамперы или десятки миллиампер. Этого хватит, чтобы прилично поработать с аккумулятора, но не хватит, чтобы постоянно питаться от солнечной батареи. Значит в голову приходит такой цикл — заряжаем аккумулятор, когда заряжен, включаемся, работаем, аккумулятор садится, выключаемся, ждём зарядки.

Вопрос, как организовать такой цикл?

Первое, лобовое решение из прошлого века — реле. Повышается напряжение до срабатывания, реле включается, запитывает схему, а выключается при падении напряжения, намного более низком, чем нужно для включения. Гистерезис.

Но некомильфо это как-то. И ток лишний пожирать, и XXI век на дворе.

Следующая мысль — подключить простенький микроконтроллер, что-нибудь, типа ATtiny85, который будет сидеть в спячке с микроамперным потреблением, следить за напряжением и когда надо — включать/выключать схему:

ATtiny85 в DIP-корпусе

Давно уже как-то заказал на побаловаться или куда-то в платы встраивать несколько ATtiny85. Не в виде USB-платы , а хардкорно, чипом 5PCS ATTINY85 20PU ATTINY85 20PU ATTINY85 20 ATTINY85 ATMEL DIP-in Integrated Circuits from Electronic Components & Supplies on Aliexpress.com | Alibaba Group Cheap dip, Buy Quality dip 20 Directly from China Suppliers:5PCS ATTINY85-20PU ATTINY85 20PU ATTINY85- 20 ATTINY85 ATMEL DIP //  www.aliexpress.com   ATTiny85.jpg @ gateway.ipfs.io [ кеш ]…// Радиоэлектронный
 


И тут приходит в голову сравнить потребление тока у ATtiny85 и голого ATmega328P без обвеса:

ATmega328P без ансамбля

После того, как вчера разобрался с программированием stadalone ATtiny85, решил сегодня повторить то же самое с ATmega328P Парочка микросхем была давно в заначке, на всякий случай. На глаза также попадались регулярные рецепты об их включении на макетках. Но собрался поковыряться только сейчас Как и с ATtiny85 проблем была масса. Даже больше. Поэтому, по свежей памяти, складирую тут опыт и впечатления Сперва не стал рыться в своих копилках, а погуглил варианты компактной сборки на макетных…// Радиоэлектронный
 


Оказывается, потребление у ATmega328P тоже микроамперного класса:

Arduino Low Power - How To Run ATmega328P For a Year On Coin Cell Battery

An Arduino Uno runs less than one day on a 9 V battery because it uses about 45 mA current. Using an Arduino Pro Mini, with a simple modification, the power consumption goes down to 54 μA (0.054 mA)... //  www.home-automation-community.com
 

Ну и отлично, больше ничего и не требуется :)
 44
+
+1
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
Ну и чтобы не пропадали, другие ссылки по теме, где сегодня находил полезную информацию:

Кто работал с GSM? Какая разница между модулями SIM800L, SIM800С и SIM900? | Аппаратная платформа Arduino

Выбирал себе модуль, и увидел что на Али есть довольно много вариантов:SIM800L - 3.59€SIM800C - 4.43€SIM900 - 3.73€ (визуально на нём стоит M590E, и разные входы включая miniUSB)M590E - 1.50€ //  arduino.ru
 

Делаем из Arduino сотовый телефон

Говорите, задолбали обзоры часов на сайте? Ну так держите ещё один обзор по теме Arduino :) В комментариях к предыдущему обзору кто-то ворчал, что, мол, «купи Arduino и затем готовься ... //  mysku.ru
 

GSM A6 вопрос про RING | Аппаратная платформа Arduino

Заказал потестить GSM модуль A6 такой. Пказался очень достойной заменой M590. При не на много большей цене - больше функционал и меньше энергопотребление. Пока едет, подробнее полистал доступные доки - не нашел есть ли в нем аналог ноги RING в M590? Т.е. //  arduino.ru
 

GSM/GPRS модуль AiThinker A6 - быстрый запуск - 2150692.ru

Пробный запуск нового GSM модуля A6 от AiThinker. Модуль совместим с российскими сотовыми операторами, потребляет меньше тока, продается на плате с внешним питанием от 5В. Подключим модуль к компьютеру и посмотрим на его старт.   Для подключения модуля к компьютеру понадобится: Далее После включения в терминале появятся различные информационные строки. Для просмотра версии модуля отправьте команду "ATI" (без кавычек). Для просмотра уровня сигнала отправьте команду "AT+CSQ", появятся "+CSQ:" и два числа через запятую, первое число и есть уровень. //  Дальше — www.2150692.ru
 

Бюджетная GSM сигнализация с мозгами из Arduino

Добрый день! Опять мультиобзор китайских электронных компонентов, как обычно обо всём понемногу, постараюсь покороче, но получится ли? Итак, встречайте, GSM сигнализация стоимостью до 700 ₽. Интересно? Прошу под «cut»! Приступим! ... //  mysku.ru
 

Модуль GSM GPRS SIM800L MicroSIM с антенной

Модуль GSM GPRS SIM800 MicroSIM с антенной SIM800L GPRS GSM Module MicroSIM Card Core BOard Quad-band TTL Serial Port //  arduino-kit.ru
 

How to Run an Arduino for Years on a Battery

If you found this article after doing a search on Google, welcome! On this website you will find plenty of content around DIY home automation using op ... //  openhomeautomation.net
 

ATtiny85: Power consumption vs clock speed

Short and simple: What is the power consumption for an ATtiny85 running at 1 MHz and 8 MHz using the internal clock? Not using any sleep modes. I have googled a lot and can't find any info on this... //  arduino.stackexchange.com
 

H2OhNo! - learn.sparkfun.com

The firmware behind H2OhNo! is simple in theory and long in practice. We need to establish that when water is present then sound the alarm. But what do we do for the weeks and months when there is no water detected? Let’s go to sleep and save power! We’ve written some lengthier tutorials on getting the ATmega328 into very low power sleep. In this tutorial we will show you how to get the ATtiny into sleep mode as well. Under normal conditions the ATtiny will consume 10-12mA running at 8MHz. Assuming the CR2032 battery contains 200mAh, that gives us (200mAh / 20mA) 10 hours of run time. //  Дальше — learn.sparkfun.com
 
 44
RU FantomAK #09.08.2017 11:07  @Balancer#08.08.2017 15:07
+
-
edit
 

FantomAK

втянувшийся

Balancer> http://avrproject.ru/solar_panel/skhema_usovershenstvovannaja.png
Мне такая переделка понравилась:

Пара Step-Up конвертеров и их небольшой апгрейд до SEPIC

Совсем недавно на глаза мне попался обзор линейных стабилизаторов напряжения на 3.3 Вольта. Я даже принял участие в обсуждении, и как то там затронули тему питания устройств с 3.3 В ... //  mysku.ru
 

На али видел лот 110р за пять плат - для такого качества вообще копейки
"Быть пессимистом потрясающе. Я всегда или прав, или приятно удивлен."(с)  41.0.2272.11841.0.2272.118
RU Balancer #09.08.2017 23:33  @FantomAK#09.08.2017 11:07
+
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
FantomAK> Мне такая переделка понравилась

Это пока качественно другой для меня уровень :)
 44
RU FantomAK #10.08.2017 04:31  @Balancer#09.08.2017 23:33
+
-
edit
 

FantomAK

втянувшийся

FantomAK>> Мне такая переделка понравилась
Balancer> Это пока качественно другой для меня уровень :)
Там дело в том, что почитал обзорчики... Платки из твоих фоток имеют черезчурно кошмарные осциллограммы даже с допаяными кондёрами!!!
Эту спасает несколько сотен мкф
(не! Ну если конечно ты ТАК любишь ловить глюки...)
:D
"Быть пессимистом потрясающе. Я всегда или прав, или приятно удивлен."(с)  41.0.2272.11841.0.2272.118
RU Balancer #10.08.2017 06:43  @FantomAK#10.08.2017 04:31
+
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
FantomAK> Платки из твоих фоток имеют черезчурно кошмарные осциллограммы даже с допаяными кондёрами!!!

А, ну это не вопрос. И кондёра не жалко, и планирую питать схему напрямую от аккумулятора :)
 44

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru