El consumo de energía
Las placas Arduino usan bastante potencia en comparación con otros sistemas integrados con una funcionalidad similar.
Hay tres factores principales:
El regulador lineal de 5V NCP1117 ( hoja de datos ) en el Arduino UNO R3 ( esquemático ) tiene una corriente de reposo de alrededor de 6 mA.
El ATMega328P ( hoja de datos ) consume alrededor de 5 mA a 8 MHz y 5 V, y probablemente más del doble que a 16 MHz.
user2973: El ATMega16U2 utilizado para las comunicaciones USB también consume aproximadamente 13 mA.
Los LED y otros periféricos también consumen algo de corriente. En su circuito, la retroiluminación de la pantalla LCD probablemente también consume 4 mA.
Al dejar caer de 9V a 5V a través de un regulador lineal, el regulador pierde casi la mitad de la energía debido a su caída de 4V. Duncan comenta que esto casi duplica el consumo de energía en reposo de 9V, así como la energía necesaria para cada mA de 5V, ya que 4/9 de la energía se desperdicia como calor por el regulador de voltaje. Un regulador de conmutación eficiente produciría 5V con poca energía desperdiciada, reduciendo efectivamente el consumo de corriente visto por la batería en 4/9.
Una batería duracell de 9V ( hoja de datos ) cae de 9V a 7V en aproximadamente 7.5 horas con un consumo de corriente de 50mA. Por lo tanto, una suposición aproximada es que su circuito consume alrededor de 25 mA, lo que parece correcto según la descripción de su circuito.
Tenga en cuenta que la duración de la batería alcalina no es lineal con respecto a la corriente. Para corrientes muy pequeñas (<1 mA) la vida de un alcalino se aproxima a la de una batería de litio.
Obtener corriente abajo
Aquí hay algunos consejos para reducir el consumo actual:
Regulador: Reemplace el regulador con uno con baja corriente de reposo, o mejor aún, un regulador de conmutación (también con baja corriente de reposo). Un regulador de conmutación utiliza 'pulsos' de corriente y algunos inductores y condensadores externos para proporcionar una salida de voltaje estable razonable. No desperdicia energía como con la caída de voltaje del regulador lineal y la eficiencia en el alto 90% es posible.
- Hay convertidores reductores (reductores) que toman la batería como entrada, luego se conectan directamente a 5V y GND, sin pasar por VIN y el regulador. Este de Pololu sube y baja, y tiene una corriente de reposo de 0.1mA.
- Alternativamente, podría usar algunas baterías alcalinas de 1.5V y un convertidor de refuerzo (elevador) para obtener el voltaje de hasta 5V (por ejemplo, este producto de Sparkfun). Parece que los convertidores de impulso se almacenan más comúnmente.
- Finalmente, puede comprar una batería de litio recargable con escudo de carga. Esta ventaja de esto es no tener que comprar baterías nuevas, y para un poquito más grande que una batería de 9V, la de litio tiene una capacidad mucho mayor. Un producto realmente genial es el kit impermeable seeeduino stalker que incluye un circuito de carga, batería, panel solar y otras cosas.
ATMega328P: en lugar de usar delaypara cronometrar y girar loopsin cesar esperando que algo suceda, vuelva a escribir su código para que entre en las lecturas del sensor, etc. Hay algunas bibliotecas de baja potencia que utilizan el temporizador de vigilancia para despertar periódicamente del sueño que son útiles. Puede obtener el consumo actual del ATMega328P por debajo de 0.1 mA durante el sueño.
LCD: apaga la luz de fondo, o incluso toda la pantalla LCD. Agregue un botón al diseño que el usuario pueda presionar para activar la pantalla LCD y haga que se apague después de una cantidad fija de inactividad.
Periféricos: la mayoría de los chips periféricos también tienen un modo de suspensión que reduce drásticamente su consumo de energía. Retire los LED de alimentación y otros indicadores que no sean necesarios.
ATMegu16U2: comentarios de user2973 Parece que este chip consume bastante energía ( user2973 ). Podría eliminarse para ahorrar energía y usar el UART en su lugar, pero parece una exageración. Hay placas Arduino Pro que son simplemente Arduino sin la interfaz USB que podría usarse en lugar de UNO.
Baterías: otras células alcalinas tienen una capacidad mucho mayor. Por ejemplo, un AA de 1.5V tiene más de 2000mAh para bajas corrientes. El uso de celdas AA más un convertidor elevador puede aumentar el tiempo antes de reemplazar la batería. Use celdas D (16000 mAh) y funcionará durante bastante tiempo. :RE
Resumen
Con la fuente de alimentación y la codificación adecuadas, puede obtener una vida útil razonable de una batería. Utilizando los principios anteriores, he creado una placa derivada de Arduino que mide algunos sensores y almacena las lecturas en una tarjeta SD cada medio segundo. Puede durar aproximadamente 4 meses con 2 baterías AA, por lo que es definitivamente posible tener poca energía y permanecer en el ecosistema Arduino.
El chip que utilicé para la baja potencia en mi placa es el LTC3525-3.3V. Toma un voltaje de entrada tan bajo como 0.8V y aumenta hasta 3.3V y también está disponible una versión de 5V. Diseñé una PCB para este chip, ya que no había una ruptura lista para usar, y en la hoja de datos hay diseños de referencia. El criterio principal para elegir este chip fue que todavía tenía una alta eficiencia a corrientes muy bajas. Algunos otros convertidores necesitan un pequeño consumo de corriente mínimo.
El mayor consumidor de energía en el tablero terminó siendo la tarjeta micro SD. Puede variar entre 0.1mA y 1.5mA de corriente inactiva dependiendo del fabricante. He encontrado que las tarjetas Verbatim y Lexar consumen la menor cantidad de energía. Haré esta pregunta EESE actualizada con los resultados de las pruebas de consumo de energía de mi tarjeta micro SD.