¿Cómo hacer que Arduino solo se encienda cuando se ha recogido suficiente energía?

Recientemente hubo un artículo en el Christian Science Monitor sobre el lanzamiento de un satélite del tamaño de una galleta . El artículo dice que el satélite tiene "almacenamiento de energía en condensadores y circuitos de conmutación para encender el microprocesador cuando la energía almacenada es suficiente para crear una única emisión de radiofrecuencia: un pitido digital". El poder se recoge de una célula solar.

Estoy interesado en crear un dispositivo basado en la tierra que haga exactamente eso, recolecte energía de una célula solar y solo encienda el dispositivo para transmitir cuando tenga suficiente energía. Recientemente compré un arduino , pero tengo poca experiencia con este tipo de ingeniería. ¿Alguna sugerencia sobre cómo comenzar? ¡Gracias!

Ese satélite presumiblemente usará "recolección de energía" (EH) para almacenar la energía provista por la célula solar en un supercondensador. Tanto TI como Microchip acaban de comenzar a suministrar kits de evaluación utilizando EH con una célula solar para alimentar un MCU y un transceptor inalámbrico. Advanced Linear Devices crea el módulo de recolección de energía EH300 , que puede cargar un par de supercondensadores de una variedad de fuentes, incluidas las células solares. He estado experimentando con uno, y puede proporcionar 1.8V - 3.3V de fuentes de muy bajo voltaje, y es capaz de entregar 25 mA por 68 ms, que es más que suficiente para un MCU como un MSP430 o XLP PIC y Un transmisor de baja potencia. El EH300 tiene dos supercondensadores. Cuestan alrededor de £ 34, compré el mío de Farnell.

El Arduino no es adecuado para esta aplicación, ya que no funcionará con tan bajos voltajes y consume demasiada energía. Los PIC XLP generalmente usan 20 nA en modo de reposo profundo y 50 uA / Mhz cuando están activos.

Querrá ver cómo poner el avr en modo de suspensión. Cuando está en modo de suspensión, el microcontrolador se apagará tanto como sea posible para aumentar el ahorro de energía. Lo que puede hacer es conectar lo que sea que esté almacenando la energía del panel solar en uno de los pines ADC del arduino y cuando llegue a cierto umbral, puede activar el microcontrolador.

Sin embargo, hay algunos niveles diferentes de sueño, y cuanto más poder desee guardar, más cosas se apagarán. Creo que los pines ADC solo están encendidos con el mayor / menor nivel de ahorro de energía. También puede usar el comparador interno avrs, con el condensador / batería en el que está almacenando la energía y una fuente de voltaje para cualquier umbral de voltaje que desee.

Una última cosa es que usar un arduino para esto puede no ser el mejor. Incluso en el estado de reposo más bajo, el arduino usará ~ 15 mA, que un chip avr solo usa 0.05 mA en este estado. El arduino tiene un regulador de voltaje lineal que siempre usará aproximadamente 10 mA, además de algunos otros chips adicionales. Probablemente valdría la pena hacer su propia configuración avr por este motivo.

Puede probar las técnicas utilizadas por los motores solares BEAM activados por voltaje (Tipo I) .

Esencialmente, usted carga un condensador grande hasta que el voltaje a través de él cruza algún umbral, y alimenta su circuito descargándolo. Con condensadores lo suficientemente grandes, debería poder encender un arduino frío. Pero necesitará algunos condensadores grandes para alimentarlo durante> 1s.

Estos circuitos pueden ser bastante pequeños. Por ejemplo, este circuito , que se muestra a continuación, utiliza 2 transistores y una Panasonic 1381x .

Los motores solares utilizan otras técnicas, por ejemplo, activación de pendientes. Puede encontrar más información sobre ellos aquí .

Secundaré la sugerencia de analizar los conceptos detrás de la robótica BEAM y los motores solares. Creo que el motor solar basado en el chip MAX8212 (cuya máxima le dará muestras gratis de) sería el SE más adecuado para usted, ya que es el más (fácilmente) configurable. El arduino es una plataforma brillante para aprender sobre microcontroladores, pero necesita un poco de energía solar. Una vez que comprenda Arduino, comience a trabajar directamente con los chips Atmel AVR. ATtiny45 es una pequeña plataforma muy divertida para trabajar, y puede funcionar con un motor solar bastante bien. Mira lo que he estado haciendo con ellos aquí

No tengo experiencia con Arduino y parece que, a partir del conjunto actual de respuestas, es que consume mucha energía y probablemente no tiene un consumo de corriente de sueño lo suficientemente bajo como para que sea una opción viable. Un PIC de nanowatt xlp sería el lugar para comenzar, sin embargo, aún debe lidiar con la interfaz entre el recolector de energía (célula solar en este caso) y el microchip. La salida de la célula solar es de bajo voltaje en comparación con otras formas de recolectores de energía y los requisitos de un circuito PIC +, la tecnología lineal hace una gama de convertidores dcdc de arranque automático destinados a aplicaciones de recolección de energía (LTC3105 por ejemplo) que pueden actuar como Su convertidor de potencia. Desde ese punto, debe adjuntar la imagen a través del condensador / batería y luego ejecutarla en modo de suspensión cuando la celda solar está cargando la batería / condensador.

Aunque la gente ha declarado que el arduino necesita demasiado energía para este tipo de cosas, puede resolver ese problema simplemente usando más células solares hasta que pueda pasar a PIC, etc., lo que le permitiría hacer un sistema más sofisticado.