Como ativar o arduino somente quando a energia foi coletada?

Recentemente, houve um artigo no Christian Science Monitor sobre o lançamento de um satélite do tamanho de um cracker . O artigo diz que o satélite tem "armazenamento de energia em capacitores e circuito de comutação para ligar o microprocessador quando a energia armazenada é suficiente para criar uma única emissão de radiofrequência - um sinal sonoro digital". A energia é coletada de uma célula solar.

Estou interessado em criar um dispositivo terrestre que faça exatamente isso, colete energia de uma célula solar e só ligue o dispositivo para transmitir quando tiver energia suficiente. Recentemente, comprei um arduino , mas tenho pouca experiência com esse tipo de engenharia. Alguma sugestão sobre como começar? Obrigado!

Esse satélite presumivelmente usará "coleta de energia" (EH) para armazenar a energia fornecida pela célula solar em um super capacitor. Tanto a TI quanto o Microchip começaram a fornecer kits de avaliação usando EH com uma célula solar para alimentar um MCU e um transceptor sem fio. A Advanced Linear Devices produz o módulo de coleta de energia EH300 , que pode carregar um par de super capacitores de uma variedade de fontes, incluindo células solares. Eu tenho experimentado um, e ele pode fornecer 1,8V - 3,3V a partir de fontes de tensão muito baixa, e é capaz de fornecer 25 mA por 68 ms, o que é mais que suficiente para um MCU como um PIC MSP430 ou XLP e um transmissor de baixa potência. O EH300 possui dois super capacitores. Eles custam cerca de £ 34, eu comprei o meu de Farnell.

O Arduino não é adequado para este aplicativo, pois não funciona com tensões tão baixas e consome muita energia. Os PICs XLP normalmente usam 20 nA no modo de sono profundo e 50 uA / Mhz quando ativo.

Você vai querer ver como colocar o avr no modo de suspensão. Quando no modo de suspensão, o microcontrolador será desligado o máximo possível para aumentar a economia de energia. O que você pode fazer é conectar o que estiver armazenando a energia do painel solar em até um dos pinos ADC do arduino e quando isso atingir um determinado limite, você poderá ativar o microcontrolador.

Existem alguns níveis diferentes de sono, e quanto mais energia você deseja economizar, mais coisas são desativadas. Eu acho que os pinos ADC estão ligados apenas com o nível mais alto / menor de economia de energia. Você também pode usar o comparador interno avrs, com o capacitor / bateria em que está armazenando a energia e uma fonte de tensão para qualquer limiar de tensão que desejar.

Uma última coisa é que usar um arduino para isso pode não ser o melhor. Mesmo no estado mais baixo de suspensão, o arduino usará ~ 15mA, que um chip avr usa apenas 0,05mA nesse estado. O arduino possui um regulador de tensão linear que sempre usa cerca de 10mA, além de alguns outros chips extras. Provavelmente valeria a pena fazer sua própria configuração de avr por esse motivo.

Você pode experimentar as técnicas usadas pelos motores solares BEAM acionados por tensão (tipo I) .

Essencialmente, você carrega um grande capacitor até que a tensão cruze algum limiar e você alimenta seu circuito descarregando-o. Com um capacitor grande o suficiente, você poderá ligar um arduino frio. Mas você precisará de alguns grandes capacitores para alimentá-lo por> 1s.

Esses circuitos podem ser bem pequenos. Por exemplo, este circuito , mostrado abaixo, usa 2 transistores e uma Panasonic 1381x .

Os motores solares usam outras técnicas, por exemplo, acionamento de taludes. Você pode descobrir mais sobre eles aqui .

Em segundo lugar, sugiro examinar os conceitos por trás da robótica BEAM e dos motores solares. Penso que o motor solar baseado no chip MAX8212 (cuja máxima fornecerá amostras grátis de) seria o SE mais adequado para você, pois é o mais (facilmente) configurável. O arduino é uma plataforma brilhante para aprender sobre microcontroladores, mas é um pouco faminto por energia solar. Depois de entender o Arduino, comece a trabalhar diretamente com os chips Atmel AVR. ATtiny45 é uma pequena plataforma divertida de se trabalhar e pode ser alimentada por um motor solar muito bem. Confira o que eu tenho feito com eles aqui

Eu não tenho experiência com o arduino e parece que o resultado atual é que ele consome muita energia e provavelmente não possui um consumo de corrente de sono baixo o suficiente para torná-lo uma opção viável. Um PIC de nanowatt xlp seria o ponto de partida, mas você ainda precisará lidar com a interface entre o coletor de energia (célula solar neste caso) e o microchip. A saída da célula solar é de baixa voltagem em comparação com outras formas de coletores de energia e os requisitos de um circuito PIC +, a tecnologia linear, fazem uma série de conversores dcdc de partida automática direcionados para aplicações de coleta de energia (LTC3105, por exemplo), que podem atuar como seu conversor de energia. A partir desse ponto, você anexaria a foto no capacitor / bateria e a executaria no modo de suspensão quando a célula solar estiver carregando a bateria / capacitor.

Embora as pessoas tenham declarado que o arduino está com muita energia para esse tipo de coisa, você pode resolver esse problema usando apenas mais células solares até poder passar para PICs etc., o que permitiria criar um sistema mais sofisticado.