5 suggerimenti per il risparmio energetico di Arduino che ti terranno in funzione per giorni

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Le schede Arduino hanno cambiato il volto della tecnologia DIY. Progetti semplici come la creazione semaforo in miniatura di Arduino sono perfetti per insegnare ai principianti l'elettronica di base e la programmazione.

Gli Arduinos sono perfetti per i progetti domestici e possono essere utilizzati in movimento collegando un pacco batteria a loro. Il problema è che anche la batteria più robusta verrà scaricata rapidamente anche da una piccola scheda Arduino.

Se vuoi davvero che il tuo Arduino corra per il lungo raggio, dovrai apportare alcune modifiche e modifiche.

1. Librerie di software a basso consumo Arduino

Sono disponibili diverse librerie di software che possono modificare il consumo energetico del tuo Arduino. Inviando Arduino in un sonno profondo per un determinato periodo di tempo, è possibile risparmiare energia tra le operazioni. Ciò è particolarmente utile per i microcontrollori che effettuano letture di sensori in aree remote come stazioni meteorologiche o rilevano sotto-circuiti per dispositivi più grandi.

Il Libreria a basso consumo dall'utente di Github rocketscream è un esempio di libreria facile da usare, perfetta per risparmiare energia. Considera il seguente codice, basato su alcuni dei codici di esempio della libreria:

#include "LowPower.h" // setup () i tuoi sensori / LED qui void loop () {// Questa riga successiva spegne l'arduino per 8 secondi // ADC significa conversione da analogico a digitale e BOD per il marrone rilevamento fuori // entrambi sono disattivati ​​durante il periodo di sospensione per risparmiare energia LowPower.powerDown (SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF); // Dopo ogni sospensione, è possibile indicare ad Arduino di svolgere le proprie attività qui, ad esempio prendere una lettura della temperatura e inviarla a un server. }

Questo codice è un buon inizio. Non solo abbassa il consumo di energia utilizzando metodi già integrati, ma disattiva quello potenzialmente costoso conversione da analogico a digitale (che può utilizzare l'energia anche quando è inattivo) e il rilevamento del marrone fuori che interrompe l'esecuzione del codice di Arduino quando la sua tensione di ingresso diventa troppo bassa.

Questa è una misura semplice ma efficace per iniziare a ridurre la potenza che Arduino tira. Possiamo andare molto più in profondità di questo però!

2. Arduino Risparmio energetico integrato

Il linguaggio di programmazione Arduino ha il suo built-in dormire funzionalità progettata per aiutare con il risparmio energetico. La funzione sleep, usata insieme a interrompere clausole, consentono ad Arduino di svegliarsi di nuovo.

Arduino ha pin specifici progettati per interrompere il ciclo di sospensione e puoi accedervi utilizzando la funzione di impostazione:

#define interruptPin 2 void setup () {// il pin di interruzione DEVE essere Arduino pin 2 o 3 su Uno // imposta il pin in modalità pull up pinMode (interruptPin, INPUT_PULLUP); }

Ora che questo è impostato come pin di interruzione, puoi tranquillamente inviare Arduino in modalità sospensione. Un modo semplificato per farlo è quello di creare due piccole funzioni:

void sendToSleep () {// abilita il sonno - nota che il sonno inneschi, non lo avvia! sleep_enable (); // collega l'interrupt, specifica il pin, il metodo da chiamare in caso di interrupt, // e le condizioni di interrupt, in questo caso quando il pin viene abbassato. attachInterrupt (interruptPin, wakeUpAgain, LOW); // attiva effettivamente la modalità sleep sleep_cpu (); // il codice continua da qui dopo l'interruzione Serial.println ("Just awoke."); } void wakeUpAgain () {// stop sleep mode sleep_disable (); // cancella l'interruzione detachInterrupt (interrputPin); }

Il codice sopra è un modo semplificato per inviare Arduino in modalità sospensione e puoi riattivarlo collegandoti pin 2 al GND pin. Mentre Arduino Uno è in modalità di sospensione, si riduce di circa 11 mA dall'assorbimento totale e, se si utilizza un Pro Mini invece, ci si può aspettare che passi da 25 mA a soli 0,57 mA.

Gli interrupt sono un ottimo modo per ridurre il consumo energetico e Il blog di Kurks ha alcuni post dettagliati su di loro, che aiutano a demistificare gli interrupt per i principianti.

3. Rallenta la velocità di clock di Arduino

La velocità di clock del tuo Arduino determina quante operazioni può eseguire al secondo. La maggior parte delle schede Arduino funzionano su un processore da 8 o 16 MHz, anche se alcune delle schede offshoot come Teensy 3.6 vantano velocità di elaborazione fino a 180 MHz! Questo è il motivo per cui molti Gli hacker fai-da-te amano usare le schede Teensy 7 fantastici progetti che puoi realizzare con un TeensyTeensy è un'ottima alternativa ad Arduino e questi fantastici progetti mostrano cosa puoi fare con un Teensy! Leggi di più su Arduino nei loro progetti fai-da-te.

Tutta questa potenza di elaborazione ha un costo di alimentazione e per molti casi di utilizzo che impiegano la massima velocità di clock è eccessiva. È qui che la regolazione della velocità di clock tramite software può fare la differenza.

Mi farebbe male se non ti avvertissi, la modifica della velocità di clock può causare problemi al bootloader e potrebbe lasciarti con un Arduino su cui non puoi caricare schizzi, se fatto in modo errato.

Se vuoi provare a cambiare la velocità del tuo orologio, insieme a creare strumenti nell'IDE di Arduino per permetterti di cambiare la frequenza della CPU al volo, Guida dettagliata di Pieter P. può aiutarti a iniziare.

4. Sostituisci i componenti Arduino affamati di energia

L'Arduino Uno è la tavola più popolare per i principianti e la maggior parte dei kit Arduino fornisce un modello ufficiale o clone. Il suo fattore di forma più grande e i microchip sostituibili a caldo lo rendono perfetto per la sperimentazione e la sua ampia capacità per le tensioni di ingresso e la conversione della tensione di bordo per i componenti a 3,3 v lo rendono adatto a quasi tutti scopo.

Tutte queste funzionalità non sono economiche in termini di consumo energetico. Con questo in mente, ci sono diverse cose che puoi fare per alterare fisicamente un Arduino Uno per risparmiare energia.

Il regolatore di tensione sull'Arduino Uno provoca il più grande consumo di energia singolo sulla scheda. Ciò non è particolarmente sorprendente, poiché deve scendere fino a 7 V in modo sicuro dall'alimentazione in ingresso alla scheda stessa. Alcuni hanno cercato di aggirare il problema sostituendo il regolatore con altri più efficienti, ma questo non risolve davvero il problema.

Patrick Fenner di DefProc engineering ha trovato un'ottima soluzione nel suo post sul blog che copre le strategie di risparmio energetico di Uno. Sostituendo il regolatore di tensione interamente con un convertitore buck DC-DC, è riuscito a dimezzare il consumo di energia del microcontrollore.

5. Crea il tuo Arduino

Un modo sicuro per usare solo la potenza necessaria per il tuo progetto è progettare un microcontrollore secondo le tue specifiche. In passato abbiamo mostrato come puoi costruisci il tuo Arduino Non spendere soldi per un Arduino: costruisci il tuo per molto menoAdoro i miei Arduinos. In qualsiasi momento, ho un bel po 'di progetti in movimento - la prototipazione è così semplice con loro. Ma a volte, voglio mantenere il progetto funzionale senza acquistare ... Leggi di più per una frazione del costo di un consiglio ufficiale.

Oltre ad avere un controllo molto maggiore sulle dimensioni e la portata del circuito, questo può portare il consumo di energia fino a 15,15 mA in standby e fino a 0,36 mA in modalità sospensione. Queste cifre sono tratte dal post incredibilmente dettagliato di Nick Gammon sul suo forum.

Questo post tratta molti altri aspetti del risparmio energetico di Arduino ed è una fantastica risorsa a cui fare riferimento quando si tenta di spremere un po 'più di tempo da un alimentatore mobile.

Usa Arduino per grandi idee e un piccolo footprint di potenza

Quando stai lavorando i tuoi progetti Arduino per principianti, probabilmente il consumo di energia non è un problema.

Man mano che le tue idee diventano più grandi e richiedono più pensiero, vale la pena imparare modi per semplificare la tua configurazione. Fra assicurandoti di avere la scheda Arduino giusta Guida all'acquisto di Arduino: quale consiglio dovresti comprare?Ci sono così tanti diversi tipi di schede Arduino là fuori, saresti perdonato per essere confuso. Quale dovresti comprare per il tuo progetto? Aiutiamoci, con questa guida all'acquisto di Arduino! Leggi di più e configurandolo per ottenere il massimo da esso, puoi fare molto per creare dispositivi davvero unici e utili. Buona fortuna e continua a armeggiare!