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

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

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

Se vuoi veramente che il tuo Arduino funzioni a lungo, dovrai apportare qualche ritocco e modifica.

1. Librerie software a bassa potenza Arduino

Sono disponibili diverse librerie software in grado di modificare il consumo energetico del tuo Arduino. Inviando l'Arduino in un sonno profondo per un determinato periodo di tempo, la potenza può essere salvata tra le operazioni. Ciò è particolarmente utile per i microcontrollori che rilevano letture di sensori in aree remote come stazioni meteorologiche o sub-circuiti di rilevamento per dispositivi più grandi.

La libreria Low-Power di Github user 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 alimenta l'arduino per 8 secondi // ADC significa conversione da analogico a digitale e BOD per rilevamento brown out / / entrambi vengono disattivati ​​durante il periodo di sospensione per risparmiare energia LowPower.powerDown (SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF); // Dopo ogni sospensione, puoi istruire l'Arduino ad eseguire i suoi compiti qui - ad esempio, prendere una lettura della temperatura e inviarla ad un server. 

Questo codice è un buon inizio. Non solo abbassa il consumo di energia utilizzando metodi già incorporati, ma spegne potenzialmente i costi conversione da analogico a digitale (che può usare il potere anche quando inattivo) e il rilevamento marrone che arresta il codice in esecuzione Arduino quando la tensione in ingresso diventa troppo bassa.

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

2. Risparmio energetico integrato di Arduino

Il linguaggio di programmazione Arduino ha il suo built-in dormire funzionalità progettata per aiutare con il risparmio energetico. La funzione sleep, utilizzata in tandem con interrompere clausole, consentire all'Arduino di svegliarsi di nuovo.

Arduino ha pin specifici progettati per interrompere il ciclo del sonno e puoi accedervi utilizzando la funzione di configurazione:

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

Ora che questo è impostato come un pin di interruzione, puoi tranquillamente mandare il tuo Arduino a dormire. Un modo semplificato per farlo è creare due piccole funzioni:

void sendToSleep () // enable sleep - nota che questo fa partire il sonno, non lo avvia! sleep_enable (); // collega l'interrupt, specifica il pin, il metodo per richiamare l'interrupt, // e le condizioni di interrupt, in questo caso quando il pin viene tirato basso. 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'interrupt detachInterrupt (interrputPin); 

Il codice sopra è un modo semplificato per inviare il tuo Arduino in modalità sleep e puoi riattivarlo collegandolo pin 2 al GND pin. Mentre Arduino Uno è in modalità di sospensione, rade circa 11 mA al di sotto del consumo energetico totale e, se si utilizza una Mini Pro, è possibile prevedere una riduzione del consumo energetico da 25 mA a soli 0,57 mA..

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

3. Rallenta la velocità dell'orologio di Arduino

La velocità di clock del tuo Arduino determina quante operazioni può eseguire al secondo. La maggior parte delle schede Arduino funziona su un processore a 8 o 16 MHz, anche se alcune delle schede offshoot come la Teensy 3.6 vantano velocità di elaborazione fino a 180 MHz! Ecco perché molti hacker fai-da-te amano usare le tavole di Teensy 7 Progetti fantastici che puoi costruire con un teensy 7 Progetti fantastici da costruire con un Teensy Teensy è un'ottima alternativa ad Arduino, e questi fantastici progetti mostrano proprio quello che puoi fare con un Teensy ! Leggi di più su Arduino nei loro progetti fai-da-te.

Tutta questa potenza di elaborazione ha un costo energetico, e per molti casi d'uso che utilizzano l'intera velocità di clock è eccessivo. Qui è dove la regolazione della velocità di clock attraverso il software può fare la differenza.

Sarebbe negligente da parte mia non avvertirti, la modifica della velocità di clock può causare problemi con il bootloader e potrebbe lasciarti con un Arduino su cui non puoi caricare gli 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, la guida dettagliata di Pieter P può aiutarti ad iniziare.

4. Sostituisci i componenti Arduino Power-Hungry

L'Arduino Uno è la scheda 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 microchip sostituibili a caldo lo rendono perfetto per la sperimentazione, e la sua ampia capacità di tensioni di ingresso insieme alla conversione di tensione integrata per componenti 3.3v lo rende adatto a quasi tutti gli scopi.

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

Il regolatore di tensione su Arduino Uno determina il massimo drenaggio di potenza singolo sulla scheda. Questo non è particolarmente sorprendente, dato che deve scendere fino a 7v in modo sicuro dall'alimentazione in ingresso alla scheda stessa. Alcuni hanno cercato di aggirare questo sostituendo il regolatore con quelli più efficienti, ma questo non risolve il problema.

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

5. Crea il tuo Arduino

Un modo infallibile per utilizzare solo la potenza necessaria per il tuo progetto è progettare un microcontrollore secondo le tue specifiche. In passato abbiamo mostrato come puoi costruire il tuo Arduino Non spendere soldi per un Arduino - Costruisci il tuo da molto meno Non spendere soldi per un Arduino - Costruisci il tuo da molto meno Amo i miei Arduino. Ad un certo punto, ho parecchi 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 maggiore controllo sulle dimensioni e sulla portata del circuito, questo può portare il consumo di energia a 15,15 mA in standby e fino a 0,36 mA in modalità di sospensione. Queste cifre sono tratte dal post incredibilmente dettagliato di Nick Gammon sul suo forum.

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

Usa Arduino per grandi idee e un'impronta di piccola potenza

Quando stai lavorando ai tuoi primi progetti Arduino per principianti, il consumo energetico probabilmente non è un problema.

Man mano che le tue idee diventano più grandi e richiedono più riflessione, vale la pena di imparare modi per ottimizzare il tuo set up. Tra assicurandoti di avere la giusta scheda Arduino Guida all'acquisto di Arduino: quale scheda dovresti acquistare? Guida all'acquisto di Arduino: quale scheda si dovrebbe ottenere? Ci sono così tanti diversi tipi di tavole Arduino là fuori, ti verrebbe perdonato per essere stato confuso. Quale dovresti comprare per il tuo progetto? Aiutaci, con questa guida all'acquisto di Arduino! Leggi di più e impostandolo per ottenere il massimo da esso, puoi fare molto per realizzare dispositivi davvero unici e utili. Buona fortuna e continua ad armeggiare!

Scopri di più su: Arduino, durata della batteria, suggerimenti hardware.