Немного теории. Падение напряжения на дифференциальном сопротивлении диода имеет параболическую характеристику при токах которые мы будем пропускать через зеленый светодиод, значение падения напряжения будет находиться где то в пределах 1.7-1.9 В, а для обычного кремниевого диода 0,55-0,65 В в зависимости от протекающего тока и типа диода. Этим мы воспользуемся для тонкой подстройки порога срабатывания компаратора, подключив в схеме радиодатчика контроля положения окон и дверей делитель R2-R3 к отрицательному входу внутреннего компаратора микроконтроллера (МК).
Рис. 2
С другого (положительного) входа компаратора микроконтроллера подключен управляемый внутренний источник опорного напряжения. по сути являющийся обычным управляемым делителем питающего напряжения. Остается установить подходящий коэффициент деления, что бы напряжение делителя было близко к напряжению падения внешнем делителе. Падение напряжения на диоде изменяется незначительно при изменении питания, соответственно и на делителе R2-R3 напряжение почти неизменно. А вот напряжение на внутреннем делителе линейно изменяется от изменения напряжения. Чем ниже питающее напряжение, тем ниже напряжение на положительном входе компаратора. и в определенный момент напряжение на положительном входе станет ниже напряжения падения на внешнем делителе, что приведет к переключению компаратора. и послужит нам сигналом для запуска процедуры передачи кода «авария питания». Сравнение деленного эталонного напряжения и напряжения внутреннего делителя производится в момент, когда на светодиод через резистор R1 подается питание.
Коэффициент деления внутреннего опорного источника вычисляется по формуле Uref=X/24*Uпит.
где Х - коэффициент деления целое число от 1 до 16.
Понятно, что шаг приращения напряжения великоват, потому более тонкую настройку можно сделать подбором резистора R2 (подбирается в диапазоне 3-5 кОм) внешнего делителя в схеме радиодатчика положения окон и дверей и резистора R1 в схеме радиодатчика протечки воды.
Для удобства в таблице (см. архив к этой статье) проведен расчет выходных напряжений в зависимости от питающего напряжения для всех возможных коэффициентов. По этой таблице выбирается подходящий коэффициент дающий напряжение опорного источника близкое к падению напряжения на внешнем делителе R2-R3 при требуемом пороге напряжении питания.
Например для используемого зеленого светодиода падение напряжения составило 1.85 В с резистором R2 в 4.7 кОм. а R3 в 2 кОм. Напряжение на внешнем делителе Ur3=Ud*R3/(R2+R3) - это около 0.55 В По табличке для того что бы компаратор сработал при Uпит. = 2В нужно выбрать коэффициент 6. В результате реально сработка происходила примерно при 2.1-2.2 В. Что и требовалось получить. Для упрощения настройки делитель R2-R3 можно заменить на переменный резистор 6-10 кОм.
Реальные испытания на макете показали что МК и передатчик сохраняют работоспособность при питании 1.4 В, поэтому об аварии питания успеет оказаться замеченным.
С целью снижения тока потребления, прежде чем отправлять микроконтроллер в сон, алгоритм выключает все лишние потребители. Источник опорного напряжения и компаратор. А когда МК разбудит прерывание от смены состояния входа геркона, снова включит эти устройства и передает код состояния геркона и потом проводит требуемые процедуры измерения. Если напряжение окажется ниже нормы спустя паузу в 1 сек. передает код «аварии питания».
Дополнительно для снижения потребления исключено использование внутренних подтягивающих резисторов, и для анализа состояния геркона задействован порт GP3 с внешним подтягивающим резистором, его сопротивление выбрано большим, так же с целью снижения тока потребления в режиме сна.
Проверка показала что в режиме ожидания МК потребляет около 3 мкА при питании от 3 В. Соответственно при замкнутом герконе потребляется дополнительный ток 15 мкА.
Коды радиокоманд, формируемые радиодатчиками, распределены в памяти EEPROM следующим образом:
Радиодатчик протечки воды:
0х00-0х02 – код протечки,
0х03-0х05 – код аварии питания, в ячейку с адресом
0х06 – коэффициент деления внутреннего делителя.
Радиодатчик контроля положения окон и дверей:
0х00-0х02 – код открытого состояния,
0х03-0х05 – код закрытого состояния,
0х06-0х08 – код аварии питания,
0х09 – коэффициент деления внутреннего делителя.
Архив материалов к статье
Радиодатчик протечки воды
Радиодатчик контроля положения окон и дверей
Обсуждение радиодатчиков на форуме
