Urządzenie do kontroli roślin - sprawdzenie dobranych tranzystorów MOSFET

[Kangurek]

Cześć!
Tworzę mały projekcik, dzięki któremu będę mógł kontrolować warunki wokół moich roślin.
Jednym z podstawowych założeń jest oszczędność baterii. Układ jest zasilany przez baterię 18650 a jego mózgiem jest ESP8266. Aby zaoszczędzić energię chcę włączać zasilanie dla czujników tylko na moment, poprzez podanie stanu wysokiego z GPIO14 i 13 na tranzystory typu MOSFET (IRLML6246 jako N MOSFET i IRLML6401 jako P MOSFET). Niestety mam małą wiedzę na temat budowy własnych układów elektronicznych i nie jestem pewien czy wybrane przeze mnie tranzystory spełnią swoją rolę.
Wrzucam dwa schematy, które różnią się tylko sposobem przekazywania informacji o stanie naładowania baterii (jako element główny tego podukładu wykorzystuję TL431). Pierwszy układ ma za zadanie podawać stan niski na GPIO2, kiedy bateria ma poniżej 3,6v a drugi  podaje stan wysoki na GPIO2, kiedy bateria ma poniżej 3,6v. W przypadku pierwszego układu, poprzez dzielnik napięcia ograniczyłem napięcie płynące do GPIO2 tak, aby przy maksymalnym naładowaniu baterii nie przekroczyć 1,3*Vdd mikrokontrolera.
Proszę o sprawdzenie, czy dobrane tranzystory spełnią swoją rolę przy włączaniu układu monitorującego baterię i w przypadku włączania czujników oraz o ewentualne poprawki układu jeśli coś przeoczyłem.

PS. Celowo nie wrzucam odcinania baterii jeśli jej stan spadnie poniżej 3,2V. Po prostu chce maksymalnie zaoszczędzić czas pracy na baterii.

 

 

Edytowano Luty 2, 2021 przez Kangurek

[marek1707]

Lepiej późno niż później, więc kilka uwag:

Generalnie, dopóki naprawdę nie jesteś pewien co robisz, nie odcinasz masy. W tego typu układach, jeśli chcesz kontrolować/odcinać pewne bloki od zasilania, zawsze robisz to po stronie plusa. Dokładnie tak jak zrobiłeś to w przypadku detektora na TL431. Ani nie wolno Ci tego zrobić w przypadku czujnika doniczkowego, ani w przypadku BNME280. Akurat w przypadku czujnika ciśnienia, to wstawianie mu jakiegokolwiek odcinania zasilania jest bez sensu, bo scalak pobiera <2uA gdy pracuje i oddaje wyniki co 1s a jeszcze mniej gdy go zatrzymasz - wszystko programowo przez I2C. 

Schemat jest narysowany okropnie. Zaczynając od stabilizatora, a na plątaninie mas, zasilań i sygnałów kończąc. Czy książki także czytasz od prawej do lewej a litery są do góry nogami? Nie? To dlaczego zmuszasz nas do oglądania przepływu sygnału z baterii po prawej, do wyjścia po lewej a masy GND idą do góry?

Jeśli potrzebujesz kilku wejść analogowych (tutaj do wilgotności ziemi i napięcia baterii), to wstawiasz multiplekser analogowy. Tani 74HC151 daje 8 wejść a z malutkiego 74LVC1G53 dostajesz 2 wejścia przełączane na 1 pin. To w zasadzie nie pobiera prądu, sam dzielnik pomiarowy możesz załączać parą NMOS/PMOS albo użyć do tego tzw. high side switch'ów:

https://www.tme.eu/pl/details/ap2280-1wg-7/power-switches-uklady-scalone/diodes-incorporated/

To bardzo wygodne układy, dokładnie do takich zastosowań jakie tu potrzebujesz. Zamiast babrać się w MOSFETach i opornikach, dajesz takie coś i masz załączanie od strony plusa sygnałem logicznym. Analogowy pomiar baterii (skoro i tak nie masz odcinania sprzętowego) daje dużo więcej informacji o jej stanie. Swoją droga jeśli kupisz ogniwa 18650 z wbudowanymi zabezpieczeniami (tzw. PCM), to unikniesz przykrej niespodzianki, gdy Twój program jednak nie zadziała w małym fragmencie i zje akumulator do zera. 

Jak rozumiem, RST_FTD to miało być RTS, bo tak nazywa się jeden z sygnałów interfejsu RS232. 

Aż 100uF naprawdę do RESETu nie jest potrzebny. 

Brakuje mi podciągów na I2C.

Ten fragment z TL431 to sam wymyśliłeś? To powiedz mi jakie będzie napięcie na katodzie "diody" gdy napięcie baterii będzie wystarczająco duże (i po co jest tranzystor Q2/Q6)? Wygląda mi to na przerysowane bez zastanowienia z czegoś, gdzie pasowało. Przy 3.3V to raczej nie zadziała. Do tego typu detektorów używamy komparatorów, ew. z wbudowaną referencją.

[Kangurek]

@marek1707 dziękuję za cenne informacje. Z braku czasu musiałem na chwilę odstawić projekt, ale powróciłem do niego i wprowadziłem sugerowane zmiany. 
Niestety nigdy nikt mnie nie uczył robienia schematów, więc pierwsze schematy wrzucone przeze mnie łamały wszelkie zasady ich tworzenia. Tym razem trochę poczytałem i bardziej się postarałem, choć zapewne nie udało mi się w pełni zastosować wszystkich zasad. Nie mniej, mam nadzieję, że tym razem układ będzie działał.
Zastosowałem high side switch AP22802AW5-7 gdyż niestety wymienionego nie było w sklepie. Odcinam nim napięcie praktycznie ze wszystkiego. Przy życiu zostawiam tylko stabilizator i ESP. Spowodowane jest to w pierwszej kolejności maksymalnym ograniczeniem zużycia prądu a w drugiej kolejności możliwością rozszerzenia projektu o inne, bardziej prądożerne czujniki.
Bardzo proszę o ponowne sprawdzenie schematów.

 

SystemKontroliKwiatkow.pdf

SystemKontroliKwiatkowZCzujnikiemSwiatla.pdf