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As placas Arduino mudaram a cara da tecnologia DIY. Projetos simples, como a criação de semáforos em miniatura do Arduino, são perfeitos para ensinar iniciantes sobre eletrônica e programação básicas.
Os Arduinos são perfeitos para projetos domésticos e podem ser usados em trânsito, basta anexar uma bateria a eles. O problema é que mesmo a bateria mais robusta se esgotará rapidamente até mesmo por uma pequena placa Arduino.
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Se você realmente deseja que seu Arduino funcione por muito tempo, precisará fazer alguns ajustes e alterações.
1. Bibliotecas de software de baixo consumo de energia Arduino
Existem várias bibliotecas de software disponíveis que podem alterar o consumo de energia do seu Arduino. Ao colocar o Arduino em um sono profundo por um determinado período de tempo, é possível economizar energia entre as operações. Isso é particularmente útil para microcontroladores que fazem leituras de sensores em áreas remotas, como estações meteorológicas, ou subcircuitos de detecção para dispositivos maiores.
o Biblioteca de baixo consumo de energia do usuário do Github rocketscream é um exemplo de biblioteca fácil de usar, perfeita para economizar energia. Considere o seguinte código, com base em alguns dos exemplos de código da biblioteca:
#include 'LowPower.h'
// setup() your sensors/LEDs here
void loop()
{
// This next line powers the arduino down for 8 seconds
//ADC means analogue to digital conversion, and BOD for brown out detection
//both are turned off during the sleep period to save power
LowPower.powerDown(SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF);
//After each sleep, you can instruct the Arduino to carry out its tasks here - for example, take a temperature reading and send it to a server.
}Este código é um bom começo. Não só diminui o consumo de energia usando métodos já incorporados, como desliga o potencialmente caro conversão analógica para digital (que pode usar energia mesmo quando ocioso) e o detecção de escurecimento que interrompe a execução do código do Arduino quando sua tensão de entrada fica muito baixa.
Esta é uma medida simples, mas eficaz, para começar a reduzir a quantidade de energia que seu Arduino extrai. Podemos ir muito mais fundo do que isso!
2. Economia de energia integrada do Arduino
A linguagem de programação Arduino tem seu próprio dormir funcionalidade projetada para ajudar na economia de energia. A função dormir, usada em conjunto com interromper cláusulas, permitem que o Arduino seja ativado novamente.
O Arduino tem pinos específicos projetados para interromper o ciclo de sono, e você pode acessá-los usando a função de configuração:
#define interruptPin 2
void setup()
{
//interrupt pin MUST be Arduino pin 2 or 3 on Uno
//set the pin to pull up mode
pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP);
}
Agora que isso está configurado como um pino de interrupção, você pode com segurança enviar seu Arduino para hibernar. Uma maneira simplificada de fazer isso é criar duas pequenas funções:
void sendToSleep()
{
//enable sleeping - note this primes sleep, not starts it!
sleep_enable();
//attach the interrupt, specify the pin, the method to call on interrupt,
//and the interrupt conditions, in this case when the pin is pulled low.
attachInterrupt(interruptPin, wakeUpAgain, LOW);
//actually activate sleep mode
sleep_cpu();
//code continues on from here after interrupt
Serial.println('Just awoke.');
}
void wakeUpAgain()
{
//stop sleep mode
sleep_disable();
//clear the interrupt
detachInterrupt(interrputPin);
}O código acima é uma maneira simplificada de colocar seu Arduino no modo de hibernação, e você pode acordá-lo novamente conectando pino 2 ao GND alfinete. Enquanto o Arduino Uno está no modo de espera, ele reduz cerca de 11mA do consumo total de energia e, se você usar um Pro Mini, pode esperar uma queda de 25mA de uso regular de energia para apenas 0,57mA.
As interrupções são uma ótima maneira de diminuir o consumo de energia e O blog dos Kurks tem algumas postagens detalhadas sobre eles , que ajudam a desmistificar interrupções para iniciantes.
3. Diminua a velocidade do relógio do Arduino
A velocidade do clock do seu Arduino determina quantas operações ele pode realizar por segundo. A maioria das placas Arduino roda em um processador de 8 ou 16 MHz, embora algumas das placas derivadas, como a Teensy 3.6, apresentem velocidades de processamento de até 180 MHz! É por isso que muitos Hackers DIY gostam de usar placas Teensy sobre o Arduino em seus projetos DIY.
Todo esse poder de processamento tem um custo de energia e, para muitos casos de uso, empregar a velocidade de clock total é um exagero. É aqui que regular a velocidade do clock por meio de software pode fazer a diferença.
Seria negligência da minha parte não avisá-lo, mudar a velocidade do clock pode causar problemas de bootloader e pode deixá-lo com um Arduino para o qual não pode fazer upload de esboços, se feito incorretamente.
Se você quiser tentar mudar a velocidade do seu clock, junto com a criação de ferramentas no IDE do Arduino para permitir que você altere a frequência da CPU rapidamente, Guia detalhado de Pieter P pode ajudá-lo a começar.
4. Substitua os componentes do Arduino com fome de energia
O Arduino Uno é a placa mais popular para iniciantes, e a maioria dos kits Arduino fornece um modelo oficial ou clone. Seu formato maior e microchips hot swappable o tornam perfeito para experimentação, e sua ampla capacidade para tensões de entrada junto com a conversão de tensão onboard para componentes de 3,3 V o tornam adequado para quase todos os fins.
Todas essas funcionalidades não são baratas em termos de uso de energia. Com isso em mente, há várias coisas que você pode fazer para alterar fisicamente um Arduino Uno para economizar energia.
O regulador de tensão no Arduino Uno causa o maior dreno de energia na placa. Isso não é particularmente surpreendente, já que tem que cair até 7v com segurança da fonte de alimentação de entrada para a própria placa. Alguns tentaram contornar isso substituindo o regulador por outros mais eficientes, mas isso não resolve realmente o problema.
Patrick Fenner, da engenharia DefProc, apresentou uma ótima solução em sua postagem de blog cobrindo as estratégias de economia de energia do Uno. Ao substituir o regulador de tensão inteiramente por um conversor buck DC-DC, ele conseguiu metade do consumo de energia do microcontrolador.
5. Faça seu próprio Arduino
Uma maneira infalível de usar apenas a energia necessária para seu projeto é projetar um microcontrolador de acordo com suas próprias especificações. No passado, mostramos como você pode construir seu próprio Arduino por uma fração do custo de uma placa oficial.
Além de ter muito mais controle sobre o tamanho e o escopo do seu circuito, isso pode reduzir o consumo de energia para 15,15 mA no modo de espera e apenas 0,36 mA no modo de espera. Esses números são retirados do postagem incrivelmente detalhada por Nick Gammon em seu fórum.
Esta postagem cobre muitos outros aspectos da economia de energia do Arduino e é um recurso fantástico para se referir ao tentar espremer um pouco mais de tempo de uma fonte de alimentação móvel.
Use o Arduino para grandes ideias e uma pequena pegada de energia
Quando você está trabalhando em seus primeiros projetos iniciantes do Arduino , o consumo de energia provavelmente não é uma grande preocupação.
À medida que suas ideias ficam maiores e exigem mais reflexão, vale a pena aprender maneiras de simplificar sua configuração. Entre ter certeza de obter a placa Arduino certa e configurá-la para obter o máximo dela, você pode percorrer um longo caminho para criar dispositivos realmente únicos e úteis. Boa sorte e continue mexendo!
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Ian Buckley é jornalista freelance, músico, performer e produtor de vídeo que mora em Berlim, Alemanha. Quando não está escrevendo ou no palco, ele está mexendo em eletrônicos ou códigos DIY na esperança de se tornar um cientista maluco.
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