Безакумуляторний термометр

Безакумуляторний термометр - пристрій низького споживання без акумуляторного живлення, який працює за рахунок сонячної енергії, накопиченої у формі енергії електричного поля конденсатора великої ємності, та передає дані температури за допомогою радіосигналу.

Діаграма 1. Комунікація безакумуляторного термометра та тестового приймача

Опис роботи безакумуляторного термометра

1. Мікроконтролер MSP430FR2433 отримує сирі дані з регістрів датчика температури BME280 через протокол I2C.
2. Мікроконтролер MSP430FR2433 передає зчитані сирі дані використовуючи частоти з діапазону 433MHz за допомогою радіо трансівера на платі Ra-01.
3. В проміжках між зчитуванням мікроконтролер перебуває в режимі низького енергоспоживання.
4. Трансівер Ra-01, датчик температури BME280 та мікроконтролер MSP430FR2433 живляться від стабільної напруги 3В від плати CJMCU-2557, що зберігає енергію, отриману від підключеного до нього сонячного елементу, в конденсаторі великої ємності.

Інструкція зі збору проекту безакумуляторного термометра та тестового приймача

Необхідні модулі та елементи

• MSP-EXP430FR2433 LaunchPad Development Kit
• Ra-01 з SX1276/77/78/79 - LoRa модуль
• BME280 - датчик температури
• Сонячний елемент AK13373
• Іоністор 5.5В 1Ф
• 3 резистори з номіналом 10 кОм
• TTGO LoRa32 v2.0 - борд з мікроконтролером ESP32, дисплеєм та трансівером LoRa.

Покрокова інструкція

1. git clone -b main --single-branch https://github.com/viktorpovazhuk/eco-thermometer.git
2. Відкрити проект “eco-thermometer/MSP_part” в Code Composer Studio IDE (CCS потрібно перед цим встановити)
3. Під’єднати MSP-EXP430FR2433 до USB-порта, cкомпілювати проект “MSP_part” і прошити MSP430FR2433.
4. Встановити VS Code та extension Platformio. Відкрити проект “ESP32_LoRa_Communication” в VS Code, скомпілювати його та прошити ESP32.
5. Попередньо зарядити іоністор до напруги 3.1-3.3В, з'єднавши його з джерелом живлення через послідовний обмежувальний резистор дотримуючись полярності.
6. Зібрати схему передавача температури. (див. Схема 1)

Схема 1. Принципова схема передавача температури

Основні характеристики безакумуляторного термометра

1. MSP430FR2433, BME280, Ra-01 в час передачі споживають струм ~20мА.
2. Струм живлення протягом іншого часу нехтовно малий.
3. Радіопередача при вихідній потужності +7dBm (5.01 mW).
4. Точність показів температури (з специфікації BME280):

Навколишні умови	Абсолютна похибка показів
25°C	0.5°C
0 ... 65°C	±1.0°C
-20 ... 0°C	±1.25°C
-40...-20°C	±1.5°C

Характеристики передавача безакумуляторного термометра та тестового приймача для обрахування link budget:

Характеристика	Значення
Вихідна потужність передавача безакумуляторного термометра	+7 dBm
Коефіцієнт підсилення антени безакумуляторного термометра	2.5 dBi
Коефіцієнт підсилення антени тестового приймача	3 dBi

Алгоритм роботи пристрою

Зе необхідності можна збільшити інтервали часу між передачами температури.