Materiale utilizate:
Raspberry Pi Pico W
Display-ul OLED (0.96 inch) SSD1306 (I2C)
Senzorul AHT20+BMP280 (temperatură, umiditate și presiune)
Senzorul GUVA-S12SD (nivel de radiații ultraviolete)
Schema electrică
Conexiuni la Raspberry Pi Pico W:
Conectare pentru alimentarea senzorilor:
VCC - pin 36 (3.3V)
GND - pin 38 (GND)
Display-ul OLED (0.96 inch):
SDA - pin 6 (GPIO4)
SCL - pin 7 (GPIO5)
Senzorul AHT20+BMP280:
SDA - pin 6 (GPIO4)
SCL - pin 7 (GPIO5)
Senzorul GUVA-S12SD:
OUT – pin 32 (analogic)
Calcul energetic:
• Raspberry Pi Pico W: consum tipic între 17 mA și 27 mA la 3.3V, în funcție de modul de operare și de activitatea Wi-Fi. Consumul maxim poate ajunge la 300 mA în timpul transmisiilor Wi-Fi.
• OLED 0.96 inch: consum tipic între 15 mA și 30 mA la 3.3V, în funcție de luminozitatea afișajului și de numărul de pixeli aprinși.
• Senzorul AHT20 + BMP280:
AHT20: consum tipic de 1 mA la 3.3V.
BMP280: consum tipic de 0.3 mA la 3.3V.
• Senzorul GUVA-S12SD: consum tipic foarte scăzut, de ordinul microamperilor.
Consum total: 27 mA (Pico W) + 30 mA (OLED) + 1 mA (AHT20) + 0.3 mA (BMP280) + consum neglijabil (GUVA-S12SD) = aproximativ 58.3 mA la 3.3V.
Puterea consumată este = 0.0583 A x 3.3 V = aproximativ 0.192 wați.
Alimentare: Stația va fi alimentată de doua baterii de 3.7 V tip 18650, 2600 mAh, dispuse în paralel într-un power bank, cu ieșire la 5 V. Capacitatea totală a bateriilor este de 5200 mAh.
Presupunând o eficiență de 80% (o valoare tipică) a convertorului DC-DC, Puterea de intrare este = Putere de ieșire / Eficiență = 0.192 W / 0.8 = 0.24 W.
Curentul de intrare la 5V = Putere de intrare / Tensiune de intrare = 0.24 W / 5 V = 0.048 A = 48 mA.
Timp de funcționare = Capacitate baterii (mAh) / Curent de intrare (mA) = 5200 mAh / 48 mA ≈ 108 ore.
Deasemenea, mai putem adăuga un procent de 10-15 % pierderi, datorită cablurilor, conectorilor și a altor factori.
Sursă de alimentare regenerabilă: Un panou solar de 6V, 500mA va furniza energie unui regulator (Buck) de 5V 2A, asigurând o tensiune stabilă pentru power bank. Power bank-ul va primi această tensiune și o va utiliza pentru a încărca bateriile interne și pentru a alimenta schema. Circuitul de încărcare al power bank-ului va gestiona automat încărcarea bateriilor, protejându-le de supraîncărcare și de alte probleme.
Presupunând o eficiență de 80% pentru regulatorul buck, puterea disponibilă la 5V este de 3W x 80% = 2.4W. Curentul disponibil la 5V este 2.4W / 5V = 0.48A = 480mA.
Curentul produs de panoul solar (480mA) este mai mare decât consumul schemei (48mA).
În condiții ideale, panoul solar poate compensa complet consumul schemei și poate încărca power bank-ul cu 432mA. Timpul necesar pentru a încărca complet power bank-ul de la 0% este: 5200mAh / 432mA = aproximativ 12 ore.
Dar, producția panoului solar depinde de intensitatea luminii solare. În zilele înnorate sau în timpul nopții, panoul solar va produce mai puțină energie sau deloc.