- Opis płytki
- Arduino Pro Mini
- Interfejs LoRaWAN
- Układ zasilania
- Układ ładowania
- Diody LED
- Interfejsy komunikacyjne
- Pomiar napięcia baterii
- Sterowanie zasilaniem układów zewnętrznych
- Zworki
- Lista elementów
- Uwagi
Możliwe warianty konfiguracji:
- Arduino Pro Mini i RFM95W
- Arduino Pro Mini i RN2483A
- RN2483A
Szczegółowe instrukcje dla wersji montażowych:
- Wersja minimalna doc/A_minimal.md
Platforma współpracuje z modułami Arduino Pro Mini lub ich klonami w obu wariantach (3.3V/8MHz i 5V/16MHz).
UWAGA! Do programowania potrzebny jest konwerter USB/Serial.
Płytka pozwala na realizację interfejsu LoRaWAN na dwa różne sposoby:
- wykorzystanie modułu nadajnika-odbiornika LoRa RFM95W i implementacja stosu LoRaWAN na mikrokontrolerze - komunikacja z modułem poprzez SPI (piny 11, 12 i 13 Arduino Pro Mini)
- zastosowanie modułu z wbudowaną obsługą stosu LoRaWAN RN2483A - komunikacja z modułem poprzez port szeregowy obsługiwany programowo (piny 6 (RX) i 7 (TX) Arduino Pro Mini).
Zastosowany regulator napięcia LDO TS2940CW33.
- Maksymalne napięcie zasilania - 26V
- Minimalne napięcie zasilania - 3.5V
- Spadek napięcia dla prądu 100mA - 100mV, 800mA - 600mV
- Napięcie wyjściowe - 3.3V
- Prąd maksymalny - 1A
UWAGA! Do zasilania urządzenia wymagana jest bateria lub zasilacz podłączony do zacisków baterii (nie dotyczy wariantu zasilania B - patrz Lista elementów).
Zastosowany kontroler ładowania akumulatorów litowo-polimerowych (Li-Po) i litowo-jonowych (Li-Ion) MCP73831.
- Maksymalne napięcie zasilania - 6V
- Minimalne napięcie zasilania - 3.75V
- Napięcie ładowania - 4.2V
- Prąd ładowania reguluje się przez dobranie R1, dla 2kΩ - 500mA, 4kΩ - 250mA
UWAGA! Złącze microUSB służy tylko do ładowania baterii. Podanie zasilania przez złącze microUSB przy zamontowanym układzie ładowania i bez baterii spowoduje nieprawidłowe działanie urządzenia.
| Oznaczenie | Opis |
|---|---|
| LED | dioda do ogólnego zastosowania w aplikacji użytkownika (USER_LED) |
| VCC | sygnalizuje obecność napięcia zasilania |
| CHR | sygnalizuje ładowanie podłączonej baterii Li-Po/Li-Ion |
Do podłączenia zewnętrznych czujników dostępne są interfejsy:
- I2C wyprowadzony bezpośrednio z Arduino Pro Mini (istnieje możliwość zastosowania rezystorów podciągających R2 i R3)
- port szeregowy obsługiwany programowo (z wykorzystaniem biblioteki
SoftwareSerial) na pinach 8 (RX) i 9 (TX) Arduino Pro Mini.
Wykorzystane wejście analogowe A0 i dzielnik napięcia R5, R6 (makro VBAT).
Układ sterowania jest złożony z dwóch tranzystorów. Pierwszy tranzystor NPN BC817 jest wysterowany z mikrokontrolera i wykorzystany jest do kluczowania drugiego tranzystora. Tranzystor polowy z kanałem typu P pozwala na sterowanie zasilaniem zewnętrznego urządzenia. Wybór zasilania dla zewnętrznego urządzenia dokonuje się zworką JP9. Możemy zasilać urządzenie z baterii lub stabilizowanego zasilania 3.3V. Zastosowany tranzystor polowy YJL2301F pozwala na obciążenie do 2A z baterii oraz 1A z VCC (ograniczenia wynikają z parametrów LDO).
UWAGA! Aby poprawnie sterować oraz zasilać przetwornice np. Pololu S7V7F5z ww. układu zworkę JP9 należy zalutować w pozycji VBAT.
| Symbol | Nazwa | Przeznaczenie |
|---|---|---|
| JP4 | PWR ON | Pozwala na ominięcie mechanicznego włącznika zasilania SW1 (zasilanie zawsze włączone) |
| JP2 | VCC/VBAT | Pozwala na ominięcie regulatora napięcia LDO i bezpośrednie podanie napięcia z baterii na VCC Arduino |
| JP9 | OUT VBAT/VCC | Wybór źródła zasilania układów zewnętrznych - bateria lub regulator napięcia |
| JP3 | DIO2/D6 | Sposób wykorzystania pinu 6 Arduino (jako DIO2 do transceivera w RFM95W lub wejście/wyjście ogólnego przeznaczenia) |
| JP7 | SCL | Pozwala na wykorzystanie interfejsu I2C modułu RN2483A poprzez złącze J4 (dotyczy tylko wariantu 3) |
| JP8 | SDA | Pozwala na wykorzystanie interfejsu I2C modułu RN2483A poprzez złącze J4 (dotyczy tylko wariantu 3) |
| JP5 | RX | Pozwala na wykorzystanie portu szeregowego modułu RN2483A poprzez złącze J3 (dotyczy tylko wariantu 3) |
| JP6 | TX | Pozwala na wykorzystanie portu szeregowego modułu RN2483A poprzez złącze J3 (dotyczy tylko wariantu 3) |
| JP1 | LED RN | Pozwala na wykorzystanie diody LED z poziomu oprogramowania modułu RN2483A (dotyczy tylko wariantu 3) |
W kolumnach A, B, C, D i E zaznaczone zostały elementy wymagane (+) i opcjonalne (*) dla odpowiednich wariantów zasilania urządzenia:
- A - wersja minimalna (tylko Arduino i moduł LoRa/LoRaWAN) - zasilanie zewnętrzne bateryjne (opcjonalnie zasilanie zewnętrzne stabilizowane 3.3V) lub 5V z wykorzystaniem stabilizatora napięcia z Arduino Pro Mini - instrukcja dla wersji A
- B - zasilanie z portu USB
- C - zasilanie bateriami o napięciu do 3V (np. baterie alkaliczne lub litowe - guzikowe)
- D - zasilanie bateriami litowymi nieładowalnymi o napięciu 3.6V
- E - zasilanie akumulatorami Li-Ion oraz Li-Po o napięciu 3.7V
UWAGA! Wersja minimalna wykorzystuje baterię lub stabilizator napięcia z Arduino Pro Mini (poprzez podłączenie zasilana do pinu RAW zamiast VCC). W takim przypadku należy stosować tylko Arduino Pro Mini 3.3V ze względu na dopuszczalne napięcie zasilania modułu RFM95W.
| Nazwa | Element | A | B | C | D | E | Sekcja |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U5 | Arduino Pro Mini | + | + | + | + | + | |
| U1 | RFM95W (dotyczy tylko wersji z RFM95W) | + | + | + | + | + | LoRa |
| U4 | RN2483A (dotyczy tylko wersji z RN2483A) | + | + | + | + | + | LoRa |
| R11 | 51R SMD 1206 (dotyczy tylko wersji z RN2483A) | + | + | + | + | + | LoRa |
| R12 | 10k SMD 1206 (dotyczy tylko wersji z RN2483A) | + | + | + | + | + | LoRa |
| J2 | U.FL gniazdo antenowe | * | * | * | * | * | LoRa |
| U2 | TS2940-3.3 SOT-223 regulator napięcia LDO | + | + | + | Zasilanie | ||
| C2 | 100nF MLCC 1206 | + | + | + | Zasilanie | ||
| C3 | 22uF 6,3V Tantalum CASE:A | + | + | + | Zasilanie | ||
| SW1 | Switch 1P2T os102011ma1qn1 (włącznik zasilania) | * | * | * | * | Zasilanie | |
| J1 | Wurth Elektronik 629105136821 Micro Usb | + | + | Zasilanie i Ładowarka | |||
| bateria AA | KEYSTONE 2915 (wymagne dwie sztuki na płytkę) | * | * | Zasilanie i Ładowarka | |||
| BAT | JST-PH 2pin 2mm | + | * | * | Zasilanie i Ładowarka | ||
| U3 | MCP73831-2-OT kontroler ładowania | + | Ładowarka | ||||
| C1 | 4,7μF MLCC 1206 | + | Ładowarka | ||||
| C4 | 4,7μF MLCC 1206 | + | Ładowarka | ||||
| R1 | 4k SMD 1206 | + | Ładowarka | ||||
| SOLAR | JST-PH 2pin 2mm | * | Ładowarka | ||||
| R6 | 33k SMD 1206 | + | + | + | Pomiar napięcia baterii | ||
| R5 | 100k SMD 1206 | + | + | + | Pomiar napięcia baterii | ||
| D1 | LED SMD 1206 (LED) | * | * | * | * | Diody LED | |
| D2 | LED SMD 1206 (VCC) | + | + | + | + | Diody LED | |
| D3 | LED SMD 1206 (CHR) | + | Diody LED | ||||
| R8 | 1k SMD 1206 | + | + | + | + | Diody LED | |
| R9 | 1k SMD 1206 | * | * | * | * | Diody LED | |
| R10 | 470R SMD 1206 | + | Diody LED | ||||
| J3 | WR-PHD 2.54 mm SMT Pin Header 61000418221 (UART) | * | * | * | * | Interfejsy komunikacyjne | |
| J4 | WR-PHD 2.54 mm SMT Dual Pin Header 61000821121 (I2C) | * | * | * | * | Interfejsy komunikacyjne | |
| R2 | 10k SMD 1206 | * | * | * | * | Interfejsy komunikacyjne | |
| R3 | 10k SMD 1206 | * | * | * | * | Interfejsy komunikacyjne | |
| Q1 | BC817 SOT-23 Tranzystor NPN | * | * | * | Zasilanie układów zew. | ||
| Q2 | YJL2301F SOT-23 Tranzystor MOSFET | * | * | * | Zasilanie układów zew. | ||
| R7 | 10k SMD 1206 | * | * | * | Zasilanie układów zew. | ||
| R4 | 1k SMD 1206 | * | * | * | Zasilanie układów zew. |
W schemacie została wprowadzona zmiana elementu Q2 na YJL2301F. Zmienił się również sposób jego podłączenia.
UWAGA! Opisana poniżej modyfikacja dotyczy tylko płytki w wersji 1.0.
Należy uwzględnić poprawkę w montażu płytki - tranzystor Q2 musi być odwrócony "do góry nóżkami" i wlutowany w następujący sposób:
