Artículo elaborado por Jorge Alba, responsable del proyecto SmartTrash2030, que se realiza dentro de la II Convocatoria Ibercivis de Ciencia Ciudadana, y cuenta con la colaboración del Ayuntamiento de Zaragoza.
En este post se va a exponer todo lo relativo a consumo eléctrico del nodo, desde los consumos de micro y sensores hasta análisis de componentes, baterías y elección final del proyecto SmartTrash2030.
Por un lado, en cuanto a consumo total, es importante reseñar en este punto los objetivos que se quieren alcanzar:
- Funcionamiento durante un mínimo de dos años.
- Lecturas regulares entorno a 10 o 12 al día.
Se fijan estas metas a fin de poder obtener una monitorización optima, no excesiva, y un mantenimiento espaciado en el tiempo, con carácter desatendido.
En cuanto a componentes principales a seleccionar, vamos a centrarnos en la placa microcontroladora y la radio de comunicaciones LORA, que además son los grandes consumidores de corriente eléctrica.
A la hora de seleccionar el controlador, se han analizado varias opciones: - Modulo LoPy4 de PYCOM con radio Sigfox.
- Arduino MKRFOX1200.
- Placa PCB propia con Arduino ATMEGA328 y radio con modulo Wisol SFM10R de SNOC.
La primera opción presenta un encapsulado muy compacto a un precio asequible con las características técnicas adecuadas, lo mismo ocurre con la opción segunda del ARDUINO MKRFOX1200. La opción del sistema ATMEGA328 con módulo WISO SFM10R, quizá es más económica sin embargo es una solución con características técnicas algo inferiores a las otras dos. Se selecciona la placa MKRFOX1200 para el desarrollo porque ya se ha trabajado con ella en anteriores desarrollos y requiere de un menor tiempo de implementación y aprendizaje respecto a las otras dos opciones.
En cuanto al consumo de la placa, en funcionamiento (con el sensor) esta alrededor de los 35mA y con la radio SIGFOX transmitiendo 45mA. Es un consumo muy ajustado para su potencial, aun así requiere de habilitar modos de bajo consumo o Deep Sleep para poder mantener el nivel de batería en el tiempo.
Se descarta para este desarrollo utilizar placas solares ya que el entorno en el que se va a alojar el dispositivo con probabilidad carecerá de luz solar.
Para reducir el consumo se puede optar por establecer un modo Deep Sleep en el Micro o bien como se ha hecho, habilitar un dispositivo de interrupción de la alimentación externo. En este caso se ha utilizado el ahorrador de energía TPL5110, el cual mediante una configuración de resistencia externa nos permite despertar el micro en un periodo seleccionable de hasta 2 h, justo lo establecido en los requisitos iniciales del proyecto.
En modo descanso, el módulo TPL5110 tiene un consumo de 35nA, lo cual prácticamente es despreciable en el tiempo. Con estos consumos y un tiempo de descaso de 7200 segundos y de funcionamiento 10 segundos, el periodo de funcionamiento estimado supera ampliamente los 2 años para una batería de 2700mA.
En cuanto a la batería, para el funcionamiento a 3 V, se va a optar por dejar el desarrollo abierto. Por un lado, para el uso de dos pilas AA tipo Energizer Ultimate Lithium, que ofrecen hasta 3000mA con una descarga en el tiempo despreciable y una curva de descarga con el consumo muy tendida en el tiempo.
O bien la alimentación con una sola pila de cloruro de tionilo. Estas pilas, marca SAFT ofrecen 3,6V, con una curva de descarga prácticamente horizontal de manera que permite aprovechar casi la totalidad de capacidad de la batería (2600 mA).
Si quieres conocer el proyecto de ciencia ciudadana SmartTrash2030 y todos sus avances, puedes visitar la web del proyecto.
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