Microcontrolador alimentado por parasitas de 1 fio?

Eu vi os sensores de 1 fio de Dallas, eles estão ótimos. Mas, eu gostaria de fazer alguns escravos de um fio personalizados que podem ser alimentados parasiticamente (apenas terra + dados).

Alguém pode recomendar um microcontrolador de baixa potência adequado para isso?

Alguém tem um circuito de amostra para saber como eu alimentaria uma MCU a partir do barramento de 1 fio?

O barramento de um fio tem o barramento passivamente (ou seja, com um resistor) puxado para cima no sistema, e os dispositivos se comunicam no barramento puxando-o para baixo. O que eu faria se quisesse extrair energia do barramento é:

1. Alimente a linha de dados diretamente no pino de entrada de dados do seu microcontrolador.
2. Alimente também a linha de dados em um diodo Schottky.
3. Na saída do diodo, coloque um capacitor largish (digamos 10uF) no terra.
4. Envie a saída do diodo para o pino VCC do seu microcontrolador.

Você deve usar um diodo Schottky, para minimizar a queda de tensão. A combinação diodo / capacitor deve permitir que a comunicação ocorra (ou seja, aterre o barramento periodicamente) sem desligar o MCU. Colocar o capacitor após o diodo manterá nítidas as transições nos dados do barramento, mantendo gradual a queda de energia (tensão) no seu MCU. Quanto menor a energia que o dispositivo usado for, melhor minimizar o desgaste do capacitor, mas praticamente qualquer MCU provavelmente funcionará para você. Minha preferência são os AVRs da Atmel, mas os PICs da TI MSP430s e da Microchip também são bons candidatos ao baixo consumo de energia.

Você pode considerar adicionar uma solicitação às funções do seu escravo personalizado para dizer "OK, vou precisar de muita corrente por algum tempo aqui" e adicionar um pull-up MOSFET à sua saída. Depois, você pode desativar isso por alguns ciclos e verificar se o escravo ainda está permitindo que a linha seja puxada resistivamente (como na p.3 figura 2 da folha de dados do DS18S20. ) Muitos dispositivos de um fio não são ' realmente um fio. Se você não precisar interagir com peças reais de um fio e / ou controlar o nó principal, poderá definir suas próprias especificações e isso deve facilitar as coisas.

Seu trabalho é facilitado porque seu micro provavelmente pode suportar entre 5V do barramento e decair até ~ 2,6. Portanto, a instalação de Schottky e capacitor acima mencionada deve funcionar, ou mesmo um diodo de silício. Considere as seguintes configurações de diodo:

• Diodo de silício: Esta seria minha primeira escolha. Contanto que seu micro e qualquer periférico funcionem em 4,3V, você minimizará sua corrente reversa de dezenas a centenas (e até mA quando quente) em um Schottky até dezenas de nano-ampères
• Diodo Schottky: use apenas se o .4V entre o diodo padrão e Schottky for significativo para sua aplicação, mas a corrente reversa da ordem de 100uA for aceitável.
• Diodo ideal: Experimente o LTC4411 ou similar se o custo não for um problema (apenas US $ 1,75, mas mais que um diodo passivo) e a corrente reversa de 20uA for aceitável. Consulte a folha de dados do MSP430 para obter o consumo de energia. Em 3V (usando uma bateria de íon de lítio em vez de uma supercapeta com vazamento, supondo que você queira remover este dispositivo, mas reter a RAM para uma execução mais baixa do código de energia), você pode ter um modo de hibernação de 100na (nano-amp, .1uA) exigindo uma interrupção externa (como uma mudança de pino!)

A outra opção é ser avarento nos requisitos de energia e usar uma bateria. Veja esta nota de aplicação da Maxim. Se você conseguir manter o MSP430 no modo de suspensão (ou seja, ativar apenas uma mudança de pino, como um pulso de inicialização de 1 fio), poderá obter uma média de menos de 1uA e uma célula tipo moeda durará dez anos (em teoria). quanto tempo você deseja que o dispositivo dure?

Use um capacitor para armazenar a energia, conecte a extremidade negativa do capacitor ao terra e conecte um diodo Schottky entre a linha de dados e o capacitor. Os diodos Schottky têm uma baixa queda para frente.

A TI MSP430 foi mencionada e eu concordo. Eu usei o MSP430F1101 rodando em um cristal de 32.768kHz e alimentado a partir de 3V que consumiu menos de 4$\mu$A. Em 2.2V, seria ainda menor.

Para alimentar o microcontrolador a partir do barramento, você precisa apenas de um diodo e um capacitor. O capacitor armazena em buffer a tensão do barramento e o diodo impede que um nível baixo no barramento descarregue o capacitor. Escolha um diodo Schottky para ter uma queda de tensão mínima.

Atenção: truque sujo pela frente!
Essa garota não precisa do diodo para alimentar parasiticamente seu microcontrolador, e mesmo o capacitor parece não ser necessário. Ela usa uma bobina como antena RFID em uma porta de E / S, e a tensão na bobina alimenta o dispositivo através dos diodos de fixação.

Os pinos de E / S nos CIs lógicos, incluindo microcontroladores, possuem diodos de fixação para protegê-los contra sobretensão. Se a tensão de entrada for maior que$V_{DD}$ + 0,5V, o diodo da braçadeira de energia será conduzido e a sobretensão será reduzida para $V_{DD}$. Beth abusa do diodo para alimentar o controlador a partir do alto nível de entrada da E / S. E, aparentemente, seu controlador continua trabalhando sem o capacitor. (Em outro protótipo, ela usou capacitores para estabilidade.)

Muitas das notas de aplicativo com 1 fio mostram o circuito padrão dentro do escravo: um capacitor entre GND e VCC do chip interno (no seu caso, entre GND e VCC da sua CPU). Além disso, um diodo de bloqueio da linha de dados para o VCC do chip interno, para permitir que o capacitor seja preenchido quando a linha de dados estiver alta, mas para impedir que a energia seja drenada do capacitor quando a linha de dados estiver baixa. Confira o esquema nestas notas do aplicativo:

• http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3754
• http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/1796
• http://www.1wire.org/index.html?target=p_164.html&lang=en-us

Enquanto o seu capacitor for grande o suficiente, você poderá executar os microcontroladores mais modernos. O Texas Instruments MSP430 era o micro de menor potência quando foi introduzido. Ouvi dizer que a Atmel alega que seus AVRs PicoPower usam menos energia que o MSP430. Além disso, os microchip XLP micros usam relativamente pouca energia.

Você pode se surpreender ao ver o que as pessoas legais do 1wire.org têm a dizer sobre a construção de dispositivos escravos 1 fio: http://www.1wire.org/index.html?target=p_142.html&lang=en-us

Eu

Apenas tropeçou neste tópico ... A verdadeira questão é por que você quer parasitar seu poder escravo. Nem todos os dispositivos de 1 fio são parasitas e, em geral, recomendo que não sejam ligados desta maneira. É um impedimento à necessidade de dispositivos em PCBs, onde a adição de um único rastreamento foi um problema. Pode ser a causa de vários problemas em uma rede de 1 fio, dependendo do seu design geral. É claro que também depende muito dos projetos principais do ônibus. que pode suportar flexões ativas.

Os escravos de 1 fio do microprocessador foram concluídos com êxito, mas você precisa atender às especificações gerais de tempo de 1 fio. que a maioria das implementações que eu vi não (especialmente se for para algo além de uso pessoal). Eu ficaria feliz em falar sobre detalhes reais com alguém. Foi feito com sucesso em um AVR Mega8 de 16Mhz com especificações de dispositivo adequadas. Atingir os tempos críticos de resposta com algo mais lento seria um desafio real e interromper os tempos de serviço e as ativações geralmente reduzirão muito o tempo de resposta para atender às especificações.

Existem várias maneiras diferentes de colocar um micro no barramento de 1 fio que foram feitas nos últimos anos e os micro escravos de 1 fio são uma área de interesse especial para mim, para que eu possa dar várias idéias de design a qualquer pessoa interessada. Os códigos de operação (funções) nunca devem ser projetados ad-hoc, pois podem facilmente causar problemas com outros dispositivos de 1 fio em uma rede.

Desculpe pelo site 1-Wire.org, eu o mantive fora do meu bolso nos últimos anos, para que as pessoas tenham um ponto de partida para seus esforços com o 1-Wire.

De qualquer forma, se alguém precisar de problemas de design com um fio, não hesite em entrar em contato comigo diretamente no dml (at) sprynet.com ou pelo e-mail [email protected] e tentarei ajudar, se puder.