# Сетевые адаптеры

Сетевые адаптеры часто применяются для стационарных устройств. Они могут преобразовывать переменное напряжение 220 В в постоянное напряжение, необходимое для работы микроконтроллера. Важно использовать адаптеры с защитой от перенапряжений и перегрузок, чтобы повысить надёжность устройства.

Регуляторы напряжения и преобразователи

При использовании различных источников питания может потребоваться нормализация напряжения. Регуляторы напряжения и преобразователи постоянного тока помогают в этом.

# Линейные регуляторы

Линейные регуляторы, такие как LM7805, поддерживают стабильное выходное напряжение, но работают менее эффективно, особенно при значительных разностях между входным и выходным напряжением. Например, если вам нужно получить 5 В для микроконтроллера из 9 В, регулятор будет терять излишнее напряжение в виде тепла, что может привести к его перегреву.

# Импульсные преобразователи

В отличие от линейных, импульсные преобразователи более эффективны, особенно в случаях, когда критически важно минимальное энергопотребление. Они могут преобразовывать напряжение с минимальными потерями, что делает их отличным выбором для портативных устройств. Например, преобразователь напряжения XL4015 способен преобразовывать 12 В в 5 В с КПД до 95%, что весьма эффективно для питания компонентов с низким напряжением.

Управление энергопотреблением

Существуют различные подходы к управлению энергопотреблением микроконтроллеров, которые позволяют значительно снизить расход энергии.

# Режимы сна

Большинство современных микроконтроллеров имеют встроенные режимы сна, которые позволяют существенно сократить потребление энергии в простое. Например, в STM32 существуют режимы «Сон» и «Стоп», позволяющие снизить потребление до нескольких микроампер. Использование RC-функции поможет оптимизировать код, чтобы микроконтроллер автоматически переходил в спящий режим после завершения своих задач:

..

void setup() {

..pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

}

void loop() {

..digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);

..delay(1000);

..digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);

..delay(1000);

..// Переход в спящий режим

..LowPower.powerDown(SLEEP_8S, ADC_OFF, BOD_OFF);

}

# Использование датчиков

При работе с датчиками и исполнительными механизмами важно выбирать компоненты с низким энергопотреблением. Например, применение датчиков, которые могут работать в режиме ожидания или имеют встроенные механизмы экономии энергии, позволяет существенно сократить общий расход.

# Мониторинг потребления

Для повышения эффективности управления питанием рекомендуется отслеживать потребление энергии. Простые мультиметры помогут измерить ток, но существуют и специализированные инструменты, такие как POWER MONITOR или INA219, которые позволяют следить за потреблением в реальном времени и анализировать поведение системы.

Примеры оптимизации

Рассмотрим конкретный проект – устройство для мониторинга температуры и влажности с использованием датчика DHT11 и Arduino. Задача заключается в том, чтобы устройство работало от батареи как можно дольше.

1. Выбор низкопотребляющего модуля: Используя DHT11, который потребляет всего 0,5 мА в режиме ожидания, в сочетании с низкопотребляющим микроконтроллером, таким как ATtiny85, можно добиться отличных результатов.

..

2. Регулярные замеры: На первый взгляд, частое считывание данных с датчика ведет к большему расходу энергии. Но можно установить таймер на сбор данных, например, раз в 10 минут, и всё остальное время оставлять устройство в спящем режиме, чтобы минимизировать общее потребление.

3. Использование солнечной панели: