README.md

v1.0

Spis treści:

1. Opis płytki
2. Arduino Pro Mini
3. Interfejs LoRaWAN
4. Układ zasilania
5. Układ ładowania
6. Diody LED
7. Interfejsy komunikacyjne
8. Pomiar napięcia baterii
9. Sterowanie zasilaniem układów zewnętrznych
10. Zworki
11. Lista elementów
12. Uwagi

Opis płytki

Możliwe warianty konfiguracji:

1. Arduino Pro Mini i RFM95W
2. Arduino Pro Mini i RN2483A
3. RN2483A

Szczegółowe instrukcje dla wersji montażowych:

• Wersja minimalna doc/A_minimal.md

Arduino Pro Mini

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.

Interfejs LoRaWAN

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).

Układ zasilania

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).

Układ ładowania

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.

Diody LED

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

Interfejsy komunikacyjne

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.

Pomiar napięcia baterii

Wykorzystane wejście analogowe A0 i dzielnik napięcia R5, R6 (makro VBAT).

Sterowanie zasilaniem układów zewnętrznych

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.

Zworki

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)

Lista elementów

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.

Uwagi

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: