Recordatorio de Cumpleaños con Arduino: Solución Fiable para 50 Años

Componentes y suministros

Componente	Cantidad
Arduino Nano R3 (clon chino con ATmega168P-AU)	1
RTC Intersil ISL1208 (I2C, bajo consumo)	1
Pila de moneda Renata CR2450N (3V, 540 mAh)	1
Módulo USB-Serie CP2102	1
Programador USBasp	1
Cristal 32.768 kHz	1
Interruptor SPST	1
LEDs SMD	1
Cúpula LED transparente	1
Caja de derivación 4"x4" (o caja impresa 3D)	1
Placa perforada (perfboard)	1
Conectores Berg (macho y hembra)	1
Resistencia 4.75 kΩ	3
Resistencia 10 kΩ	2

Herramientas necesarias

• Dremel
• Soldador

Aplicaciones y servicios en línea

• ProgISP - Para programar fuses y flash
• Arduino IDE

Descripción del proyecto

Un dispositivo que felicita el cumpleaños durante 50 años con una sola pila de moneda CR2450. El ATmega168P (versión PicoPower) duerme en modo SLEEP_MODE_PWR_DOWN a 1 MHz, consumiendo ~0.2 µA. El RTC ISL1208 (400 nA en modo VBAT) genera interrupción anual en la fecha programada, despertando al MCU para parpadear un LED y enviar mensaje por serie. Consumo medio: 1.22 µAh (incluyendo auto-descarga de la pila), dando >50 años en CR2450N, >29 en CR2032, >64 en CR2477.

Características clave

• Consumo medio ~1.22 µAh (incluyendo auto-descarga 1%/año)
• Configuración de hora y alarma por monitor serie (USB) con comandos simples
• Interruptor dedicado para modo configuración
• Código abierto (MIT License) en GitHub

Paso 1: Modificar el Arduino Nano

Eliminar del Nano clónico (CH340G): puente USB-serie, diodo Schottky, resistencias 1K en TX/RX, LEDs SMD (RX/TX/PWR), regulador AMS1117 5V. Puentear las patillas del regulador por el routing de la PCB. No quitar el cristal de 16 MHz aún (necesario para cambiar fuses).

Paso 2: Cambiar fuses del ATmega168P

Con USBasp y ProgISP: oscilador interno 8 MHz + divisor 8 → 1 MHz, desactivar BOD, desactivar WDT. Fuses: Low=0x62, High=0xDF, Extended=0xF9. Solo chips con sufijo P (PicoPower) soportan esto.

Paso 3: Compilar y subir

Añadir definición de placa personalizada en boards.txt (Arduino Pro Mini 3.3V 1 MHz ATmega168). Compilar, exportar binario compilado (Ctrl+Alt+S), flashear el .hex sin bootloader con USBasp/ProgISP.

Paso 4: RTC ISL1208 I2C

RTC de muy bajo consumo (400 nA en VBAT). Alarma con mes/día/hora/min/seg (ideal para cumpleaños). Interrupción de 250 ms en flanco descendente al coincidir. Requiere cristal 32.768 kHz. Se hizo breakout board para versión SMD.

Paso 5: Pila CR2450N

Li/MnO2, 3V, 540 mAh, auto-descarga <1%/año, vida en estantería 10 años, rango -40 a +85°C.

Paso 6: Esquemático

Dos resistencias 4.7K pull-up I2C. Pull-ups 10K en pines de interrupción (D2=alarma RTC, D3=interruptor configuración). CP2102 conectado a RX/TX del Nano (no conectar +5V del USB a VCC principal).

Paso 7: Funcionamiento

1. Activar interruptor configuración (D3 a GND)
2. Conectar USB, abrir monitor serie (9600 baudios)
3. Enviar t (ver hora), a (ver alarma), c (cancelar)
4. Establecer hora: TYYMMDDhhmmssp# (ej. T1801050835120# = 05/01/2018 08:35:12 AM)
5. Establecer alarma: AMMDDhhmmssp# (ej. A08240800000# = 24/08 08:00:00 AM)
6. Desactivar interruptor → duerme en 6 seg
7. En cumpleaños: RTC despierta MCU → parpadea LED + mensaje serie → vuelve a dormir

Paso 8: Código

13 funciones: setup(), loop(), sleepNow() (desactiva periféricos, adjunta interrupciones, sleep_mode()), ISRs alarmInterrupt() (INT0/D2) y timeUpdateInterrupt() (INT1/D3), fetchTime(), blinkLED(), establishSerial()/endSerial(), conversión BCD↔decimal, printTime(), printAlarmTime(). Código comentado en GitHub: vishnumaiea/Birthday-Alarm.

Paso 9: Pruebas y optimización

Mediciones con Fluke 87 (0.1 µA resolución). Inicial: 1.4-1.6 µA total (MCU 0.2 µA + RTC 1.2 µA). Optimización: desconectar VDD del ISL1208 (jumper en breakout), dejar solo VBAT, desactivar bit LPMOD → RTC a 400 nA. Quitar un LED (3 mA pico). Resultado: 0.6 µA reposo, 85 seg/año activos → 608 nA promedio → teórico 101 años. Con auto-descarga 1% (616 nA/año) → 1.22 µAh total → 50 años + 131 días.

Paso 10: Construcción

Montaje en perfboard con conectores Berg extraíbles. Caja de derivación 4"x4", agujeros para interruptor y USB, cúpula LED recuperada de luz barata, pintura plateada. Fotos del proceso y resultado final.

Mejoras futuras

• Pantalla Nokia 5110 LCD (muy bajo consumo sin retroiluminación)
• Software PC (Processing) para sincronizar hora automáticamente
• Parpadeo indicando edad
• PCB dedicado (Eagle/KiCad)
• Optoacoplador para activar alarma AC, música, luces, etc.