ESP IoT alimentat per bateria: 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Aquests instructables mostren com fer una base IoT ESP alimentada per bateria en el disseny dels meus instructables anteriors.

Pas 1: disseny d'estalvi d'energia

El consum d’energia és una gran preocupació per a un dispositiu IoT amb bateria. Per tal d’eliminar totalment el consum d’energia a llarg termini (pocs mA) del component innecessari mentre s’executa, aquest disseny desvincula totes aquestes parts i passa a un moll de desenvolupament.

Moll de desenvolupament

Consta de:

1. Xip USB a TTL
2. Circuit de conversió de senyal RTS / DTR a EN / FLASH
3. Mòdul de carregador de lipo

El moll de desenvolupament només es requereix mentre es desenvolupa i es connecta sempre a l'ordinador, de manera que la mida i el portàtil no són una gran preocupació. M'agradaria fer servir un mètode més elegant.

Dispositiu IoT

Consta de:

1. Mòdul ESP32
2. Bateria Lipo
3. Circuit LDO 3v3
4. Interruptor d’alimentació (opcional)
5. Mòdul LCD (opcional)
6. Circuit de control de potència LCD (opcional)
7. botó per despertar del son profund (opcional)
8. altres sensors (opcional)

La segona preocupació per a un dispositiu IoT amb bateria és de mida compacta i, de vegades, també es refereix a la portabilitat, de manera que intentaré fer components més petits (SMD). Al mateix temps, afegiré una pantalla LCD perquè sigui més elegant. La pantalla LCD també pot demostrar com reduir el consum d'energia mentre dormiu profundament.

Pas 2: Preparació

Moll de desenvolupament

• Mòdul USB a TTL (pins RTS i DTR trencats)
• Petites peces de tauler acrílic
• Capçalera masculina de 6 pins
• Capçalera masculina rodona de 7 pins
• 2 transistors NPN (aquesta vegada estic fent servir S8050)
• 2 resistències (~ 12-20k haurien d'estar bé)
• Mòdul Lipo Charger
• Alguns cables de taulers

Dispositiu IoT

• Capçal femení rodó de 7 pins
• Mòdul ESP32
• Regulador LDO 3v3 (aquesta vegada estic fent servir HT7333A)
• Condensadors SMD per a l'estabilitat de potència (depèn del corrent de pic del dispositiu, aquesta vegada estic fent servir 1 x 10 uF i 3 x 100 uF)
• Interruptor d'alimentació
• ESP32_TFT_Library LCD compatible (Aquesta vegada estic fent servir JLX320-00202)
• Transistor PNP SMD (aquesta vegada estic fent servir S8550)
• Resistències SMD (2 x 10 K Ohm)
• Bateria Lipo (aquesta vegada estic utilitzant 303040 500 mAh)
• Premeu el botó per activar el disparador
• Algunes cintes de coure
• Alguns cables de coure recoberts

Pas 3: trencar RTS i DTR

La majoria dels mòduls USB a TTL que admeten Arduino tenen pin DTR. Tot i això, no hi ha massa mòduls trencats de pin RTS.

Hi ha dues maneres de fer-ho:

• Compreu mòduls USB a TTL amb pins RTS i DTR

• Si compleix tots els criteris següents, podeu separar-vos vosaltres mateixos de pin RTS, en la majoria de fitxes, RTS és pin 2 (hauríeu de confirmar-ho amb el full de dades).

  1. ja teniu un mòdul USB a TTL de 6 pins (per Arduino)
  2. el xip està en SOP però no en el factor de forma QFN
  3. realment confieu en la vostra habilitat de soldar (he eliminat 2 mòduls abans de l’èxit)

Pas 4: Muntatge del moll de desenvolupament

Construir un circuit visualitzable és un art subjectiu, és possible que trobeu més detalls a les meves instruccions anteriors.

Aquí teniu el resum de la connexió:

Pin TTL 1 (5V) -> Pin de suport 1 (Vcc)

-> Mòdul Lipo Charger Vcc pin TTL pin 2 (GND) -> Dock pin 2 (GND) -> Lipo Charger module GND pin TTL pin 3 (Rx) -> Dock pin 3 (Tx) TTL pin 4 (Tx) -> Pin de moll 4 (Rx) pin 5 TTL (RTS) -> Transistor NPN 1 Emissor -> Resistència de 15 K Ohm -> Transistor NPN 2 Pin TTL base 6 (DTR) -> Transistor NPN 2 Emissor -> Resistència de 15 K Ohm -> Transistor NPN 1 Transistor NPN base 1 Col·lector -> Pin de moll 5 (Programa) Transistor NPN 2 Col·lector -> Pin de moll 6 (RST) Mòdul de carregador de lipo Pin de BAT -> Pin de moll 7 (bateria + ve)

Pas 5: opcional: prototipatge de taulers de pa

El treball de soldadura a la part del dispositiu IoT és una mica difícil, però no és essencial. Basant-vos en el mateix disseny de circuits, podeu fer servir el tauler de protecció i una filferro i una mica de filferro.

La foto adjunta és el meu prototip de prova amb la prova Arduino Blink.

Pas 6: Muntatge de dispositius IoT

Per a la mida compacta, trio molts components SMD. Simplement podeu canviar-los a components compatibles amb taulers de suport per facilitar la creació de prototips.

Aquí teniu el resum de la connexió:

Pin de moll 1 (Vcc) -> Interruptor d’alimentació -> Lipo + ve

-> Regulador LDO 3v3 Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> Regulador LDO 3v3 GND -> condensador (s) -ve -> ESP32 GND Dock pin 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock pin 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Pin pinça 5 (Programa) -> ESP32 GPIO 0 Pin pinça 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Pin pinça 7 (bateria + ve) -> Lipo + ve Regulador LDO 3v3 Vout -> ESP32 Vcc -> Resistència de 10 K Ohm -> ESP32 ChipPU (EN) -> Transistor PNP Emissor ESP32 GPIO 14 -> Resistència de 10 K Ohm -> Transistor PNP Base ESP32 GPIO 12 -> Botó de despertador -> GND ESP32 GPIO 23 -> LCD MOSI ESP32 GPIO 19 -> LCD MISO ESP32 GPIO 18 -> LCD CLK ESP32 GPIO 5 -> LCD CS ESP32 GPIO 17 -> LCD RST ESP32 GPIO 16 -> Col·lector transistor LCD D / C PNP -> LCD Vcc -> LED

Pas 7: Ús d'energia

Quin és l’ús real d’energia d’aquest dispositiu IoT? Mesurem amb el meu mesurador de potència.

• Tots els components activats (CPU, WiFi, LCD) poden fer servir entre 140 i 180 mA
• Desactivat WiFi, continua mostrant la foto en pantalla LCD, fa servir uns 70 - 80 mA
• Desactivat el LCD, ESP32 dorm profundament, utilitza al voltant de 0,00 - 0,10 mA

Pas 8: Feliç desenvolupament

És hora de desenvolupar el vostre propi dispositiu IoT amb bateria.

Si no podeu esperar a codificar, podeu provar de compilar i fer flash el meu origen del projecte anterior:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

O si voleu provar la funció de desconnexió, proveu la següent font del meu projecte:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Pas 9: què passa?

Com es va esmentar al pas anterior, el meu proper projecte és un àlbum de fotos ESP32. Es pot descarregar fotos noves si hi ha connexió WiFi i desar-les al flash, de manera que sempre puc veure la nova foto a la carretera.

Pas 10: opcional: estoig imprès en 3D

Si teniu una impressora 3D, podeu imprimir la funda del vostre dispositiu IoT. O bé, podeu posar-lo en una caixa dolça transparent igual que el meu projecte anterior.