Ar akumulatoru darbināms ESP IoT: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā instrukcijā ir parādīts, kā izveidot akumulatoru darbināmu ESP IoT bāzi, pamatojoties uz iepriekšējo instrukciju dizainu.

1. darbība: enerģijas taupīšanas dizains

Enerģijas patēriņš rada lielas bažas ar akumulatoru darbināmai IoT ierīcei. Lai darbības laikā pilnībā novērstu nevajadzīgo komponentu enerģijas patēriņu (dažus mA), šis dizains atvieno visas šīs daļas un pāriet uz izstrādes piestātni.

Attīstības piestātne

Tas sastāv no:

1. USB uz TTL mikroshēma
2. RTS/DTR uz EN/FLASH signāla pārveidošanas ķēde
3. Lipo lādētāja modulis

Izstrādes dokstacija ir nepieciešama tikai izstrādes laikā un vienmēr pievienojoties datoram, tāpēc izmērs un pārnēsājamais nerada lielas bažas. Es vēlētos to izmantot, lai izveidotu izdomātāku metodi.

IoT ierīce

Tas sastāv no:

1. ESP32 modulis
2. Lipo akumulators
3. 3v3 LDO ķēde
4. Barošanas slēdzis (pēc izvēles)
5. LCD modulis (pēc izvēles)
6. LCD barošanas vadības ķēde (pēc izvēles)
7. poga pamošanās no dziļa miega (pēc izvēles)
8. citi sensori (pēc izvēles)

Otra problēma ar akumulatoru darbināmai IoT ierīcei ir kompakta izmēra un dažreiz attiecas arī uz pārnesamību, tāpēc mēģināšu izmantot mazākas sastāvdaļas (SMD). Tajā pašā laikā es pievienošu LCD, lai padarītu to izsmalcinātāku. LCD var arī parādīt, kā samazināt enerģijas patēriņu dziļā miega laikā.

2. solis: Sagatavošana

Attīstības piestātne

• USB uz TTL modulis (sadalīti RTS un DTR tapas)
• Mazi akrila plātnes gabali
• 6 tapas vīriešu galvene
• 7 tapas apaļš tēviņa galviņa
• 2 NPN tranzistori (šoreiz izmantoju S8050)
• 2 rezistori (~ 12-20k vajadzētu būt kārtībā)
• Lipo lādētāja modulis
• Daži maizes dēļa vadi

IoT ierīce

• 7 tapas apaļš sieviešu galviņa
• ESP32 modulis
• 3v3 LDO regulators (šoreiz izmantoju HT7333A)
• SMD kondensatori jaudas stabilitātei (tas ir atkarīgs no ierīces maksimālās strāvas, es šoreiz izmantoju 1 x 10 uF un 3 x 100 uF)
• Strāvas slēdzis
• ESP32_TFT_Bibliotēkas atbalstīts LCD (šoreiz izmantoju JLX320-00202)
• SMD PNP tranzistors (šoreiz izmantoju S8550)
• SMD rezistori (2 x 10 K omi)
• Lipo akumulators (šoreiz izmantoju 303040 500 mAh)
• Nospiediet pogu, lai aktivizētu pamošanos
• Dažas vara lentes
• Daži pārklāti vara stieples

3. darbība: izlaužas RTS un DTR

Lielākajai daļai USB uz TTL moduļu, kas atbalsta Arduino, ir DTR tapa. Tomēr nav pārāk daudz moduļu, kas izlauzti ar RTS tapu.

Ir 2 veidi, kā to izdarīt:

• Pērciet USB uz TTL moduļus ar RTS un DTR izlaušanas tapām

• Ja jūs izpildāt visus turpmāk minētos kritērijus, jūs pats varat izlauzties RTS tapu, lielākajā daļā mikroshēmu RTS ir 2. tapa (divreiz jāapstiprina ar savu datu lapu).

  1. jums jau ir 6 kontaktu USB uz TTL modulis (Arduino)
  2. mikroshēma ir SOP, bet ne QFN formas faktors
  3. jūs patiešām uzticaties savai lodēšanas prasmei (pirms panākumiem esmu izpūtis 2 moduļus)

4. solis: izstrādes dokstacijas montāža

Vizualizējamas ķēdes veidošana ir subjektīva māksla, iespējams, atradīsit sīkāku informāciju manās iepriekšējās pamācībās.

Šeit ir savienojuma kopsavilkums:

TTL tapa 1 (5V) -> Dock pin 1 (Vcc)

-> Lipo lādētāja modulis 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) -> Dock pin 4 (Rx) TTL pin 5 (RTS) -> NPN tranzistors 1 Emitter -> 15 K Ohm resistor -> NPN tranzistor 2 Base TTL pin 6 (DTR) -> NPN tranzistor 2 Emitter -> 15 K Ohm resistor -> NPN tranzistors 1 Bāze NPN tranzistors 1 Kolektors -> Dock pin 5 (Programma) NPN tranzistor 2 Collector -> Dock pin (RST) Lipo Charger module BAT pin -> Dock pin (Battery +ve)

5. solis: pēc izvēles: maizes dēļa prototips

Lodēšanas darbs IoT ierīces daļā ir nedaudz grūts, taču tas nav būtiski. Pamatojoties uz to pašu shēmas dizainu, jūs varat vienkārši izmantot maizes dēli un kādu vadu, lai izveidotu savu prototipu.

Pievienotais fotoattēls ir mans prototipa tests ar Arduino Blink testu.

6. darbība: IoT ierīču montāža

Kompakta izmēra dēļ es izvēlos daudzus SMD komponentus. Jūs varat vienkārši pārslēgt tos uz maizei draudzīgiem komponentiem, lai atvieglotu prototipu izveidi.

Šeit ir savienojuma kopsavilkums:

Dock pin 1 (Vcc) -> Barošanas slēdzis -> Lipo +ve

-> 3v3 LDO regulators Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO Regulator GND -> kondensators (i) -ve -> ESP32 GND Dock pin 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock 4. tapa (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Dock pin 5 (Programme) -> ESP32 GPIO 0 Dock pin 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Dock pin 7 (Battery +ve) -> Lipo +ve 3v3 LDO regulatora Vout -> ESP32 Vcc -> 10 K omu rezistors -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP tranzistora emitētājs ESP32 GPIO 14 -> 10 K omu rezistors -> PNP tranzistors Bāze ESP32 GPIO 12 -> Modināšanas poga -> 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 -> LCD D/C PNP tranzistora kolektors -> LCD Vcc -> LED

7. solis: enerģijas izmantošana

Kāds ir šīs IoT ierīces faktiskais enerģijas patēriņš? Mērīsim ar manu jaudas mērītāju.

• Visi komponenti (CPU, WiFi, LCD) var izmantot aptuveni 140 - 180 mA
• Izslēgts WiFi, turpiniet rādīt fotoattēlu LCD ekrānā, tas patērē aptuveni 70 - 80 mA
• Izslēgts LCD, ESP32 iet dziļā miegā, tas patērē aptuveni 0,00 - 0,10 mA

8. solis: laimīgu attīstību

Ir pienācis laiks izstrādāt savu IoT ar akumulatoru darbināmu ierīci!

Ja nevarat gaidīt kodēšanu, varat mēģināt kompilēt un mirgot manu iepriekšējo projekta avotu:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Vai arī, ja vēlaties izbaudīt izslēgšanas funkciju, izmēģiniet manu nākamo projekta avotu:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

9. solis: kas tālāk?

Kā minēts iepriekšējā solī, mans nākamais projekts ir ESP32 fotoalbums. Tas var lejupielādēt jaunus fotoattēlus, ja ir pievienots WiFi, un saglabāt zibspuldzi, lai es vienmēr varētu apskatīt jauno fotoattēlu ceļā.

10. solis: pēc izvēles: 3D drukāts korpuss

Ja jums ir 3D printeris, varat izdrukāt savas IoT ierīces korpusu. Vai arī varat to ievietot caurspīdīgā saldā kastītē tāpat kā manu iepriekšējo projektu.