ESP IoT με μπαταρία: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αυτές οι οδηγίες δείχνουν πώς να φτιάξετε μια βάση ESP IoT με μπαταρία με βάση τον σχεδιασμό των προηγούμενων οδηγιών μου.

Βήμα 1: Σχεδιασμός εξοικονόμησης ενέργειας

Η κατανάλωση ενέργειας είναι μια μεγάλη ανησυχία για μια συσκευή IoT με μπαταρία. Προκειμένου να εξαλειφθεί συνολικά η μακροπρόθεσμη κατανάλωση ενέργειας (λίγα mA) από το περιττό εξάρτημα κατά τη λειτουργία, αυτός ο σχεδιασμός αποσυνδέει όλα αυτά τα μέρη και μετατοπίζεται σε βάση σύνδεσης.

Αποβάθρα ανάπτυξης

Αυτό αποτελείται:

1. Τσιπ USB σε TTL
2. Κύκλωμα μετατροπής σήματος RTS/DTR σε EN/FLASH
3. Μονάδα φόρτισης Lipo

Η βάση σύνδεσης ανάπτυξης απαιτείται μόνο κατά την ανάπτυξη και τη σύνδεση πάντα με τον υπολογιστή, οπότε το μέγεθος και η φορητότητα δεν αποτελεί μεγάλη ανησυχία. Θα ήθελα να χρησιμοποιήσω μια πιο φανταστική μέθοδο για να το φτιάξω.

Συσκευή IoT

Αυτό αποτελείται:

1. Ενότητα ESP32
2. Μπαταρία Lipo
3. 3v3 κύκλωμα LDO
4. Διακόπτης τροφοδοσίας (προαιρετικός)
5. Μονάδα LCD (προαιρετικό)
6. Κύκλωμα ελέγχου ισχύος LCD (προαιρετικό)
7. κουμπί για αφύπνιση από βαθύ ύπνο (προαιρετικό)
8. άλλοι αισθητήρες (προαιρετικά)

Η δεύτερη ανησυχία για μια συσκευή IoT με μπαταρία είναι συμπαγής σε μέγεθος και μερικές φορές αφορά επίσης τη φορητότητα, οπότε θα προσπαθήσω να χρησιμοποιήσω μικρότερα εξαρτήματα (SMD) για την κατασκευή. Ταυτόχρονα, θα προσθέσω ένα LCD για να το κάνω πιο φανταχτερό. Η οθόνη LCD μπορεί επίσης να δείξει πώς να μειώσετε την κατανάλωση ενέργειας σε βαθύ ύπνο.

Βήμα 2: Προετοιμασία

Αποβάθρα ανάπτυξης

• Μονάδα USB σε TTL (σπασμένες ακίδες RTS και DTR)
• Μικρά κομμάτια ακρυλικού χαρτονιού
• Ανδρική κεφαλίδα 6 ακίδων
• 7 καρφίτσες στρογγυλή αρσενική κεφαλίδα
• 2 τρανζίστορ NPN (χρησιμοποιώ S8050 αυτή τη φορά)
• 2 αντιστάσεις (~ 12-20k πρέπει να είναι εντάξει)
• Μονάδα φόρτισης Lipo
• Μερικά σύρματα σανίδων

Συσκευή IoT

• 7 καρφίτσες στρογγυλή γυναικεία κεφαλίδα
• Ενότητα ESP32
• 3v3 ρυθμιστής LDO (χρησιμοποιώ HT7333A αυτή τη φορά)
• Πυκνωτές SMD για σταθερότητα ισχύος (Εξαρτάται από το ρεύμα αιχμής της συσκευής, χρησιμοποιώ 1 x 10 uF και 3 x 100 uF αυτήν τη φορά)
• Διακόπτης ρεύματος
• ESP32_TFT_Library piştgiriya LCD (χρησιμοποιώ JLX320-00202 αυτή τη φορά)
• SMD PNP τρανζίστορ (χρησιμοποιώ S8550 αυτή τη φορά)
• SMD αντιστάσεις (2 x 10 K Ohm)
• Μπαταρία Lipo (χρησιμοποιώ 303040 500 mAh αυτή τη φορά)
• Πατήστε το κουμπί για αφύπνιση σκανδάλης
• Μερικές χάλκινες ταινίες
• Μερικά καλώδια χαλκού με επίστρωση

Βήμα 3: RTS & DTR Break Out

Οι περισσότερες μονάδες USB to TTL που υποστηρίζουν Arduino έχουν ακίδα DTR. Ωστόσο, δεν υπάρχουν πάρα πολλές μονάδες που έχουν σπάσει το RTS pin.

Υπάρχουν 2 τρόποι για να το φτιάξετε:

• Αγοράστε μονάδες USB to TTL με καρφίτσες RTS και DTR

• Εάν πληροίτε όλα τα ακόλουθα κριτήρια, μπορείτε να σπάσετε τον κωδικό RTS μόνοι σας, στις περισσότερες μάρκες, το RTS είναι το pin 2 (θα πρέπει να επιβεβαιώσετε διπλά με το φύλλο δεδομένων σας).

  1. έχετε ήδη μονάδα 6 ακίδων USB to TTL (για Arduino)
  2. το τσιπ είναι SOP αλλά όχι QFN παράγοντας
  3. Πραγματικά εμπιστεύεστε ότι διαθέτετε ικανότητα συγκόλλησης (έχω σβήσει 2 μονάδες πριν από την επιτυχία)

Βήμα 4: Συναρμολόγηση βάσης ανάπτυξης

Η δημιουργία ενός οπτικοποιήσιμου κυκλώματος είναι μια υποκειμενική τέχνη, μπορείτε να βρείτε περισσότερες λεπτομέρειες στις προηγούμενες οδηγίες μου.

Ακολουθεί η περίληψη της σύνδεσης:

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

-> Lipo Charger module 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) -> Πείρος σύνδεσης 4 (Rx) Πείρος TTL 5 (RTS) -> NPN τρανζίστορ 1 Εκπομπός -> Αντίσταση 15 K Ohm -> NPN τρανζίστορ 2 Βάση TTL pin 6 (DTR) -> NPN τρανζίστορ 2 Εκπομπούς -> Αντίσταση 15 K Ohm -> NPN transistor 1 Base NPN transistor 1 Collector -> Dock pin 5 (Program) NPN transistor 2 Collector -> Dock pin 6 (RST) Lipo Charger module BAT pin -> Dock pin 7 (Battery +ve)

Βήμα 5: Προαιρετικό: Πρωτότυπο Breadboard

Η εργασία συγκόλλησης στο τμήμα συσκευών IoT είναι λίγο δύσκολη, αλλά δεν είναι απαραίτητη. Με βάση τον ίδιο σχεδιασμό κυκλώματος, μπορείτε απλά να χρησιμοποιήσετε ένα breadboard και λίγο σύρμα για να κάνετε το πρωτότυπό σας.

Η συνημμένη φωτογραφία είναι το πρωτότυπο τεστ μου με τη δοκιμή Arduino Blink.

Βήμα 6: Συναρμολόγηση συσκευών IoT

Για συμπαγές μέγεθος, επιλέγω πολλά εξαρτήματα SMD. Μπορείτε απλώς να τα μετατρέψετε σε εξαρτήματα φιλικά προς το breadboard για εύκολο πρωτότυπο.

Ακολουθεί η περίληψη της σύνδεσης:

Πείρος σύνδεσης 1 (Vcc) -> Διακόπτης λειτουργίας -> Lipo +ve

-> 3v3 LDO Regulator Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO Regulator GND -> capacitor (s) -ve -> ESP32 GND Dock pin 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock pin 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Dock pin 5 (Program) -> ESP32 GPIO 0 Dock pin 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Dock pin 7 (Battery +ve) -> Lipo +ve 3v3 LDO Regulator Vout -> ESP32 Vcc -> 10 K Ohm resistor -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP transistor Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm resistor -> PNP transistor Base ESP32 GPIO 12 -> Wake button -> 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 τρανζίστορ συλλέκτης -> LCD Vcc -> LED

Βήμα 7: Χρήση ισχύος

Ποια είναι η πραγματική κατανάλωση ενέργειας αυτής της συσκευής IoT; Ας μετρήσουμε με τον μετρητή ισχύος μου.

• Όλα τα εξαρτήματα ενεργοποιημένα (CPU, WiFi, LCD), μπορούν να χρησιμοποιήσουν περίπου 140 - 180 mA
• Απενεργοποιημένο WiFi, συνεχίστε να εμφανίζετε τη φωτογραφία σε LCD, χρησιμοποιεί περίπου 70 - 80 mA
• Απενεργοποιημένη οθόνη LCD, το ESP32 κοιμάται βαθιά, χρησιμοποιεί περίπου 0,00 - 0,10 mA

Βήμα 8: Καλή ανάπτυξη

It'sρθε η ώρα να αναπτύξετε τη δική σας συσκευή IoT με μπαταρία!

Εάν δεν μπορείτε να περιμένετε κωδικοποίηση, μπορείτε να δοκιμάσετε να μεταγλωττίσετε και να αναβοσβήσετε την προηγούμενη πηγή του έργου μου:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Or αν θέλετε να δοκιμάσετε τη λειτουργία απενεργοποίησης, δοκιμάστε την επόμενη πηγή έργου:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Βήμα 9: Τι ακολουθεί;

Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο βήμα, το επόμενο έργο μου είναι ένα άλμπουμ φωτογραφιών ESP32. Μπορεί να κατεβάσει νέες φωτογραφίες αν είναι συνδεδεμένο WiFi και να το αποθηκεύσει στο φλας, ώστε να μπορώ πάντα να βλέπω τη νέα φωτογραφία στο δρόμο.

Βήμα 10: Προαιρετικό: Θήκη με 3D εκτύπωση

Εάν έχετε εκτυπωτή 3D, μπορείτε να εκτυπώσετε τη θήκη για τη συσκευή σας IoT. Or μπορείτε να το βάλετε σε ένα διαφανές κουτί γλυκού όπως το προηγούμενο έργο μου.