ESP IoT на батерии: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Тези инструкции показват как да направя ESP IoT база, захранвана от батерии, по дизайна в предишните ми инструкции.

Стъпка 1: Дизайн за пестене на енергия

Консумацията на енергия е голяма грижа за IoT устройство с батерии. За да се премахне напълно дългосрочната консумация на енергия (няколко mA) от ненужния компонент по време на работа, този дизайн отделя всички тези части и преминава към док за разработка.

Док за развитие

Състои се от:

1. USB към TTL чип
2. Верига за преобразуване на RTS/DTR към EN/FLASH сигнал
3. Модул за зарядно устройство Lipo

Докът за разработка се изисква само по време на разработката и винаги се свързва с компютъра, така че размерът и преносимостта не представляват голяма грижа. Бих искал да използвам по -фантастичен метод, за да го направя.

IoT устройство

Състои се от:

1. ESP32 модул
2. Lipo батерия
3. 3v3 LDO верига
4. Превключвател на захранването (по избор)
5. LCD модул (по избор)
6. LCD верига за управление на мощността (по избор)
7. бутон за събуждане от дълбок сън (по избор)
8. други сензори (по избор)

Второто притеснение за IoT устройство с батерии е с компактни размери и понякога също се отнася до преносимост, така че ще се опитам да използвам по -малки компоненти (SMD). В същото време ще добавя LCD, за да го направя по -изискан. LCD също може да демонстрира как да намалите консумацията на енергия по време на дълбок сън.

Стъпка 2: Подготовка

Док за развитие

• USB към TTL модул (прекъснати RTS и DTR пинове)
• Малки парчета акрилна дъска
• 6 пина мъжки хедър
• 7 щифта кръгла мъжка глава
• 2 NPN транзистора (този път използвам S8050)
• 2 резистора (~ 12-20k трябва да са наред)
• Модул Lipo Charger
• Някои проводници за макет

IoT устройство

• 7 пина кръгла женска глава
• ESP32 модул
• 3v3 LDO регулатор (този път използвам HT7333A)
• SMD кондензатори за стабилност на захранването (Зависи от пиковия ток на устройството, този път използвам 1 x 10 uF и 3 x 100 uF)
• Превключвател на захранването
• ESP32_TFT_Библиотечно поддържан LCD дисплей (този път използвам JLX320-00202)
• SMD PNP транзистор (този път използвам S8550)
• SMD резистори (2 x 10 K Ohm)
• Lipo батерия (този път използвам 303040 500 mAh)
• Бутон за активиране на спусъка
• Някои медни ленти
• Някои медни проводници с покритие

Стъпка 3: Излизане на RTS и DTR

Повечето USB към TTL модули, които поддържат Arduino, имат DTR пин. Въпреки това, няма твърде много модули, разбити RTS щифт.

Има 2 начина да го направите:

• Купете USB към TTL модули с изходни щифтове RTS и DTR

• Ако отговаряте на всички изброени по -долу критерии, можете сами да пробиете пина на RTS, в повечето чипове RTS е пин 2 (трябва да потвърдите двойно с вашия лист с данни).

  1. вече имате 6 пинов USB към TTL модул (за Arduino)
  2. чипът е в SOP, но не е QFN форм -фактор
  3. наистина вярвате, че притежавате умения за запояване (раздух 2 модула преди успеха)

Стъпка 4: Сглобяване на док за развитие

Изграждането на визуализируема схема е субективно изкуство, може да намерите повече подробности в предишните ми инструкции.

Ето обобщението на връзката:

TTL щифт 1 (5V) -> Док пин 1 (Vcc)

-> Lipo Charger модул Vcc щифт TTL щифт 2 (GND) -> Док пин 2 (GND) -> Lipo зарядно модул GND щифт TTL щифт 3 (Rx) -> Док пин 3 (Tx) TTL щифт 4 (Tx) -> Док пин 4 (Rx) TTL щифт 5 (RTS) -> NPN транзистор 1 емитер -> 15 K Ohm резистор -> NPN транзистор 2 Основен TTL щифт 6 (DTR) -> NPN транзистор 2 емитер -> 15 K Ohm резистор -> NPN транзистор 1 Базов NPN транзистор 1 Колектор -> Док пин 5 (Програма) NPN транзистор 2 Колектор -> Док пин 6 (RST) Модул Lipo Charger BAT щифт -> Док пин 7 (Батерия +ve)

Стъпка 5: По избор: Прототипиране на табла

Запояването в частта на IoT устройството е малко трудно, но не е от съществено значение. Въз основа на същия дизайн на веригата, можете просто да използвате макет и малко жица, за да направите своя прототип.

Прикачената снимка е моят прототип на тест с Arduino Blink тест.

Стъпка 6: Сглобяване на IoT устройство

За компактни размери избирам много SMD компоненти. Можете просто да ги превключите към компоненти, подходящи за макет, за лесно създаване на прототипи.

Ето обобщението на връзката:

Док щифт 1 (Vcc) -> Превключвател на захранването -> Lipo +ve

-> 3v3 LDO регулатор Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO регулатор GND -> кондензатор (и) -ve -> ESP32 GND Док пин 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock щифт 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Док пин 5 (програма) -> ESP32 GPIO 0 Док пин 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Док щифт 7 (батерия +ve) -> Lipo +ve 3v3 LDO регулатор Vout -> ESP32 Vcc -> 10 K Ohm резистор -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP транзисторен емитер ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm резистор -> PNP транзистор База ESP32 GPIO 12 -> Бутон за събуждане -> 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 транзисторен колектор -> LCD Vcc -> LED

Стъпка 7: Използване на енергия

Каква е действителната консумация на енергия на това IoT устройство? Нека измерим с моя електромер.

• Всички компоненти (CPU, WiFi, LCD) могат да използват около 140 - 180 mA
• Изключен WiFi, продължете показването на снимката в LCD, той използва около 70 - 80 mA
• Изключен LCD, ESP32 преминава в дълбок сън, използва около 0,00 - 0,10 mA

Стъпка 8: Щастливо развитие

Време е да разработите свое собствено IoT устройство с батерия!

Ако не можете да изчакате кодирането, можете да опитате да компилирате и мигате предишния ми източник на проект:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Или ако искате да опитате функцията за изключване, опитайте следващия ми източник на проект:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Стъпка 9: Какво следва?

Както бе споменато в предишната стъпка, следващият ми проект е фотоалбум ESP32. Той може да изтегля нови снимки, ако е свързан с WiFi и да ги запазва във флаш, така че винаги да мога да гледам новата снимка на пътя.

Стъпка 10: По избор: 3D печатна кутия

Ако имате 3D принтер, можете да отпечатате калъфа за вашето IoT устройство. Или можете да го поставите в прозрачна сладка кутия, точно като предишния ми проект.