ESP IoT op batterijen: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Deze instructables laten zien hoe je een batterijgevoede ESP IoT-basis kunt maken op het ontwerp in mijn vorige instructables.

Stap 1: Energiebesparend ontwerp

Stroomverbruik is een grote zorg voor een IoT-apparaat op batterijen. Om het energieverbruik op lange termijn (enkele mA) van de onnodige component tijdens het gebruik volledig te elimineren, ontkoppelt dit ontwerp al die onderdelen en verschuift het naar een ontwikkelingsdock.

Ontwikkelingsdok

Het bestaat:

1. USB naar TTL-chip
2. RTS/DTR naar EN/FLASH signaalomzettingscircuit
3. Lipo-oplaadmodule

Het ontwikkeldock is alleen nodig tijdens de ontwikkeling en altijd verbonden met de computer, dus grootte en draagbaarheid is geen groot probleem. Ik zou graag een meer fancy methode gebruiken om het te maken.

IoT-apparaat

Het bestaat:

1. ESP32-module
2. Lipo-batterij
3. 3v3 LDO-circuit
4. Aan/uit-schakelaar (optioneel)
5. LCD-module (optioneel)
6. LCD-stroomregelcircuit (optioneel)
7. knop voor ontwaken uit diepe slaap (optioneel)
8. andere sensoren (optioneel)

De tweede zorg voor een batterijgevoed IoT-apparaat is compact van formaat en betreft soms ook draagbaarheid, dus ik zal proberen kleinere componenten (SMD) te maken. Tegelijkertijd zal ik een LCD toevoegen om het meer luxe te maken. Het LCD-scherm kan ook laten zien hoe u het stroomverbruik kunt verminderen terwijl u diep slaapt.

Stap 2: Voorbereiding

Ontwikkelingsdok

• USB naar TTL-module (uitgebroken RTS- en DTR-pinnen)
• Kleine stukjes acrylplaat
• 6-pins mannelijke kop
• 7 pinnen ronde mannelijke kop
• 2 NPN-transistors (ik gebruik deze keer S8050)
• 2 weerstanden (~12-20k zou goed moeten zijn)
• Lipo-oplaadmodule
• Sommige breadboard-draden

IoT-apparaat

• 7 pinnen ronde vrouwelijke kop
• ESP32-module
• 3v3 LDO-regelaar (ik gebruik deze keer HT7333A)
• SMD-condensatoren voor stroomstabiliteit (Het hangt af van de piekstroom van het apparaat, ik gebruik deze keer 1 x 10 uF en 3 x 100 uF)
• Aan/uit-schakelaar
• ESP32_TFT_Library ondersteund LCD (ik gebruik deze keer JLX320-00202)
• SMD PNP-transistor (ik gebruik deze keer S8550)
• SMD-weerstanden (2 x 10 K Ohm)
• Lipo-batterij (ik gebruik deze keer 303040 500 mAh)
• Drukknop voor trigger wake up
• Sommige koperen banden
• Sommige gecoate koperdraden

Stap 3: RTS & DTR breken uit

De meeste USB naar TTL-modules die Arduino ondersteunen, hebben een DTR-pin. Er zijn echter niet al te veel modules uitgebroken RTS-pin.

Er zijn 2 manieren om het te maken:

• Koop een USB naar TTL-module met RTS en DTR breakout-pinnen

• Als u aan alle volgende criteria voldoet, kunt u zelf de RTS-pin uitbreken, in de meeste chips is RTS pin 2 (u moet dit dubbel bevestigen met uw datasheet).

  1. je hebt al een 6 pins USB naar TTL module (voor Arduino)
  2. de chip is in SOP maar niet in QFN-vormfactor
  3. je vertrouwt echt op je eigen soldeervaardigheid (ik heb 2 modules weggeblazen voordat ik succes had)

Stap 4: Ontwikkeling Dock Montage

Het bouwen van een visualiseerbaar circuit is een subjectieve kunst, je kunt meer details vinden in mijn vorige instructables.

Hier zijn de samenvatting van de verbinding:

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) -> Dock pin 4 (Rx) TTL pin 5 (RTS) -> NPN transistor 1 Emitter -> 15 K Ohm weerstand -> NPN transistor 2 Base TTL pin 6 (DTR) -> NPN transistor 2 Emitter -> 15 K Ohm weerstand -> NPN-transistor 1 Basis NPN-transistor 1 Collector -> Dock-pin 5 (Programma) NPN-transistor 2 Collector -> Dock-pin 6 (RST) Lipo-oplaadmodule BAT-pin -> Dock-pin 7 (Batterij +ve)

Stap 5: Optioneel: Breadboard-prototyping

Het soldeerwerk in het IoT-apparaatgedeelte is een beetje moeilijk, maar het is niet essentieel. Gebaseerd op hetzelfde circuitontwerp, kunt u eenvoudig een breadboard en wat draad gebruiken om uw prototype te maken.

Bijgevoegde foto is mijn prototype-test met Arduino Blink-test.

Stap 6: Assemblage van IoT-apparaten

Voor compact formaat kies ik veel SMD-componenten. U kunt ze eenvoudig overschakelen naar breadboard-vriendelijke componenten voor eenvoudige prototyping.

Hier zijn de samenvatting van de verbinding:

Dock pin 1 (Vcc) -> Stroomschakelaar -> Lipo +ve

-> 3v3 LDO Regulator Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO Regulator GND -> condensator(s) -ve -> ESP32 GND Dock pin 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock pin 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Dock pin 5 (Programma) -> ESP32 GPIO 0 Dock pin 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Dock pin 7 (Batterij +ve) -> Lipo +ve 3v3 LDO Regulator Vout -> ESP32 Vcc -> 10 K Ohm-weerstand -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP-transistor Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm-weerstand -> PNP-transistor Base ESP32 GPIO 12 -> Wake-knop -> 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-transistor Collector -> LCD Vcc -> LED

Stap 7: Stroomverbruik

Wat is het werkelijke stroomverbruik van dit IoT-apparaat? Laten we meten met mijn vermogensmeter.

• Alle componenten aan (CPU, WiFi, LCD), het kan ongeveer 140 - 180 mA. gebruiken
• Wifi uitgeschakeld, ga door met het weergeven van de foto op het LCD-scherm, het gebruikt ongeveer 70 - 80 mA
• LCD uitgeschakeld, ESP32 gaat diep slapen, het gebruikt ongeveer 0,00 - 0,10 mA

Stap 8: Gelukkig Ontwikkelen

Het is tijd om uw eigen Battery Powered IoT-apparaat te ontwikkelen!

Als je niet kunt wachten met coderen, kun je proberen mijn vorige projectbron te compileren en te flashen:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Of als je de uitschakelfunctie wilt proeven, probeer dan mijn volgende projectbron:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Stap 9: wat nu?

Zoals vermeld bij de vorige stap, is mijn volgende project een ESP32-fotoalbum. Het kan nieuwe foto's downloaden als er wifi is aangesloten en opslaan in de flitser, zodat ik de nieuwe foto altijd onderweg kan bekijken.

Stap 10: Optioneel: 3D-geprinte behuizing

Als u een 3D-printer heeft, kunt u de behuizing voor uw IoT-apparaat afdrukken. Of je kunt het in een transparante snoepdoos doen, net als mijn vorige project.