Batteriebetriebenes ESP IoT - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Diese Anleitungen zeigen, wie man eine batteriebetriebene ESP IoT-Basis auf dem Design in meinen vorherigen Anleitungen herstellt.

Schritt 1: Energiesparendes Design

Der Stromverbrauch ist ein großes Problem für ein batteriebetriebenes IoT-Gerät. Um den langfristigen Stromverbrauch (wenige mA) der unnötigen Komponenten während des Betriebs vollständig zu eliminieren, entkoppelt dieses Design alle diese Teile und verlagert sich in ein Entwicklungsdock.

Entwicklungsdock

Es besteht:

1. USB zu TTL-Chip
2. RTS/DTR zu EN/FLASH Signalumwandlungsschaltung
3. Lipo-Lademodul

Das Entwicklungsdock wird nur während der Entwicklung benötigt und muss immer mit dem Computer verbunden werden, sodass Größe und Tragbarkeit kein großes Problem darstellen. Ich würde gerne eine ausgefallenere Methode verwenden, um es zu machen.

IoT-Gerät

Es besteht:

1. ESP32-Modul
2. Lipo-Akku
3. 3v3 LDO-Schaltung
4. Netzschalter (optional)
5. LCD-Modul (optional)
6. LCD-Leistungssteuerkreis (optional)
7. Taste zum Aufwachen aus dem Tiefschlaf (optional)
8. andere Sensoren (optional)

Das zweite Problem bei einem batteriebetriebenen IoT-Gerät ist die kompakte Größe und manchmal auch die Portabilität, daher werde ich versuchen, kleinere Komponenten (SMD) zu verwenden. Gleichzeitig werde ich ein LCD hinzufügen, um es schicker zu machen. Das LCD kann auch demonstrieren, wie der Stromverbrauch im Tiefschlaf gesenkt werden kann.

Schritt 2: Vorbereitung

Entwicklungsdock

• USB-zu-TTL-Modul (ausgebrochene RTS- und DTR-Pins)
• Kleine Stücke Acrylplatte
• 6-polige Stiftleiste
• 7-polige runde Stiftleiste
• 2 NPN-Transistoren (ich verwende diesmal S8050)
• 2 Widerstände (~12-20k sollte ok sein)
• Lipo-Lademodul
• Einige Steckbrettdrähte

IoT-Gerät

• 7-polige runde Buchsenleiste
• ESP32-Modul
• 3v3 LDO-Regler (ich verwende diesmal HT7333A)
• SMD-Kondensatoren für Leistungsstabilität (Es hängt vom Spitzenstrom des Geräts ab, ich verwende diesmal 1 x 10 uF und 3 x 100 uF)
• Stromschalter
• ESP32_TFT_Library unterstütztes LCD (ich verwende dieses Mal JLX320-00202)
• SMD-PNP-Transistor (ich verwende diesmal S8550)
• SMD-Widerstände (2 x 10 K Ohm)
• Lipo-Akku (ich verwende diesmal 303040 500 mAh)
• Druckknopf für Trigger-Wake-up
• Einige Kupferbänder
• Einige beschichtete Kupferdrähte

Schritt 3: RTS & DTR ausbrechen

Die meisten USB-zu-TTL-Module, die Arduino unterstützen, haben einen DTR-Pin. Es gibt jedoch nicht zu viele Module mit ausgebrochenem RTS-Pin.

Es gibt 2 Möglichkeiten, es zu machen:

• Kaufen Sie ein USB-zu-TTL-Modul mit RTS- und DTR-Breakout-Pins

• Wenn Sie alle folgenden Kriterien erfüllen, können Sie den RTS-Pin selbst ausbrechen, bei den meisten Chips ist RTS Pin 2 (Sie sollten es mit Ihrem Datenblatt doppelt bestätigen).

  1. Sie haben bereits ein 6-poliges USB-zu-TTL-Modul (für Arduino)
  2. der Chip ist im SOP, aber nicht im QFN-Formfaktor
  3. du vertraust wirklich auf deine eigene Lötfähigkeit (ich habe 2 Module vor dem Erfolg weggeblasen)

Schritt 4: Entwicklungsdock-Montage

Der Aufbau einer visualisierbaren Schaltung ist eine subjektive Kunst. Weitere Details finden Sie in meinen vorherigen Anleitungen.

Hier die Zusammenfassung der Verbindung:

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

-> Lipo Charger Modul Vcc Pin TTL Pin 2 (GND) -> Dock Pin 2 (GND) -> Lipo Charger Modul 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 Widerstand -> NPN Transistor 2 Basis TTL Pin 6 (DTR) -> NPN Transistor 2 Emitter -> 15 K Ohm Widerstand -> NPN-Transistor 1 Basis NPN-Transistor 1 Kollektor -> Dock-Pin 5 (Programm) NPN-Transistor 2 Kollektor -> Dock-Pin 6 (RST) Lipo-Lademodul BAT-Pin -> Dock-Pin 7 (Batterie +ve)

Schritt 5: Optional: Breadboard-Prototyping

Die Lötarbeiten im IoT-Geräteteil sind etwas schwierig, aber nicht unbedingt erforderlich. Basierend auf dem gleichen Schaltungsdesign können Sie einfach ein Steckbrett und etwas Draht verwenden, um Ihren Prototyp zu erstellen.

Das angehängte Foto ist mein Prototyptest mit Arduino Blink-Test.

Schritt 6: IoT-Gerätemontage

Für eine kompakte Größe wähle ich viele SMD-Komponenten. Sie können sie einfach auf Breadboard-freundliche Komponenten umstellen, um ein einfaches Prototyping zu ermöglichen.

Hier die Zusammenfassung der Verbindung:

Dock-Pin 1 (Vcc) -> Netzschalter -> Lipo +ve

-> 3v3 LDO Regulator Vin Dock Pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO Regulator GND -> Kondensator(en) -ve -> ESP32 GND Dock Pin 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock Pin 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Dock Pin 5 (Programm) -> ESP32 GPIO 0 Dock Pin 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Dock Pin 7 (Batterie +ve) -> Lipo +ve 3v3 LDO Regler Vout -> ESP32 Vcc -> 10 K Ohm Widerstand -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP Transistor Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm Widerstand -> PNP Transistor Basis 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 Transistor Kollektor -> LCD Vcc -> LED

Schritt 7: Stromverbrauch

Wie hoch ist der tatsächliche Stromverbrauch dieses IoT-Geräts? Lass uns mit meinem Powermeter messen.

• Alle Komponenten an (CPU, WiFi, LCD), es kann ca. 140 - 180 mA verbrauchen
• WLAN ausgeschaltet, weiter Foto im LCD anzeigen, es verbraucht ca. 70 - 80 mA
• Ausgeschaltetes LCD, ESP32 geht in den Tiefschlaf, es verbraucht ca. 0,00 - 0,10 mA

Schritt 8: Viel Spaß beim Entwickeln

Es ist Zeit, Ihr eigenes batteriebetriebenes IoT-Gerät zu entwickeln!

Wenn Sie mit dem Codieren nicht warten können, können Sie versuchen, meine vorherige Projektquelle zu kompilieren und zu flashen:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Oder wenn Sie die Power-Down-Funktion probieren möchten, probieren Sie meine nächste Projektquelle aus:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Schritt 9: Was kommt als nächstes?

Wie im vorherigen Schritt erwähnt, ist mein nächstes Projekt ein ESP32-Fotoalbum. Es kann neue Fotos herunterladen, wenn eine WLAN-Verbindung besteht, und auf dem Blitz speichern, sodass ich das neue Foto immer unterwegs anzeigen kann.

Schritt 10: Optional: 3D-gedrucktes Gehäuse

Wenn Sie einen 3D-Drucker haben, können Sie die Hülle für Ihr IoT-Gerät drucken. Oder Sie können es in eine transparente süße Schachtel legen, genau wie mein vorheriges Projekt.