ESP IoT con batería: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Estos instructivos muestran cómo hacer una base ESP IoT con batería en el diseño de mis instructivos anteriores.

Paso 1: Diseño de ahorro de energía

El consumo de energía es una gran preocupación para un dispositivo IoT alimentado por batería. Para eliminar por completo el consumo de energía a largo plazo (pocos mA) del componente innecesario mientras se ejecuta, este diseño desacopla todas esas partes y cambia a una base de desarrollo.

Muelle de desarrollo

Consiste:

1. USB a chip TTL
2. Circuito de conversión de señal RTS / DTR a EN / FLASH
3. Módulo cargador de lipo

La base de desarrollo solo se requiere durante el desarrollo y siempre se conecta a la computadora, por lo que el tamaño y la portátil no son una gran preocupación. Me gustaría usar un método más elegante para hacerlo.

Dispositivo de IoT

Consiste:

1. Módulo ESP32
2. Batería lipo
3. Circuito LDO 3v3
4. Interruptor de encendido (opcional)
5. Módulo LCD (opcional)
6. Circuito de control de potencia LCD (opcional)
7. botón para despertar del sueño profundo (opcional)
8. otros sensores (opcional)

La segunda preocupación para un dispositivo IoT alimentado por batería es de tamaño compacto y, a veces, también se refiere a la portabilidad, por lo que intentaré usar componentes más pequeños (SMD) para fabricarlo. Al mismo tiempo, agregaré una pantalla LCD para hacerlo más elegante. La pantalla LCD también puede demostrar cómo reducir el consumo de energía durante el sueño profundo.

Paso 2: preparación

Muelle de desarrollo

• Módulo USB a TTL (pines RTS y DTR rotos)
• Pequeños pedazos de tablero acrílico
• Cabezal macho de 6 pines
• Cabezal macho redondo de 7 pines
• 2 transistores NPN (estoy usando S8050 esta vez)
• 2 resistencias (~ 12-20k deberían estar bien)
• Módulo cargador de lipo
• Algunos cables de tablero

Dispositivo de IoT

• Cabecera hembra redonda de 7 pines
• Módulo ESP32
• Regulador LDO 3v3 (estoy usando HT7333A esta vez)
• Condensadores SMD para estabilidad de potencia (depende de la corriente máxima del dispositivo, estoy usando 1 x 10 uF y 3 x 100 uF esta vez)
• Interruptor de alimentación
• LCD compatible con ESP32_TFT_Library (esta vez estoy usando JLX320-00202)
• Transistor SMD PNP (estoy usando S8550 esta vez)
• Resistencias SMD (2 x 10 K Ohm)
• Batería lipo (esta vez estoy usando 303040 500 mAh)
• Pulsador para activar el gatillo
• Algunas cintas de cobre
• Algunos alambres de cobre revestidos

Paso 3: RTS y DTR Breakout

La mayoría de los módulos USB a TTL que admiten Arduino tienen un pin DTR. Sin embargo, no hay demasiados módulos rotos en el pin RTS.

Hay 2 formas de hacerlo:

• Compre un módulo USB a TTL con pines de ruptura RTS y DTR

• Si cumple con todos los siguientes criterios, puede romper el pin RTS usted mismo, en la mayoría de los chips, RTS es el pin 2 (debe confirmar dos veces con su hoja de datos).

  1. ya tienes un módulo USB a TTL de 6 pines (para Arduino)
  2. el chip está en SOP pero no en factor de forma QFN
  3. realmente confías en tu propia habilidad de soldadura (he destruido 2 módulos antes del éxito)

Paso 4: Ensamblaje de la base de desarrollo

La construcción de un circuito visualizable es un arte subjetivo, puede encontrar más detalles en mis instrucciones anteriores.

Aquí está el resumen de la conexión:

TTL pin 1 (5V) -> Pin de acoplamiento 1 (Vcc)

-> Módulo cargador Lipo Vcc pin TTL pin 2 (GND) -> Pin 2 de base (GND) -> Módulo cargador Lipo GND pin TTL pin 3 (Rx) -> Pin 3 de acoplamiento (Tx) Pin TTL 4 (Tx) -> Clavija de acoplamiento 4 (Rx) TTL clavija 5 (RTS) -> Transistor NPN 1 Emisor -> Resistencia de 15 K Ohm -> Transistor NPN 2 Base TTL clavija 6 (DTR) -> Transistor NPN 2 Emisor -> Resistencia de 15 K Ohm -> Transistor NPN 1 Base Transistor NPN 1 Colector -> Pin 5 del muelle (Programa) Transistor 2 NPN Colector -> Pin 6 del muelle (RST) Pin BAT del módulo del cargador Lipo -> Pin 7 del muelle (Batería + ve)

Paso 5: Opcional: creación de prototipos de placa de pruebas

El trabajo de soldadura en la parte del dispositivo IoT es un poco difícil, pero no es esencial. Basado en el mismo diseño de circuito, simplemente puede usar una placa de pruebas y un cable para hacer su prototipo.

La foto adjunta es mi prueba de prototipo con la prueba Arduino Blink.

Paso 6: Ensamblaje del dispositivo de IoT

Para tamaño compacto, elijo muchos componentes SMD. Simplemente puede cambiarlos a componentes compatibles con la placa de pruebas para facilitar la creación de prototipos.

Aquí está el resumen de la conexión:

Pin 1 de la base (Vcc) -> Interruptor de encendido -> 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) Pin de acoplamiento 5 (Programa) -> ESP32 GPIO 0 Pin de acoplamiento 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Pin de acoplamiento 7 (Batería + ve) -> Lipo + ve Regulador LDO 3v3 Vout -> ESP32 Vcc -> Resistencia 10 K Ohm -> ChipPU ESP32 (EN) -> Transistor PNP Emisor ESP32 GPIO 14 -> Resistencia 10 K Ohm -> Transistor PNP Base ESP32 GPIO 12 -> Botón de activación -> 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 Colector -> LCD Vcc -> LED

Paso 7: uso de energía

¿Cuál es el uso de energía real de este dispositivo IoT? Midamos con mi medidor de potencia.

• Todos los componentes encendidos (CPU, WiFi, LCD), puede usar alrededor de 140-180 mA
• Apagó el WiFi, continúe mostrando la foto en la pantalla LCD, usa alrededor de 70-80 mA
• Apagado LCD, ESP32 entra en reposo profundo, usa alrededor de 0.00 - 0.10 mA

Paso 8: ¡Feliz desarrollo

¡Es hora de desarrollar su propio dispositivo IoT alimentado por batería!

Si no puede esperar a codificar, puede intentar compilar y actualizar la fuente de mi proyecto anterior:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

O si desea probar la función de apagado, pruebe mi siguiente fuente de proyecto:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Paso 9: ¿Qué sigue?

Como se mencionó en el paso anterior, mi próximo proyecto es un álbum de fotos ESP32. Puede descargar nuevas fotos si está conectado a WiFi y guardarlas en el flash, para que siempre pueda ver la nueva foto en la carretera.

Paso 10: Opcional: Estuche impreso en 3D

Si tiene una impresora 3D, puede imprimir la carcasa para su dispositivo IoT. O puede ponerlo en una caja de dulces transparente como mi proyecto anterior.