Batteridrevet ESP IoT: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Denne instruktion viser, hvordan man laver en batteridrevet ESP IoT -base på designet i mine tidligere instruktører.

Trin 1: Strømbesparende design

Strømforbrug er en stor bekymring for en batteridrevet IoT -enhed. For at eliminere det langsigtede strømforbrug (få mA) fra den unødvendige komponent under kørsel, afkobler dette design alle disse dele og skifter til en udviklingsdock.

Udviklingsdock

Den består af:

1. USB til TTL chip
2. RTS/DTR til EN/FLASH signalomdannende kredsløb
3. Lipo oplader modul

Udviklingsdocking er kun påkrævet under udvikling og altid forbindelse til computeren, så størrelse og bærbar er ikke en stor bekymring. Jeg vil gerne bruge en mere fancy metode til at lave det.

IoT -enhed

Den består af:

1. ESP32 modul
2. Lipo batteri
3. 3v3 LDO kredsløb
4. Afbryder (valgfri)
5. LCD -modul (valgfrit)
6. LCD strømstyringskredsløb (valgfrit)
7. knap til vågning fra dyb søvn (valgfri)
8. andre sensorer (valgfrit)

Den anden bekymring for en batteridrevet IoT -enhed er kompakt i størrelse og angår undertiden også bærbarhed, så jeg vil prøve at bruge mindre komponenter (SMD) til at lave. Samtidig tilføjer jeg en LCD for at gøre den mere fancy. LCD'et kan også demonstrere, hvordan du reducerer strømforbruget, mens du sover dybt.

Trin 2: Forberedelse

Udviklingsdock

• USB til TTL -modul (brudte RTS- og DTR -ben)
• Små stykker akrylplade
• 6 pins hanhoved
• 7 pins rund hanhoved
• 2 NPN -transistorer (jeg bruger S8050 denne gang)
• 2 modstande (~ 12-20k burde være ok)
• Lipo oplader modul
• Nogle brødbrætstråde

IoT -enhed

• 7 stifter runde kvindelige header
• ESP32 modul
• 3v3 LDO -regulator (jeg bruger HT7333A denne gang)
• SMD -kondensatorer til strømstabilitet (Det afhænger af enhedens spidsstrøm, jeg bruger 1 x 10 uF og 3 x 100 uF denne gang)
• Afbryderen
• ESP32_TFT_Library understøttet LCD (jeg bruger JLX320-00202 denne gang)
• SMD PNP transistor (jeg bruger S8550 denne gang)
• SMD modstande (2 x 10 K Ohm)
• Lipo -batteri (jeg bruger 303040 500 mAh denne gang)
• Trykknap til trigger vågner
• Nogle kobberbånd
• Nogle belagte kobbertråde

Trin 3: RTS & DTR bryder ud

De fleste USB til TTL -moduler, der understøtter Arduino, har DTR -pin. Der er dog ikke for mange moduler brudt ud RTS pin.

Der er 2 måder at gøre det på:

• Køb et USB til TTL moduler med RTS og DTR break out pins

• Hvis du opfylder alle følgende kriterier, kan du selv bryde RTS pin, i de fleste chips er RTS pin 2 (du skal dobbelt bekræfte med dit datablad).

  1. du har allerede et 6 -pins USB til TTL -modul (til Arduino)
  2. chippen er i SOP, men ikke QFN -formfaktor
  3. du stoler virkelig på din egen loddeevne (jeg har blæst 2 moduler væk før succes)

Trin 4: Development Dock Assembly

At opbygge et visualiserbart kredsløb er en subjektiv kunst, du finder muligvis flere detaljer i mine tidligere instruktioner.

Her er resuméet af forbindelsen:

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

-> Lipo oplader modul 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 modstand -> NPN transistor 2 Base TTL pin 6 (DTR) -> NPN transistor 2 Emitter -> 15 K Ohm modstand -> 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)

Trin 5: Valgfrit: Breadboard Prototyping

Loddearbejdet i IoT -enhedsdelen er lidt svært, men det er ikke afgørende. Baseret på det samme kredsløbsdesign kan du simpelthen bruge et brødbræt og noget ledning til at lave din prototype.

Vedhæftet foto er min prototype test med Arduino Blink test.

Trin 6: IoT -enhedsmontering

For kompakt størrelse vælger jeg mange SMD -komponenter. Du kan simpelthen skifte dem til brødbrætvenlige komponenter for let prototypering.

Her er resuméet af forbindelsen:

Dockstift 1 (Vcc) -> Tænd / sluk -> Lipo +ve

-> 3v3 LDO Regulator Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO Regulator GND -> kondensator (er) -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 modstand -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP transistor Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm modstand -> PNP transistor Base ESP32 GPIO 12 -> Wake -knap -> 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

Trin 7: Strømforbrug

Hvad er det faktiske strømforbrug af denne IoT -enhed? Lad os måle med min effektmåler.

• Alle komponenter på (CPU, WiFi, LCD), den kan bruge omkring 140 - 180 mA
• Deaktiveret WiFi, fortsæt med at vise foto på LCD, det bruger omkring 70 - 80 mA
• Slukket LCD, ESP32 går i dyb søvn, det bruger omkring 0,00 - 0,10 mA

Trin 8: God udvikling

Det er tid til at udvikle din egen batteridrevne IoT -enhed!

Hvis du ikke kan vente med at kode, kan du prøve at kompilere og blinke min tidligere projektkilde:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Eller hvis du vil smage power down -funktionen, kan du prøve min næste projektkilde:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Trin 9: Hvad er det næste?

Som nævnt i forrige trin er mit næste projekt et ESP32 -fotoalbum. Den kan downloade nye fotos, hvis den er tilsluttet WiFi, og gemme den i flashen, så jeg altid kan se det nye foto på vejen.

Trin 10: Valgfri: 3D -trykt sag

Hvis du har en 3D -printer, kan du udskrive kabinettet til din IoT -enhed. Eller du kan lægge den i en gennemsigtig sød æske ligesom mit tidligere projekt.