Batteridrevet ESP IoT: 10 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Denne instruksjonene viser hvordan du lager en batteridrevet ESP IoT -base på designet i mine tidligere instrukser.

Trinn 1: Strømsparingsdesign

Strømforbruk er en stor bekymring for en batteridrevet IoT -enhet. For å eliminere det langsiktige strømforbruket (få mA) fra den unødvendige komponenten mens du kjører, kobler denne designen fra alle delene og går over til en utviklingsdokk.

Utviklingsdokk

Det består:

1. USB til TTL -brikke
2. RTS/DTR til EN/FLASH signalomformingskrets
3. Lipo lader modul

Utviklingsdokken kreves bare under utvikling og alltid kobles til datamaskinen, så størrelse og bærbar er ikke en stor bekymring. Jeg vil gjerne bruke en mer fancy metode for å lage den.

IoT -enhet

Det består:

1. ESP32 -modul
2. Lipo batteri
3. 3v3 LDO -krets
4. Strømbryter (valgfritt)
5. LCD -modul (valgfritt)
6. LCD -strømkontrollkrets (valgfritt)
7. knapp for å våkne fra dyp søvn (valgfritt)
8. andre sensorer (valgfritt)

Den andre bekymringen for en batteridrevet IoT -enhet er kompakt i størrelse og noen ganger også angående bærbarhet, så jeg vil prøve å bruke mindre komponenter (SMD) for å lage. Samtidig vil jeg legge til en LCD for å gjøre den mer fancy. LCD -skjermen kan også demonstrere hvordan du kan redusere strømforbruket mens du sover.

Trinn 2: Forberedelse

Utviklingsdokk

• USB til TTL -modul (ødelagte RTS- og DTR -pinner)
• Små biter av akrylbrett
• 6 pins mannlig overskrift
• 7 pins rundt header
• 2 NPN -transistorer (jeg bruker S8050 denne gangen)
• 2 motstander (~ 12-20k burde være ok)
• Lipo lademodul
• Noen brødbrettledninger

IoT -enhet

• 7 pins rundt kvinnelig topptekst
• ESP32 -modul
• 3v3 LDO -regulator (jeg bruker HT7333A denne gangen)
• SMD -kondensatorer for strømstabilitet (Det avhenger av enhetens toppstrøm, jeg bruker 1 x 10 uF og 3 x 100 uF denne gangen)
• Strømbryteren
• ESP32_TFT_Library støttet LCD (jeg bruker JLX320-00202 denne gangen)
• SMD PNP -transistor (jeg bruker S8550 denne gangen)
• SMD -motstander (2 x 10 K Ohm)
• Lipo -batteri (jeg bruker 303040 500 mAh denne gangen)
• Trykknapp for utløservåkning
• Noen kobberbånd
• Noen belagte kobbertråder

Trinn 3: RTS & DTR bryter ut

De fleste USB til TTL -moduler som støtter Arduino har DTR -pinne. Imidlertid er det ikke for mange moduler brutt ut RTS -pin.

Det er 2 måter å gjøre det på:

• Kjøp en USB til TTL moduler med RTS og DTR break out pins

• Hvis du oppfyller alle følgende kriterier, kan du bryte ut RTS -pinnen selv, i de fleste sjetonger er RTS pin 2 (du bør dobbelt bekrefte med databladet ditt).

  1. du har allerede en 6 -pins USB til TTL -modul (for Arduino)
  2. brikken er i SOP, men ikke QFN -formfaktor
  3. du stoler virkelig på din egen loddeferdighet (jeg har blåst bort 2 moduler før suksess)

Trinn 4: Development Dock Assembly

Å bygge en visualiserbar krets er en subjektiv kunst. Du kan finne flere detaljer i mine tidligere instrukser.

Her er sammendraget av forbindelsen:

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

-> Lipo Lader 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) -> Dockpinne 4 (Rx) TTL -pinne 5 (RTS) -> NPN -transistor 1 emitter -> 15 K ohm -motstand -> NPN -transistor 2 Base TTL -pinne 6 (DTR) -> NPN -transistor 2 -emitter -> 15 K ohm -motstand -> 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)

Trinn 5: Valgfritt: Breadboard Prototyping

Loddearbeidet i IoT -enhetsdelen er litt vanskelig, men det er ikke avgjørende. Basert på samme kretsdesign, kan du ganske enkelt bruke et brødbrett og litt ledning til å lage prototypen din.

Vedlagt bilde er min prototypetest med Arduino Blink -test.

Trinn 6: IoT -enhetsmontering

For kompakt størrelse velger jeg mange SMD -komponenter. Du kan ganske enkelt bytte dem til brødbrettvennlige komponenter for enkel prototyping.

Her er sammendraget av forbindelsen:

Dockpinne 1 (Vcc) -> Strømbryter -> 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 motstand -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP transistor Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm motstand -> PNP transistor Base ESP32 GPIO 12 -> Wake -knapp -> 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

Trinn 7: Strømbruk

Hva er det faktiske strømforbruket til denne IoT -enheten? La oss måle med min effektmåler.

• Alle komponenter på (CPU, WiFi, LCD), den kan bruke rundt 140 - 180 mA
• Slått av WiFi, fortsett å vise bildet på LCD, det bruker rundt 70 - 80 mA
• Slått av LCD, ESP32 går i dyp søvn, den bruker rundt 0,00 - 0,10 mA

Trinn 8: God utvikling

Det er på tide å utvikle din egen batteridrevne IoT -enhet!

Hvis du ikke kan vente med koding, kan du prøve å kompilere og blinke min forrige prosjektkilde:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Eller hvis du vil smake på strømmen ned -funksjonen, kan du prøve min neste prosjektkilde:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Trinn 9: Hva er neste?

Som nevnt i forrige trinn, er mitt neste prosjekt et ESP32 fotoalbum. Den kan laste ned nye bilder hvis den er tilkoblet WiFi og lagre den i blitsen, slik at jeg alltid kan se det nye bildet på veien.

Trinn 10: Valgfritt: 3D -trykt eske

Hvis du har en 3D -skriver, kan du skrive ut saken til IoT -enheten. Eller du kan legge den i en gjennomsiktig søt boks akkurat som mitt forrige prosjekt.