Batteridriven ESP IoT: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Denna instruktion visar hur man gör en batteridriven ESP IoT -bas på designen i mina tidigare instruktioner.

Steg 1: Strömbesparande design

Strömförbrukning är ett stort problem för en batteridriven IoT -enhet. För att totalt eliminera den långsiktiga energiförbrukningen (få mA) från den onödiga komponenten under körning, kopplar denna design från alla delar och går över till en utvecklingsdocka.

Utvecklingsdocka

Det består:

1. USB till TTL -chip
2. RTS/DTR till EN/FLASH signalomvandlingskrets
3. Lipo laddningsmodul

Utvecklingsdockan krävs bara vid utveckling och alltid anslutning till datorn, så storlek och bärbar är inte ett stort problem. Jag skulle vilja använda en mer fin metod för att göra det.

IoT -enhet

Det består:

1. ESP32 -modul
2. Lipo batteri
3. 3v3 LDO -krets
4. Strömbrytare (tillval)
5. LCD -modul (tillval)
6. LCD -strömkontrollkrets (tillval)
7. knapp för att vakna från djup sömn (tillval)
8. andra sensorer (tillval)

Det andra problemet för en batteridriven IoT -enhet är kompakt i storlek och ibland även portabilitet, så jag kommer att försöka använda mindre komponenter (SMD) för att göra. Samtidigt lägger jag till en LCD -skärm för att göra den mer snygg. LCD -skärmen kan också visa hur du kan minska strömförbrukningen under djup sömn.

Steg 2: Förberedelse

Utvecklingsdocka

• USB till TTL -modul (utbrutna RTS- och DTR -stift)
• Små bitar av akrylskiva
• 6 stift hanrubrik
• 7 stift runda hanrubrik
• 2 NPN -transistorer (jag använder S8050 den här gången)
• 2 motstånd (~ 12-20k borde vara ok)
• Lipo laddningsmodul
• Några brödbrädetrådar

IoT -enhet

• 7 stift rund kvinnahuvud
• ESP32 -modul
• 3v3 LDO -regulator (jag använder HT7333A den här gången)
• SMD -kondensatorer för effektstabilitet (Det beror på enhetens toppström, jag använder 1 x 10 uF och 3 x 100 uF den här gången)
• Strömbrytare
• ESP32_TFT_Library stödd LCD (jag använder JLX320-00202 den här gången)
• SMD PNP -transistor (jag använder S8550 den här gången)
• SMD -motstånd (2 x 10 K Ohm)
• Lipo -batteri (jag använder 303040 500 mAh den här gången)
• Tryckknapp för att aktivera avtryckaren
• Några kopparband
• Några belagda koppartrådar

Steg 3: RTS & DTR bryter ut

De flesta USB till TTL -moduler som stöder Arduino har DTR -stift. Det finns dock inte för många moduler utbrutna RTS -stift.

Det finns 2 sätt att göra det:

• Köp en USB till TTL -moduler med RTS- och DTR -brytstift

• Om du uppfyller alla följande kriterier kan du bryta ut RTS -stift själv, i de flesta marker är RTS stift 2 (du bör dubbelbekräfta med ditt datablad).

  1. du har redan en 6 -pins USB till TTL -modul (för Arduino)
  2. chipet är i SOP men inte QFN -formfaktor
  3. du litar verkligen på din egen lödningsförmåga (jag har blåst bort 2 moduler innan framgång)

Steg 4: Development Dock Assembly

Att bygga en visualiserbar krets är en subjektiv konst, du kan hitta mer detaljer i mina tidigare instruktioner.

Här är sammanfattningen av anslutningen:

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

-> Lipo laddningsmodul 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) -> Dockstift 4 (Rx) TTL -stift 5 (RTS) -> NPN -transistor 1 Emitter -> 15 K Ohmmotstånd -> NPN -transistor 2 Base TTL -stift 6 (DTR) -> NPN -transistor 2 Emitter -> 15 K Ohmmotstånd -> NPN transistor 1 Base NPN transistor 1 Collector -> Dockstift 5 (Program) NPN transistor 2 Collector -> Dockstift 6 (RST) Lipo Laddarmodul BAT -stift -> Dockstift 7 (Batteri +ve)

Steg 5: Valfritt: Breadboard Prototyping

Lödningsarbetet i IoT -enhetsdelen är lite svårt, men det är inte nödvändigt. Baserat på samma kretsdesign kan du helt enkelt använda en brödbräda och lite tråd för att göra din prototyp.

Bifogat foto är mitt prototyptest med Arduino Blink -test.

Steg 6: IoT -enhetsmontering

För kompakt storlek väljer jag många SMD -komponenter. Du kan helt enkelt byta dem till brödbräda -vänliga komponenter för enkel prototypering.

Här är sammanfattningen av anslutningen:

Dockstift 1 (Vcc) -> Strömbrytare -> 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 stift 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Dockstift 5 (Program) -> ESP32 GPIO 0 Dockstift 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Dockstift 7 (Batteri +ve) -> Lipo +ve 3v3 LDO Regulator Vout -> ESP32 Vcc -> 10 K Ohm resistor -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP transistor Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K Ohm resistor -> PNP transistor Base 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 Collector -> LCD Vcc -> LED

Steg 7: Energianvändning

Vad är den verkliga energianvändningen för denna IoT -enhet? Låt oss mäta med min effektmätare.

• Alla komponenter på (CPU, WiFi, LCD), den kan använda cirka 140 - 180 mA
• Stängde av WiFi, fortsätt visa foto i LCD, det använder cirka 70 - 80 mA
• Inaktiverad LCD, ESP32 somnar djupt, den använder cirka 0,00 - 0,10 mA

Steg 8: Lycklig utveckling

Det är dags att utveckla din egen batteridrivna IoT -enhet!

Om du inte kan vänta med kodning kan du försöka kompilera och blinka min tidigare projektkälla:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Eller om du vill smaka på avstängningsfunktionen, prova min nästa projektkälla:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Steg 9: Vad är nästa?

Som nämnts i föregående steg är mitt nästa projekt ett ESP32 -fotoalbum. Det kan ladda ner nya foton om det är anslutet WiFi och spara till blixt, så att jag alltid kan se det nya fotot på vägen.

Steg 10: Valfritt: 3D -tryckt fodral

Om du har en 3D -skrivare kan du skriva ut fodralet för din IoT -enhet. Eller så kan du lägga den i en transparent söt låda precis som mitt tidigare projekt.