ESP IoT chạy bằng pin: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Các tài liệu hướng dẫn này chỉ ra cách tạo cơ sở ESP IoT chạy bằng pin dựa trên thiết kế trong các tài liệu hướng dẫn trước đây của tôi.

Bước 1: Thiết kế tiết kiệm điện

Tiêu thụ điện năng là một mối quan tâm lớn đối với một thiết bị IoT chạy bằng pin. Để loại bỏ hoàn toàn mức tiêu thụ điện năng lâu dài (vài mA) từ thành phần không cần thiết trong khi chạy, thiết kế này tách tất cả các bộ phận đó và chuyển sang một đế phát triển.

Dock phát triển

Nó bao gồm:

1. USB sang chip TTL
2. Mạch chuyển đổi tín hiệu RTS / DTR sang EN / FLASH
3. Mô-đun bộ sạc Lipo

Đế phát triển chỉ được yêu cầu trong khi phát triển và luôn kết nối với máy tính, vì vậy kích thước và tính di động không phải là mối quan tâm lớn. Tôi muốn sử dụng một phương pháp lạ mắt hơn để tạo ra nó.

Thiết bị IoT

Nó bao gồm:

1. Mô-đun ESP32
2. Pin lipo
3. Mạch LDO 3v3
4. Công tắc nguồn (tùy chọn)
5. Mô-đun LCD (tùy chọn)
6. Mạch điều khiển nguồn LCD (tùy chọn)
7. nút để đánh thức sau giấc ngủ sâu (tùy chọn)
8. các cảm biến khác (tùy chọn)

Mối quan tâm thứ hai đối với thiết bị IoT chạy bằng pin là kích thước nhỏ gọn và đôi khi cũng quan tâm đến tính di động, vì vậy tôi sẽ cố gắng sử dụng các thành phần nhỏ hơn (SMD) để chế tạo. Đồng thời, mình sẽ gắn thêm màn hình LCD để nó trở nên lạ mắt hơn. Màn hình LCD cũng có thể trình bày cách cắt giảm lượng điện năng tiêu thụ trong khi ngủ sâu.

Bước 2: Chuẩn bị

Dock phát triển

• Mô-đun USB sang TTL (đứt chân RTS và DTR)
• Những miếng ván acrylic nhỏ
• Đầu cắm nam 6 chân
• Tiêu đề nam tròn 7 chân
• 2 bóng bán dẫn NPN (thời gian này tôi đang sử dụng S8050)
• 2 điện trở (~ 12-20k nên ok)
• Mô-đun bộ sạc Lipo
• Một số dây breadboard

Thiết bị IoT

• Tiêu đề nữ tròn 7 chân
• Mô-đun ESP32
• Bộ điều chỉnh LDO 3v3 (thời gian này tôi đang sử dụng HT7333A)
• Tụ điện SMD để ổn định nguồn (Nó phụ thuộc vào dòng điện đỉnh của thiết bị, tôi đang sử dụng 1 x 10 uF và 3 x 100 uF)
• Công tắc điện
• Màn hình LCD được hỗ trợ ESP32_TFT_Library (thời gian này tôi đang sử dụng JLX320-00202)
• Bóng bán dẫn SMD PNP (thời gian này tôi đang sử dụng S8550)
• Điện trở SMD (2 x 10 K Ohm)
• Pin Lipo (thời gian này tôi đang sử dụng 303040 500 mAh)
• Nút nhấn để kích hoạt đánh thức
• Một số băng đồng
• Một số dây đồng tráng

Bước 3: Đột phá RTS & DTR

Hầu hết các mô-đun USB sang TTL hỗ trợ Arduino đều có chân DTR. Tuy nhiên, không có quá nhiều mô-đun bị hỏng chân RTS.

Có 2 cách để thực hiện:

• Mua một mô-đun USB sang TTL với các chân ngắt RTS và DTR

• Nếu bạn đáp ứng tất cả các tiêu chí sau, bạn có thể tự phá bỏ chân RTS, trong hầu hết các chip, RTS là chân 2 (bạn nên xác nhận lại với biểu dữ liệu của mình).

  1. bạn đã có một mô-đun USB sang TTL 6 chân (dành cho Arduino)
  2. chip ở dạng SOP nhưng không ở dạng QFN
  3. bạn thực sự tin tưởng bạn sở hữu kỹ năng hàn (tôi đã thổi bay 2 mô-đun trước khi thành công)

Bước 4: Lắp ráp Dock phát triển

Xây dựng một mạch có thể hình dung là một nghệ thuật chủ quan, bạn có thể tìm thấy chi tiết hơn trong các tài liệu hướng dẫn trước đây của tôi.

Dưới đây là tóm tắt của kết nối:

Chân TTL 1 (5V) -> Chân đế 1 (Vcc)

-> Mô-đun bộ sạc Lipo Chân Vcc Chân TTL 2 (GND) -> Chân đế 2 (GND) -> Mô-đun Bộ sạc Lipo Chân cắm GND Chân TTL 3 (Rx) -> Chân đế 3 (Tx) Chân TTL 4 (Tx) -> Chân đế 4 (Rx) Chân TTL 5 (RTS) -> Bóng bán dẫn NPN 1 Bộ phát -> Điện trở 15 K Ohm -> Bóng bán dẫn NPN 2 Chân TTL cơ sở 6 (DTR) -> Bóng bán dẫn NPN 2 Bộ phát -> Điện trở 15 K Ohm -> Bóng bán dẫn NPN 1 Bóng bán dẫn NPN cơ sở 1 Bộ thu -> Chân đế 5 (Chương trình) Bóng bán dẫn NPN 2 Bộ thu -> Chân đế 6 (RST) Mô-đun sạc Lipo Chân BAT -> Chân đế 7 (Pin + ve)

Bước 5: Tùy chọn: Tạo mẫu Breadboard

Công việc hàn trong phần thiết bị IoT có một chút khó khăn, nhưng nó không phải là điều cần thiết. Dựa trên cùng một thiết kế mạch, bạn có thể chỉ cần sử dụng một breadboard và một số dây dẫn để làm nguyên mẫu của mình.

Ảnh đính kèm là thử nghiệm nguyên mẫu của tôi với thử nghiệm Arduino Blink.

Bước 6: Lắp ráp thiết bị IoT

Để có kích thước nhỏ gọn, tôi chọn nhiều thành phần SMD. Bạn chỉ cần chuyển chúng sang các thành phần thân thiện với breadboard để tạo mẫu dễ dàng.

Dưới đây là tóm tắt của kết nối:

Chân đế 1 (Vcc) -> Công tắc nguồn -> Lipo + ve

-> Bộ điều chỉnh LDO 3v3 Vin Dock chân 2 (GND) -> Lipo -ve -> 3v3 LDO Regulator GND -> tụ điện -ve -> ESP32 GND Dock chân 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock chân 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Chân đế 5 (Chương trình) -> ESP32 GPIO 0 Chân đế 6 (RST) -> ESP32 ChipPU (EN) Chân đế 7 (Pin + ve) -> Lipo + ve Bộ điều chỉnh LDO 3v3 -> ESP32 Vcc -> Điện trở 10 K Ohm -> ESP32 ChipPU (EN) -> Bộ phát bóng bán dẫn PNP ESP32 GPIO 14 -> Điện trở 10 K Ohm -> Bóng bán dẫn PNP Cơ sở ESP32 GPIO 12 -> Nút đánh thức -> 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

Bước 7: Sử dụng điện năng

Mức sử dụng điện năng thực tế của thiết bị IoT này là bao nhiêu? Hãy đo bằng đồng hồ đo điện của tôi.

• Tất cả các thành phần trên (CPU, WiFi, LCD), nó có thể sử dụng khoảng 140-180 mA
• Tắt WiFi, tiếp tục hiển thị ảnh trên màn hình LCD, nó sử dụng khoảng 70 - 80 mA
• Tắt LCD, ESP32 đi vào giấc ngủ sâu, nó sử dụng khoảng 0,00 - 0,10 mA

Bước 8: Chúc bạn phát triển vui vẻ

Đã đến lúc phát triển thiết bị IoT chạy bằng pin của riêng bạn!

Nếu bạn không thể đợi mã hóa, bạn có thể thử biên dịch và flash nguồn dự án trước đây của tôi:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

Hoặc nếu bạn muốn thử tính năng tắt nguồn, hãy thử nguồn dự án tiếp theo của tôi:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

Bước 9: Tiếp theo là gì?

Như đã đề cập ở bước trước, dự án tiếp theo của tôi là Album ảnh ESP32. Nó có thể tải ảnh mới nếu kết nối WiFi và lưu vào flash, để tôi luôn có thể xem ảnh mới trên đường.

Bước 10: Tùy chọn: Vỏ in 3D

Nếu bạn có máy in 3D, bạn có thể in vỏ cho thiết bị IoT của mình. Hoặc bạn có thể đặt nó trong một hộp ngọt ngào trong suốt giống như dự án trước đây của tôi.