ESP IoT يعمل بالبطارية: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

توضح هذه التعليمات كيفية إنشاء قاعدة IoT تعمل بالبطارية على التصميم في إرشاداتي السابقة.

الخطوة 1: تصميم توفير الطاقة

يمثل استهلاك الطاقة مصدر قلق كبير لجهاز إنترنت الأشياء الذي يعمل بالبطارية. من أجل القضاء التام على استهلاك الطاقة على المدى الطويل (القليل من مللي أمبير) من المكون غير الضروري أثناء التشغيل ، يفصل هذا التصميم كل هذه الأجزاء ويتحول إلى رصيف تطوير.

حوض تطوير

تتكون من:

1. USB لشريحة TTL
2. RTS / DTR إلى دائرة تحويل إشارة EN / FLASH
3. وحدة شاحن ليبو

لا يلزم إرساء التطوير إلا أثناء التطوير والاتصال دائمًا بالكمبيوتر ، لذا لا يمثل الحجم والمحمولة مصدر قلق كبير. أود استخدام طريقة أكثر فخامة لصنعها.

جهاز إنترنت الأشياء

تتكون من:

1. وحدة ESP32
2. بطارية ليبو
3. دارة 3v3 LDO
4. مفتاح الطاقة (اختياري)
5. وحدة LCD (اختياري)
6. دائرة التحكم في الطاقة LCD (اختياري)
7. زر للاستيقاظ من النوم العميق (اختياري)
8. مستشعرات أخرى (اختياري)

القلق الثاني لجهاز IoT الذي يعمل بالبطارية هو حجم صغير وأحيانًا يتعلق أيضًا بقابلية النقل ، لذلك سأحاول استخدام مكونات أصغر (SMD) لصنعها. في نفس الوقت ، سأضيف شاشة LCD لجعلها أكثر فخامة. يمكن لشاشة LCD أيضًا توضيح كيفية خفض استهلاك الطاقة أثناء النوم العميق.

الخطوة الثانية: التحضير

حوض تطوير

• وحدة USB إلى TTL (دبابيس RTS و DTR مكسورة)
• قطع صغيرة من لوح الأكريليك
• 6 دبابيس رأس ذكر
• 7 دبابيس رأس مستديرة من الذكور
• 2 ترانزستور NPN (أنا أستخدم S8050 هذه المرة)
• 2 مقاومات (~ 12-20 كيلو يجب أن تكون على ما يرام)
• وحدة شاحن يبو
• بعض أسلاك اللوح

جهاز إنترنت الأشياء

• 7 دبابيس رأس أنثى مستديرة
• وحدة ESP32
• منظم 3v3 LDO (أنا أستخدم HT7333A هذه المرة)
• مكثفات SMD لاستقرار الطاقة (يعتمد ذلك على ذروة تيار الجهاز ، أنا أستخدم 1 × 10 فائق التوهج و 3 × 100 فائق التوهج هذه المرة)
• مفتاح التشغيل
• ESP32_TFT_Library المدعومة من شاشة LCD (أنا أستخدم JLX320-00202 هذه المرة)
• ترانزستور SMD PNP (أنا أستخدم S8550 هذه المرة)
• مقاومات SMD (2 × 10 كيلو أوم)
• بطارية ليبو (أنا أستخدم 303040500 مللي أمبير هذه المرة)
• اضغط على زر لإيقاظ الزناد
• بعض الأشرطة النحاسية
• بعض الأسلاك النحاسية المطلية

الخطوة 3: اندلاع RTS & DTR

تحتوي معظم وحدات USB إلى TTL التي تدعم Arduino على دبوس DTR. ومع ذلك ، لا يوجد الكثير من الوحدات المكسورة من طرف RTS.

هناك طريقتان للقيام بذلك:

• قم بشراء USB إلى وحدات TTL مع دبابيس RTS و DTR

• إذا استوفيت جميع المعايير التالية ، فيمكنك كسر تثبيت RTS بنفسك ، في معظم الرقائق ، يكون RTS هو الدبوس 2 (يجب عليك التأكيد مرتين باستخدام ورقة البيانات الخاصة بك).

  1. لديك بالفعل 6 دبابيس USB إلى وحدة TTL (لـ Arduino)
  2. الشريحة في SOP ولكن ليس عامل شكل QFN
  3. أنت تثق حقًا في أنك تمتلك مهارة لحام (لقد قمت بتفجير وحدتين قبل النجاح)

الخطوة 4: تجميع حوض التطوير

يعد بناء دائرة يمكن تصورها فنًا شخصيًا ، وقد تجد المزيد من التفاصيل في إرشاداتي السابقة.

فيما يلي ملخص الاتصال:

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

-> وحدة شاحن ليبو Vcc pin TTL pin 2 (GND) -> Dock pin 2 (GND) -> وحدة شاحن Lipo GND pin TTL pin 3 (Rx) -> Dock pin 3 (Tx) TTL pin 4 (Tx) -> Dock pin 4 (Rx) TTL pin 5 (RTS) -> ترانزستور NPN 1 باعث -> 15 كيلو أوم المقاوم -> ترانزستور NPN 2 قاعدة TTL pin 6 (DTR) -> ترانزستور NPN 2 باعث -> 15 كيلو أوم المقاوم -> ترانزستور NPN 1 Base NPN الترانزستور 1 جامع -> Dock pin 5 (Program) NPN transistor 2 Collector -> Dock pin 6 (RST) Lipo Charger وحدة BAT pin -> Dock pin 7 (Battery + ve)

الخطوة 5: اختيارية: النماذج الأولية للوح

يعتبر عمل اللحام في جزء جهاز إنترنت الأشياء صعبًا بعض الشيء ، لكنه ليس ضروريًا. استنادًا إلى نفس تصميم الدائرة ، يمكنك ببساطة استخدام لوح التجارب وبعض الأسلاك لعمل النموذج الأولي الخاص بك.

الصورة المرفقة هي اختبار النموذج الأولي الخاص بي مع اختبار Arduino Blink.

الخطوة 6: تجميع جهاز إنترنت الأشياء

للحجم الصغير ، اخترت العديد من مكونات SMD. يمكنك ببساطة تحويلها إلى مكونات ملائمة للوح التجارب لنمذجة سهلة.

فيما يلي ملخص الاتصال:

Dock pin 1 (Vcc) -> مفتاح الطاقة -> Lipo + ve

-> منظم 3v3 LDO Vin Dock pin 2 (GND) -> Lipo -ve -> منظم 3v3 LDO GND -> مكثف (مكثف) -> ESP32 GND Dock pin 3 (Tx) -> ESP32 GPIO 1 (Tx) Dock دبوس 4 (Rx) -> ESP32 GPIO 3 (Rx) Dock pin 5 (برنامج) -> 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 أوم المقاوم -> ESP32 ChipPU (EN) -> PNP الترانزستور Emittor ESP32 GPIO 14 -> 10 K أوم المقاوم -> PNP الترانزستور Base ESP32 GPIO 12 -> زر التنبيه -> 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 -> مُجمع ترانزستور LCD D / C PNP -> LCD Vcc -> LED

الخطوة 7: استخدام الطاقة

ما هو استخدام الطاقة الفعلي لجهاز إنترنت الأشياء هذا؟ دعونا نقيس مع عداد الطاقة الخاص بي.

• جميع المكونات الموجودة على (CPU ، WiFi ، LCD) ، يمكن أن تستخدم حوالي 140 - 180 مللي أمبير
• قم بإيقاف تشغيل WiFi ، واستمر في عرض الصورة في شاشة LCD ، فهي تستخدم حوالي 70-80 مللي أمبير
• عند إيقاف تشغيل شاشة LCD ، فإن ESP32 ينام بعمق ، ويستخدم حوالي 0.00 - 0.10 مللي أمبير

الخطوة 8: نتمنى لك التطور السعيد

حان الوقت لتطوير جهاز إنترنت الأشياء الذي يعمل بالبطارية!

إذا كنت لا تستطيع انتظار الترميز ، فيمكنك محاولة تجميع مصدر مشروعي السابق وإصداره:

github.com/moononournation/ESP32_BiJin_ToK…

أو إذا كنت ترغب في تذوق ميزة خفض الطاقة ، فجرب مصدر مشروعي التالي:

github.com/moononournation/ESP32_Photo_Alb…

الخطوة 9: ماذا بعد؟

كما ذكرنا في الخطوة السابقة ، فإن مشروعي التالي هو ألبوم صور ESP32. يمكنه تنزيل صور جديدة إذا كانت متصلة بشبكة WiFi وحفظها في الفلاش ، حتى أتمكن دائمًا من عرض الصورة الجديدة على الطريق.

الخطوة 10: اختياري: حافظة مطبوعة ثلاثية الأبعاد

إذا كانت لديك طابعة ثلاثية الأبعاد ، فيمكنك طباعة علبة جهاز إنترنت الأشياء الخاص بك. أو يمكنك وضعها في صندوق حلو شفاف تمامًا مثل مشروعي السابق.