ESP8266:Примеры/Стабилизация напряжения в батарейных ESP8266-проектах
|
Черновик |
Стабилизация напряжения в батарейных ESP8266-проектах
Чип ESP8266 известен своей энерго-прожорливостью при выполнении задач, связанных с WiFi. Он может потреблять в диапазоне между 50 и 170 мА. Поэтому использовать в некоторых проектах батарею – не самый хороший выбор.
В таких случаях лучше питать свой проект от адаптера, подключенного к домашней энергосети, чтобы вам не пришлось беспокоиться об энергопотреблении и зарядке батарей.
Использование ESP8266 с литий-полимерными батареями
Впрочем, есть ESP8266-проекты – например, те, где используется режим глубокого сна и не требуется постоянное подключение к WiFi – для которых перезаряжаемые литий-полимерные батареи подходят идеально.
Я бы лично рекомендовал для батарейных проектов модель ESP-01, т.к. на ней меньше компонентов, чем на других моделях ESP8266.
Моделям вроде ESP-12 NodeMCU более «прожорливы», т.к. оснащены дополнительными компонентами вроде резисторов, конденсаторов, чипов и т.д.
Поскольку литий-полимерные батареи можно купить буквально за каждым углом, то это руководство будет о том, как воспользоваться ими для питания своего ESP8266-проекта.
Я не буду рассказывать здесь о разных типах литий-полимерных батарей и то, как они работают. Я лишь расскажу достаточно для сборки цепи этого проекта...
Зачем нужен стабилизатор напряжения
Для перезарядки литий-полимерной батарейки нужно специальное зарядное устройство. При полном заряде выходное напряжение литий-полимерной батарейки составляет около 4.2 вольт.
Впрочем, по мере разрядки это напряжение постепенно падает:
Рекомендуемое рабочее напряжение для ESP8266 – это 3.3 вольта, но он может работать на напряжении в промежутке между 3 и 3.6 вольтами. По этой причине вы не можете подключить батареи напрямую к ESP8266. Вам понадобится для этого стабилизатор напряжения.
Обычный линейный стабилизатор напряжения
Использовать обычный линейный регулятор для того, чтобы понизить напряжение с 4.2 до 3.3 вольт – не самая хорошая идея.
Например, если батарея разрядится до 3.7 вольт, этот стабилизатор напряжения просто перестанет работать, т.к. обладает большим показателем напряжения отсечки.
LDO-стабилизатор
Поэтому в нашей ситуации вместо обычного линейного стабилизатора необходимо использовать LDO-стабилизатор (англ. «low-dropout», т.е. «малый перепад напряжения»; это значит, что такие стабилизаторы обладают небольшой разницей между входным и выходным напряжением).
При использовании LDO-стабилизатора батарея будет работать, даже если ее выходным напряжением будет лишь 3.4 вольта. Помните также, что нельзя допускать полной разрядки литий-полимерной батареи, т.к. это либо повредит ее, либо сократит срок ее работы.
Изучив имеющиеся предложения, я нашел несколько неплохих, на мой взгляд, LDO-стабилизаторов. Один из самых лучших – MCP1700-3302E.
Он маленький и выглядит как транзистор. Еще один вариант – HT7333-A.
В общем, для нашего проекта подойдет любой LDO-стабилизатор с характеристиками ниже:
- Выходное напряжение – 3.3 вольта
- Ток покоя – около 1.6 мкА
- Выходная сила тока – около 250 мА
- Падание напряжения – около 178 мВ
Распиновка MCP1700-3302E
На изображении ниже показана распиновка MCP1700-3302E. У него 3 контакта: для заземления (GND), входного напряжения (Vin) и выходного напряжения (Vout).
Распиновка других LDO-стабилизаторов должна выглядеть похожим образом. Но при подключении LDO-стабилизатора советуем всегда сверяться с его документацией.
Цепь из ESP8266, LDO-стабилизатора и литий-полимерной батареи
Вот компоненты, которые понадобятся для сборки нашей цепи:
- Литий-ионная или литий-полимерная батарея + батарейный отсек;
- LDO-стабилизатор напряжения (MCP1700-3302E);
- Электролитический конденсатор на 1000 мкФ;
- Керамический конденсатор на 100 нФ;
- Кнопка;
- Резистор на 10 кОм;
- Модуль ESP-01;
- Контактная макетная плата;
- Провода-перемычки;
Подключите эти компоненты друг к другу согласно схеме ниже:
Или можете воспользоваться Fritzing-схемой. Керамический и электролитический конденсаторы необходимо параллельно подключить к контактам GND и Vout LDO-стабилизатора.
Кнопку нужно подключить к контакту RESET модуля ESP-01. Впрочем, кнопку подключать необязательно, но она пригодится нам для руководства о режиме глубокого сна.
О конденсаторах
К контактам GND и Vout LDO-стабилизатора должны быть параллельно подключены керамический и электролитический конденсаторы – для ослабления скачков напряжения. Эти конденсаторы помогают предотвратить случайные сбросы и нестабильную работу ESP8266.
Проверка
Теперь давайте запитаем и протестируем цепь. Как видите, напряжение на контакте Vin LDO-стабилизатора около 4.2 вольт, т.к. батарея заряжена полностью.
Теперь давайте измерим напряжение на контакте Vout. Теперь оно около 3.3 вольт, т.е. рекомендуемое напряжение для питания ESP8266.
Как упростить стабилизацию напряжения
Поскольку стабилизация напряжения до нужного уровня может требоваться во многих ESP8266-проектов, то электролитический конденсатор, керамический конденсатор и LDO-стабилизатор можно спаять вместе, чтобы эту сцепку можно было легко и удобно использовать в других аналогичных ситуациях.
