wlkr 6 июл 2016 в 19:51

О вкусном и здоровом питании ESP8266 от батареек

6 мин

68K

Программирование микроконтроллеров*Разработка для интернета вещей*

Из песочницы

+12

Комментарии 60

shtirlitsus 6 июл 2016 в 20:45

1. Почему на хабре, а не на гиктаймс?
2. Думал, что будет разговор про спящий режим.
3. Зачем таскать esp в кармане — зона покрытия wifi ограничена. Для автномных устройств без wifi масса других микроконтроллеров.
4.

грелка с батарейным питанием и управлением на ESP8266

— если только с атомной батарейкой…
5. есп сама умеет мерить питание без внешних резисторов.

sim31r 7 июл 2016 в 00:39

Плюс нет никакой практически полезной информации, ток потребления, время работы от батарейки в разных режимах. Каким боком к статье относится ESP8266… вставить название любого другого потребителя напряжения, ничего не изменится, STM32, Atmega, светодиод…

wlkr 7 июл 2016 в 04:05

Ток и время работы, как Вы понимаете, будут очень сильно зависеть от железа и программы, так что приводить конкретные цифры едва ли есть смысл. Одно из моих устройств раз в секунду передавало сообщение по WiFi и работало 20 часов от 3xAAA, если это Вам поможет.
Каким боком ESP8266 — объясняю. В «нормальных» микроконтроллерах обычно предусмотрено много всяких фишек про проблемы с питанием, в ESP8266 — нет, он на это не был рассчитан изначально, это должна была быть не его забота. А простой нагрузке падение напряжения с 3.3 до 3.0 едва ли сделает проблему.

wlkr 7 июл 2016 в 04:00

3. Затем, что бываhttps://habrahabr.ru/post/304936/#ют нужны именно автономные устройства с WiFi.
5. ESP8266 умеет мерять питание, которое на неё подали. Она не умеет мерять питание до преобразователя.

AVX 6 июл 2016 в 22:23

в ESP8266 есть программно включаемые pull-up сопротивления, так что внешнее сопротивление не нужно

а вот тут можно проблемку получить, из-за экономии на резисторе. Ведь если подтяжка внутри контроллера включается программно (и если она по умолчанию выключена, я не смотрел, мне лень), то до того момента как отработает часть программы, включающая подтяжку, внешняя микросхема может повести себя не так, как ожидается (ведь пока подтяжки нет), и, например, выполнить сброс раньше времени. И так по кругу. Такие «мелочи» нужно прорабатывать.

wlkr 7 июл 2016 в 03:57

В описанном случае единственное, что может случиться, если нет подтяжки — ESP8266 может эту ногу неправильно прочитать, но прежде чем читать, мы включаем подтяжку.

shtirlitsus 7 июл 2016 в 09:38

Если речь идёт про рис.3, то вы можете зависнуть в сбросе. pull-up при сбросе отключены, соответственно тащить в плюс ногу некому, если не будет резистора 5кΩ. При чёт тут чтения?

AVX 7 июл 2016 в 09:57

Вот и я про этот рисунок. Подключено-то к reset'у, а не какому-то другому входу.
Кстати, ниже уже подскзали:

Но опять же, всё придумано до нас, и тогда мы в описанном примере просто меняем CAX803 на CAX809/810.

Глянул даташит на cax803/809/810 — в случае рисунка 3 нужно только cax809 испльзовать, если не хочется резистор ставить. Там внутри два полевичка на выходе.

shtirlitsus 7 июл 2016 в 10:37

да, 803-й с открытым стоком, 809 — пуш/пулл. спасибо, буду знать.

AVX 7 июл 2016 в 13:20

Кстати, я не нашёл, где купить-то эти самые cax803/809/810? Даже на али нет ничего. Или надо как-то по-особому гуглить? Имею ввиду купить в розницу, а не от 10000шт.

wlkr 7 июл 2016 в 13:42

Digikey и пр. Сильно подозреваю, что есть много аналогов, я просто взял самое дешёвое и доступное для меня.

wlkr 7 июл 2016 в 04:13

К тому же, по умолчанию все ноги — входы, кроме GPIO0. Если на RESET — то да, это проблема. Но опять же, всё придумано до нас, и тогда мы в описанном примере просто меняем CAX803 на CAX809/810.

DarkByte 7 июл 2016 в 08:43

Один литиевый элемент выдаёт от 3.0 до 4.2В, а ESP8266 максимум на вход готов принять 3.6. По-моему напрямую его подключать не стоит. Опять таки, ни линейный регулятор, ни импульсный, обозначенные в тексте, не будут питать контроллер когда напряжение на банке опустится ниже 3.5В. Но в аккумуляторе при этом напряжении остаётся ещё приличный запас ёмкости. Ожидал что будет раскрыт именно этот вопрос, потому что везде этот момент либо опускают, либо ставят два преобразователя, один из имеющегося напряжения повышает до 5В, второй делает 3.3.

b3qkc 7 июл 2016 в 12:06

Согласен, питать от 4.2 бедную ЕСПшку не гуманно, однако есть на свете ADP3338, с падением всего 190mV@1A, которая чудесно подходит под литиевую банку. В купе с готовым контроллером заряда-разряда на TP4056 выходит весьма годная и экономичная схема питания.

wlkr 7 июл 2016 в 13:32

С 1S литием пока не пробовал. Как будет опыт поделиться — поделюсь.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:05

Существуют импульсные преобразователи, автоматически переключающие режим вниз и вверх и способные выдавать стабильные 3.3в при изменении напряжения литиевого аккумулятора в диапазоне 4.2 — 2.7 в.
Например, микросхема NCP5030. Она недорога (~65 р), имеет режим BUCK-BOOST и достаточно экономична, т.е. потери на преобразование невелики.

Параметры микросхемы:

• Экономичность 87% при токе нагрузки 500 мА и входном напряжении 3.3 в
• Внутренний синхронный выпрямитель
• Максимальный ток в нагрузку – 900 мА
• 0.3 мкА ток потребления в выключенном состоянии
• Диапазон входного напряжения 2,7 – 5,5 вольт
• 200 мВ напряжения обратной связи для стабилизации выходного тока
• Защита от превышения выходного напряжения и перегрева.
• Автоматический переход между режимами BUCK и BOOST

wlkr 7 июл 2016 в 16:08

Спасибо. Жалко, что она по диапазону входного напряжения чётко заточена под 1S литий и больше ничего.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:10

в этом нет большой проблемы. просто надо включить литиевые элементы параллельно.

wlkr 7 июл 2016 в 16:16

А если 2S литий? А если не литий? А если хочется, чтобы оно работало от любой доступной батарейки до 12 В включительно (как мне обычно)? Мой опыт учит, что чем меньше ограничивать счастливого пользователя в вариантах, от чего бы это запитать, тем лучше.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:22

«Любой каприз за ваши деньги» :)

Если серьезно — разработка начинается с ТЗ, в котором пишутся хотелки.
Хотите универсальное питание — нивапрос, только готовьте денежки. Универсальные питатели есть, но стоят денег.
Хочет ли конечный пользователь покупать задорого универсальное устройство или предпочтет ограничить свои хотелки и сэкономить — каждый решает для себя.

wlkr 7 июл 2016 в 16:25

Упомянутая в статье микросхема покрывает диапазон от 3xAA до автомобильного аккумулятора, требует минимум внешних компонентов и стоит недорого, за что и люблю.

wlkr 7 июл 2016 в 16:13

Смущает, что это драйвер светодиода и заточен под стабилизацию тока, а не напряжения. И корпус не паяется ручками.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:16

Кхм :)))) стабилизация тока от стабилизации напряжения отличается точкой съема обратной связи и все :)

Паяется :))) надо его перевернуть вверх выводами. тут

wlkr 7 июл 2016 в 16:19

Ой :) Меня бы за такое убили ещё в девятом классе на радиомонтаже, но сейчас, говорят, всё можно :)

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:23

:))))

Профессионалам можно все :)))

wlkr 7 июл 2016 в 16:40

Столько места занимает преобразователь на LM2736, с очень просторным ручным монтажом. И даже с защитой от неправильной полярности. R5 к делу не относится, pull up какой-то.

roboter 7 июл 2016 в 10:34

простите за нубские вопросы.
с помощью делителя и ацп мы узнаём текущий вольтаж.
А как рассчитывается оставшийся заряд батареи|аккумулятора?

SGordon123 7 июл 2016 в 13:08

По графику разряда?

roboter 7 июл 2016 в 13:30

и где его взять?

DarkByte 7 июл 2016 в 13:34

Посмотреть в датащите используемого аккумулятора или замерить самостоятельно с использованием умной зарядки типа imax b6 и её клонов.

roboter 7 июл 2016 в 13:37

тогда надо и ток потребления мерить?

SGordon123 8 июл 2016 в 11:46

Под нагрузкой проседает акк конечно же… С другой сторны если уж если мерять ток постоянно, то его можно проинтегрировать и понять, сколько электричества утекло…

wlkr 7 июл 2016 в 13:34

Можно более приблизительно и тупо, если знать конечное напряжение, при котором всё перестаёт работать, и исходить из сильно упрощающего предположения, что оно падает линейно.

ncix 7 июл 2016 в 11:06

Хорошая статья но немного однобокая — не освещен вопрос энергосбережения на самом ESP8266. У него, например, есть спящий режим с потреблением 60 мкА. Для ряда применений вовсе не нужно постоянно быть включенным и поддерживать WiFi — сеть.

SGordon123 7 июл 2016 в 12:05

Тема LDO линейников, как я понимаю, не раскрыта?

wlkr 7 июл 2016 в 13:35

Так 1117 же. Я не стал выделять LDO в отдельный класс линейников.

wlkr 7 июл 2016 в 13:41

Так 1117 же. Я не стал выделять LDO в отдельный класс линейников.

lonelymyp 7 июл 2016 в 12:06

ESP прекрасно работает от литиевого аккумулятора от мобилы. без преобразователей и т.п.
4.2 вольта на входе ей пофигу.
когда садится, отключаю аккумулятор и заряжаю его в лягушке.

wlkr 7 июл 2016 в 13:38

У аккумулятора из мобилы встроенные мозги обычно, наверно они спасают от переразряда. Обычный литий без мозгов через несколько циклов разряда до нуля часто пухнет так, что я не рискую держать его дома уже.

Chigin 7 июл 2016 в 12:06

HT7333, имхо, лучший вариант при питании 3,3в устройств от литиевого АКБ, подглядел в статье про ежа с мп3 плеером на гиктаймсе.

wlkr 7 июл 2016 в 13:45

Спасибо, посмотрю.

wlkr 7 июл 2016 в 15:34

Посмотрел, хороший, годный LDO.

Sagittarius67 7 июл 2016 в 13:36

А что скажете по поводу использования для питания ESP8266 регуляторов на базе TPS6120x, например Pololu U1V11F3?

wlkr 7 июл 2016 в 13:37

Пока ничего не скажу, но по опыту использования других изделий от Popolu знаю, что цена бывает немного кусачей за такие простые вещи.

wlkr 7 июл 2016 в 15:31

Посмотрел datasheet на сам чип. Хорошо, но недёшево, и корпус для ручной пайки не пригоден :(

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:08

вполне пригоден :)
тут

wlkr 7 июл 2016 в 13:41

Чтобы два раза не вставать, причины, почему я стараюсь не использовать литий:

Капризный
Дорогой
Замучаешься отправлять изделия почтой
Сложно достать в отдалённых уголках планеты

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 16:14

открываю страшную тайну :))))

Отличные литиевые аккумуляторы добываются из ненужных\старых\нерабочих аккумуляторов от ноутбуков.
Стоят копейки или вовсе даром, есть везде.

wlkr 7 июл 2016 в 16:26

У нас, очевидно, разное везде (:

SGordon123 7 июл 2016 в 17:44

А от сотиков неужели у вас нет лития? Что за везде такое?

wlkr 7 июл 2016 в 17:47

От сотиков может и есть, да. Практика показывает, что с сотиками люди нынче ходят везде, даже там, где они заведомо не работают как телефон. Правда, там их часто и занашивают до дыр, не уверен что там много пригодных батареек. Но идея хорошая, спасибо!

lorc 7 июл 2016 в 18:48

Насколько я знаю, в АКБ ноутов стоят литивые банки без контроллеров, потому что там есть один общий контроллер на всю батарею. Поэтому, я бы не стал использовать эти банки где-либо.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 20:05

Мысль свою разверните — поясните связь между отсутствием контроллера на акк 18650 и невозможностью его использования?
Есть внешние контроллеры разряда-заряда, почему их использование невозможно?

lorc 7 июл 2016 в 20:28

Внутренний контроллер нужен для защиты банки от неправильного использования: переразряд, перезаряд, превышение допустимого тока. Так же контроллер не даст заряжать банку если напряжение на ней опустилось ниже критического минимума, потому что это сильно повышает вероятность взрыва банки.
Плюс, у защищенной банки есть механическая защита от перегрева/превышения тока: при сильном нагреве разрушается плюсовой контакт.
Эти все дополнительные меры безопасности на случай, если с внешним контроллером что-то произойдет, либо банка будет использоваться без контроллера (ну например в светодиодном фонаре, не все они имеют защиту от переразряда).
Вообще, надо заметить что все потребительские устройства разрабатываются с рассчетом на использование батарей со встроенным контроллером (если используются сменные 18650 батареи, естественно), поэтому защит там может и не быть вовсе.
Банки без внутреннего контроллера можно использовать в своих устройствах, при условии что эти батареи будут несменными и вы точно понимаете что делаете. Лично, я бы не стал пользоваться такими банками.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 21:50

Вы делаете очень безапелляционные утверждения. Особую забавность ситуации придает то, что Вы спорите с профи-радиоинженером :)))

Я совершенно согласен, что литиевые аккумуляторы требуют точного знания, что Вы делаете.

Очевидно, что использовать литиевые аккумуляторы без правильного зарядно-разрядного устройства нельзя. Оно должно быть либо встроенным, либо внешним. Встроенные устройства не обеспечивают правильного режима зарядки, они предназначены для ограничения тока разрядки и ограничения напряжения разрядки\зарядки. Формирование правильного режима зарядки все равно остается за внешним устройством.

Механическая защита от перегрева есть в любой банке изначально.

Далеко не все потребительские устройства разрабатываются в расчете на аккумуляторы со встроенным контроллером. У меня есть промышленно разработанный фонарь со сменными 18650 и он рассчитан на 18650 как с дополнительной встроенной защитой, так и без нее. У меня есть power bank, рассчитанный на 18650 без защиты. И тоже промышленно разработанный и тоже сменные элементы.

Два последовательно включенных защитных устройства понижают надежность устройства, ухудшают энергетические параметры. Плюс размеры 18650 с защитой больше — они несколько толще и длиннее. Аккумуляторы без встроенной защиты существенно дешевле.
ПОэтому в реальном мире именно они используются в подавляющем большинстве применений.

Учитывая, что мы обсуждаем самоделки — вполне очевидно, что разумно применить правильный контроллер заряда-разряда и тогда можно и безопасно использовать 18650 без защиты. Все равно внешний контроллер заряда нужен — а если он есть, дополнительная защита в 18650 только ухудшает дело.

Winnie_The_Pooh 7 июл 2016 в 20:12

…

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь

wlkr 9 июл 2016 в 04:54

Что-то вроде 555, который запускается от внешнего события и на 10 секунд поднимает ногу EN(able) преобразователю питания? Только надо учесть, что если событие короче, чем время, за которое стартует 8266, то наверно надо как-то отличать простое включение питания и включение по сигналу. Или можно приделать дискретный внешний триггер, чтобы EN поднималось по событию, а опускалось по сигналу с GPIO после отработки алгоритма? Сам пока не пробовал, просто идеи.