ESP/D1 mini – LiPo töltő shield (D1 – LiPo Battery shield – 1.1.0)

Leírás

A D1 mini már működik USB-ről, de a kész szerkezetet nem szeretnéd állandóan kábelre/faliadapterre kötni. Ilyenkor kerül a rendszerbe az ESP/D1 mini LiPo akkumulátortöltő és 5 V boost shield v1.1.0. Egycellás Li-Ion vagy LiPo akkut fogad, és azt microUSB-ről tölti, akkumulátoros üzemben pedig 5 V-ra emeli a cella feszültségét, és erről táplálja a D1 mini 5 V-os rendszer-sínét.

A töltőáram 0,5 A vagy 1 A értékre állítható. Ezt az akkumulátorhoz kell megválasztani, nem a D1 mini sebességéhez. Egy nagyobb 18650 cella és egy apró, lapos LiPo ugyanúgy lehet 3,7 V névleges feszültségű, a megengedett töltőáramuk viszont nagyon eltérhet. A boost oldal 5 V-os tápot készít a D1 mini számára. A v1.1.0 családnál legfeljebb 1 A kimenetet adnak meg, ezt viszont maximális értékként kezeld. A D1 mini és minden ráépített fogyasztó ugyanebből a teljesítménykeretből gazdálkodik.

A panel praktikus hordozható ESP8266/ESP32 család összeállításhoz és rövidebb tápmegszakítás áthidalásához. Hónapokra elemes deep-sleep szenzornál már kevésbé kedvező a felépítés, mert az akkufeszültséget először 5 V-ra emeli, majd a D1 mini ismét 3,3 V-ra szabályozza.

Hogyan dolgozik a D1 mini mellett?

A tápút akkumulátoros üzemben így néz ki:

1S Li-Ion/LiPo akku -> boost konverter -> 5 V sín -> D1 mini saját 3,3 V szabályzója

Ez azért kényelmes, mert a D1 mini és az 5 V-os tápra építő többi shield ugyanazt a sínfeszültséget kapja, mintha USB-ről működne. MicroUSB csatlakoztatásakor az akkumulátor töltése elindul, miközben a rendszer 5 V-os tápot is kap. A piros LED a töltési állapotot, a zöld LED a befejezett töltést jelzi.

Ezt a felépítést lehet akkumulátoros tartaléktápként használni, de kritikus szünetmentes tápegységként ne méretezd mérés nélkül.

Az akkumulátortól függ a töltőáram

A 0,5 A és 1 A a töltésre vonatkozik. Ha például a cella csak 500 mA körüli vagy annál kisebb töltőáramot enged, az 1 A állás nem használható pusztán azért, mert a shield tudja. A cella megengedett töltőárama az elsődleges!

Nagyobb kapacitás sem jelent automatikusan 1 A-es tölthetőséget. Ezt az akkumulátor saját specifikációja dönti el. A ESP/D1 mini LiPo akkumulátortöltő és 5 V boost shield v1.1.0 pontos példányán a 0,5/1 A kiválasztás mechanikai módja forrasztással történik.

MicroUSB-ra 5 V kerüljön

A termékadatok között 10 V maximális tápfeszültség szerepel, miközben az ajánlott érték 5 V.

A kész D1 mini rendszerben az 5 V-os, szabályozott USB tápból indulj ki. A régi v1 áramköri kialakítás a töltőbemenetet a D1 mini 5 V-os sínjével is összeköti, ezért a 10 V-os határértékből nem következik, hogy egy összedugott D1 mini rendszer 9-10 V-ról lenne járatható! A normál microUSB tápegység feszültsége: 5 V.

Akkucsatlakozó – a névvel vigyázz

A panelen kétpólusú, 2,54 mm raszterű akkucsatlakozás szerepel, és az akku közvetlenül forrpontokra is köthető. A “JST PH-2.54” megnevezés szabvány szempontból nem egyértelmű. A régi v1.1 kialakítást több helyen XH-2.54 néven találni. Emiatt kész akkukábelnél ne csak arra hagyatkozz, hogy “JST” szerepel a névben.

A pontos csatlakozócsalád: JST XH; a polaritás pontosan a panelen van jelölve.

Milyen akkumulátor?

Egycellás, 4,2 V-ig tölthető Li-Ion vagy LiPo rendszerrel számolj. A termékhez megadott működési akkufeszültség 3,3-4,2 V. Egy 1S 18650 cella elektromosan ebbe a kategóriába tartozhat, de a fizikai csatlakozást, a megengedett töltőáramot és a cellavédelmet külön kell kezelni. A panelteljes körű túlmerítés-, túláram- és rövidzárvédelme adott. Emiatt olyan beépítésnél, ahol az akkucella önálló védelme fontos, védett 1S akkumulátor a biztosabb rendszerépítési irány (inkább kettő legyen…).

LiFePO4 cellához ezt a töltési rendszert ne használd. Annak töltési végfeszültsége eltér a 4,2 V-os Li-Ion/LiPo rendszertől. Több sorba kötött cellához, például 2S vagy 3S akkupakkhoz szintén más töltőelektronika kell.

Mennyi terhelést köthetsz rá?

A Battery Shield v1.1.0 család 5 V / max. 1 A boost kimenettel szerepel. Ez az egész 5 V-os oldal kerete. Ha a D1 mini Wi-Fi-t használ, mellette OLED, LED, relé és más shield is működik, ezek áramigénye összeadódik! A maximális 1 A nem egyenlő garantált folyamatos 1 A-val minden akkufeszültségen és hőmérsékleten.

Arra is számíts, hogy az akkumulátor felől nagyobb áram folyhat, mint amennyi az 5 V-os oldalon látszik. A konverter alacsonyabb akkufeszültségből készít magasabb kimeneti feszültséget, és közben vesztesége is van.

A hosszú elemes üzem más feladat

A D1 mini deep-sleep módja önmagában kevés energiával is beéri, de itt nem csak az ESP8266/ESP32 fogyaszt. A cella feszültségét a battery shield 5 V-ra emeli, majd a D1 mini fedélzeti szabályzója ezt újra 3,3 V-ra csökkenti. A fejlesztőpanelen lévő USB-soros átalakító, LED-ek és szabályzó szintén részt vesznek a teljes fogyasztásban. Ha néhány órás vagy napos hordozható eszköz, bemutató vagy tartaléktáp készül, ez a kényelem sokszor többet ér, mint a veszteség. Ha hónapokra vagy évekre tervezett, ritkán ébredő szenzor készül, alacsony nyugalmi áramú, közvetlenebb 3,3 V-os tápút jobb kiindulás.

Mire használható?

• Hordozható D1 mini hőmérséklet- vagy páratartalom-loggerhez.
• Wi-Fi-s szenzor rövidebb áramszüneteinek áthidalására.
• Akkumulátoros OLED kijelzős információs egységhez.
• Mobil MQTT vagy HTTP adatgyűjtő próbapadi összeállításhoz.
• D1 mini alapú bemutatóeszközhöz, ahol konnektortól független működés kell.
• Akkumulátoros riasztó- vagy állapotjelző prototípushoz.
• Olyan D1 mini shield összeállításhoz, ahol a többi pajzs 5 V-os sínellátást is használ.
• 1S 18650 cellás hordozható ESP8266 rendszerhez megfelelő akkutartóval és cellavédelemmel.

Kompatibilitás és beüzemelés

Vásárlás előtt ezt gondold végig

A ESP/D1 mini LiPo akkumulátortöltő és 5 V boost shield v1.1.0 akkor illik jól a feladathoz, ha D1 mini formátumú rendszert szeretnél egyetlen lítiumcelláról működtetni, és fontos, hogy az akkumulátort ugyanazon a panelen keresztül, microUSB-ről tölthesd.

A cella töltőárama legyen az első ellenőrzési pont. Az 1 A-es állás nagyobb akkumulátornál kényelmes, kisebb LiPo esetén könnyen túl sok lehet. A 0,5 A is csak akkor megfelelő, ha a cella specifikációja engedi.

Utána a fogyasztást nézd meg. Egy csupasz D1 mini más terhelést jelent, mint egy Wi-Fi-s panel OLED-del, relével és több szenzorral. A kimeneti maximum az egész rendszerre vonatkozik.

Ha az akkufeszültséget programból szeretnéd mérni, ne a későbbi Battery Shield verziók J2 funkciójából indulj ki. A T97643 A0-kapcsolata: !!!.

Mikor keress más megoldást?

• Hónapokra tervezett deep-sleep szenzorhoz alacsonyabb veszteségű, közvetlenebb akkumulátoros tápellátás jobb.
• 2S vagy többcellás akkucsomaghoz külön, ahhoz méretezett töltő és BMS szükséges.
• LiFePO4 cellához eltérő töltőfeszültségű elektronika kell.
• 1 A-nál nagyobb 5 V-os terheléshez nagyobb teljesítményű boost tápegységet válassz.
• Biztonságkritikus szünetmentes rendszerhez dokumentált power-path, átkapcsolási idő és cellavédelem szükséges.
• USB-C töltőcsatlakozást igénylő új készüléknél korszerűbb töltőpanel lehet célszerűbb.

Műhelytipp

Az első összeépítésnél ne az összes shielddel kezdd.

Először legyen a ESP/D1 mini LiPo akkumulátortöltő és 5 V boost shield v1.1.0, egy megfelelő 1S akkumulátor és a D1 mini. Töltsd 5 V-os microUSB tápról, majd húzd le az USB-t és nézd meg, hogy a D1 mini stabilan tovább működik-e az akkumulátorról.

Ezután kerüljenek rá egyenként a további fogyasztók. Így hamar látszik, ha nem a program, hanem az 5 V-os tápkeret vagy az akkumulátor terhelhetősége fogyott el.

A töltőáramnál ugyanilyen egyszerű a szabály: az akkumulátorhoz engedélyezett értékből indulj ki, ne abból, hogy a panelen melyik a nagyobb szám.

Műszaki jellemzők

Dokumentáció

• D1 mini Batteryshield WeMOS gyártói honlap,
• Gyártói honlap.

Csomag

• 1 db ESP/D1 mini LiPo akkumulátortöltő és 5 V boost shield v1.1.0
• 2 db tüskesor
  A csomag akkut nem tartalmaz, opcionálisan választható!