背景:ボタン電池でESP32を動かしたい理由
Raspberry PiやArduino、ESP32を使ったプロトタイピングの場合、
・電源ケーブルが必要
・設置時の配線の取り回しの工夫が必要
・バッテリーのサイズが大きくなる
上記が原因で、機能・見た目の両方がスマートな実験が行えない場合がある。
・微妙な隙間に設置したい
・人/動物が持つor取り付ける上で重さも十分軽い方が良い
・ハードウェア(回路全体)を小型化したい
上記のような条件・要望の時、ボタン電池でESP32を動かす手段があると、
開発の自由度がグンと上がりそうだったので実施いたしました。
回路図
主に3つのパートに分けて作図しております。
以下に各部の説明をそれぞれ簡単に記載します。
※代替パーツや実現法を本記事の末尾に記載しております。
ぜひ最後までご覧いただけますと幸いです。。
Coincell Battery Unit
コイン電池はLIR2032の充電可能な電池を使用。
※画像クリックでリンク先が新規ウィンドウで開きます。
コイン電池の電圧(充電時4.2V)を、ESP32用(3.3V)に変換する
レギュレーターHT7333(表面実装用)
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コンデンサは電圧の規格が5V(≒3.3V×1.5倍)で3Fを活用
リセットICを使用しないとき、容量は1Fでも安定動作した。
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Reset Unit
電源電圧の監視とリセットによる保護にはPST9330を使用。
コイン電池の電圧が、使用に応じて降下し、
電池及びレギュレータからの出力電圧が3.0V以下になったとき、
リセットIC(PST9330)からESP32のリセットピンにLOWを入れ続け、
微妙な電圧の領域で何度も再起動をしESP32が壊れることを防ぐ。
ESP32 Main Unit
傾きスイッチを使って、自宅郵便ポストのフタが開けられたら、
ESP32の省電力モードである、Deep Sleepモードから起動して
Gmailに郵便物投函メールを送信する内容をArduino IDEで実装した。
ESP32はチップを購入し、KiCadを使って自作したPCBボードに表面実装した。
(※詳細は以下を参照)
実際に作った物の外観
実際に作った物の外観は以下の写真の通りです。
(KiCadを用いて自作した回路基板の裏面にボタン電池を実装しています。)
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Udemy講座上にて詳細(図面・コード)を公開中。
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【講座内容】
・KiCadを使った電子回路基板(PCBボード)の作成方法
・ご家庭にある料理用のホットプレートを使った安価な表面実装方法
・ボタン電池とESP32を使った小型IoTセンサー(郵便投函メール通知機能)
その他補足
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ご意見ご要望、「こういうの作って!」等ございましたら、ご連絡ください!
YouTube 動画(Udemy講座での実施内容の概要を動画でご覧いただけます。)
●コイン電池の充電器
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●コイン電池の電圧(充電時4.2V)を、ESP32用(3.3V)に変換する
レギュレーターHT7333
※表面実装せず、はんだ付けやブレッドボードの場合用
●コンデンサ規格電圧3.0V, 7.0F (要2個)
コンデンサは直列に接続すると容量は減る。
(同じコンデンサを2つ直列に接続すると、容量は1/2に)
ただし、直列の場合、1つ1つのコンデンサにかかる電圧は小さくなる。
レギュレーターの出力電圧3.3Vに対して安全に利用できるように、
同じコンデンサを2つ直列に接続し実現する方法も考えられる。
※自宅にある規格電圧3.0V,容量3.3Fのコンデンサ1つでも動作したが、
安全上非推奨。(製造側にも安全率があるとの事だが、、、)