ESP controller en voeding sensoren

[bnwgraaf]

@AlexanderB
Dank je voor je snelle reactie. Je bedoelt dat het relais overkill is? Eerlijk gezegd heb ik net naar aanleiding van jouw reactie voor het eerst gelezen over een p-channel mosfet; hoewel ik in mijn leven wel meer "geprutst" heb met elektronica, ben ik zeker geen specialist en kan daar nog erg veel leren! :-)

Het genoemde relais heb ik echter nog liggen, vandaar.

Je opmerking over de regelaars heb ik ook over na zitten denken. Ik overweeg dan ook om een "kale" esp te gebruiken, zonder developer board. Ik heb begrepen dat dat ook weer scheelt in verbruik.
Je hebt het over rechtstreeks op de batterij aansluiten.
Ik heb de solar lader waar ook een uitgang op zit voor het aansluiten van de print (load). Ik wilde daar de esp op aansluiten, zodat deze gescheiden is van het laadcircuit en de lader op tijd stopt met laden als de batterij vol is.

Ook wist ik niet zeker of deze lader de batterij beschermt wanneer deze onder de minimale spanning terecht komt. Ik vroeg me dan ook af of ik een protectie printje voor de batterij moet zetten (volgens de beschrijving van de lader zou die nog benodigd zijn).
Voor de esp had ik dan een step-up module bedacht naar constant 5V.

Zie ook bijgaande afbeelding. Is dat een goede opzet, of ga ik ergens de mist in? Of is dit misschien ook overkill?

[bnwgraaf]

Overigens is dit de lader (van zomaar een website, niet waar ik hem gekocht heb)...
Als hij een beveiliging tegen overladen heeft, zou er dan niet ook een beveiliging tegen te lage batterij spanning zijn?
Wellicht kan ik een variabele spanning op de batterij aansluiting zetten en dan de spanning op de load/sys aansluiting meten en kijken of die plotseling naar 0V gaat wanneer de batterij spanning onder een bepaalde waarde komt...

[ Voor 4% gewijzigd door bnwgraaf op 13-03-2021 21:59 ]

[bnwgraaf]

Ik zit eens te puzzelen met de componenten.

Ik heb een ina219 printje om spanning/stroom te meten, een LDO om de batterijspanning naar 3.3V te brengen en een protectieprintje voor bescherming tegen over- en onderladen van de batterij.

Ik wil met de esp de batterijspanning in de gaten houden.

Klopt onderstaand schema dan?
- de protectie koppel ik aan de batterij.
- deze protectie uitgangen komen in serie met de Vin+ en Vin- van de spanning/stroom sensor en de batterij aansluiting van de lader
- De system uitgang van de lader gaat via de LDO naar de Vcc en Gnd van de esp
- Ook de ina219 sensor krijgt spanning via de DO
- oh ja, niet in het schema afgebeeld, maar ik heb ook nog twee condensatoren voor de LDO

Of moet de ina219 sensor in het circuitje komen van de batterij naar de batterij protector?

En als het zo klopt, kan ik dan ook zien welke kant de stroom loopt en dus of de batterij aan het laden of ontladen is?

[ Voor 5% gewijzigd door bnwgraaf op 16-03-2021 16:59 ]

[bnwgraaf]

Ik zie nu net dat de door mij gebruikte lader een system/load uitgang heeft van 3,7V:
Dan hoef/moet ik dus geen regulator naar de esp ertussen zetten!

[bnwgraaf]

Ik heb nu een testopstelling lopen met een NodMCU printje, welke ik niet voed via de usb aansluiting of VCC pin, maar gewoon direct op een 3.3V pin. Dat werkt op zich goed eigenlijk.
Het is een dergelijk boardje:


Maar ik had eigenlijk een losse ESP print willen gebruiken zonder het hele NodeMCU boardje er omheen met regulator en dergelijke. Ik heb deze op een adapterboardje gesoldeerd.


Onderstaand schema is wat ik geprobeerd heb. Vergeef me als het schema niet helemaal volgens de regels opgezet is, maar ik ben geen elektrotechnicus...

- Ik heb een CN3065 solar charger welke gevoed wordt door twee 6V zonnepanelen, welke parallel zijn geschakeld.
- De batterij aansluiting gaat via de INA219 sensor om de batterijspanning te monitoren.
- De Sys aansluitingen gaan naar de twee LDO regulatoren (3.3V) U2 en U3.
- U3 verzorgt de voeding van de EPS8266. De ESP is voorzien van 4 weerstanden (volgens diverse schema's die ik op internet heb gevonden), waarvan twee stuks al in het adapterboardje verwerkt zitten en twee drukknoppen (voor reset en flash)
- Pin RST en GPIO16 zijn verbonden om te kunnen ontwaken uit deepsleep mode
- De tweede regulator voorziet de diverse sensoren van voeding, in dit geval alleen de INA219 spanning/stroom sensor.
- Beide regulatoren zijn voorzien van een 1uF condensator zoals in de specs vermeld.



Ik loop nu tegen het volgende aan.
Wanneer ik de esp uit dit schema haal en ik meet de uitgaande spanning van regulator U2, dan meet ik 3.3V.
Plaats ik de esp terug in dit schema, dan zakt de spanning in tot onder 2V en werkt de esp dus niet....

Wanneer ik de losse esp en de weerstanden weg haal en ik sluit een esp NodeMCU board aan op de uitgaande spanning van regulator U2, dan blijft de spanning wel netjes op 3.3V
Ik sluit de spanning van U2 dan niet aan op de USB aansluiting of de 5V Vin van de esp, maar direct op een 3.3V pin en een GND pin.\

Met andere woorden, het bovenstaande voedingsgedeelte werkt wanneer ik dit gebruik in combinatie met de NodeMCU, maar niet met de losse esp met weerstanden.
Heb ik iets mis gedaan met de weestanden?

[Yukkie]

Hier mijn ervaring met een soort gelijke setup. Mijn setup bestaat uit een 6V paneeltje, een CN3791 MPPT solar regulator, een 18650 lithium batterij, een ESP32 en een aantal sensoren (Lux, BME280 en Soil moisture) via I2c. Overdag, als het voltage boven de 4V zit wordt de ESP iedere 10 seconde wakker om een sensormeting door te sturen via MQTT. Als de lux waarde onder de 200lx komt (oid, heb de code niet bij de hand) veranderd dat naar iedere minuut. Als het voltage onder de 4V komt, dan gaat de esp32 iedere 10 minuten in deep sleep. OVerigens is vanaf een uurtje of 3 de zon hier weg van het balkon.

Om eerlijk te zijn moet ik op zonnige dagen moeite doen de energie een beetje weg te stoken. Ook in de winter houdt deze setup het gemakkelijk uit, zonder dat de batterij leeg loopt. Ik heb heel soms een vastloper (komt door mijn knoeicode waarschijnlijk ) en als ik de ESP dan na een dag ofzo reset, is het voltage vaak niet heel ver gezakt.

FF foto'tje bijgevoegd:

[ Voor 17% gewijzigd door Yukkie op 30-03-2021 08:53 ]

[bnwgraaf]

@Yukkie
Dank je voor je uitleg en foto!
Interessante info!

Ik heb met mijn "werkbank-testopstelling" nog wat wisselende resultaten.

Soms komt dat door brakke stekkerverbindingen. Deze klemmen niet altijd even lekker, waardoor ik ze met een tangetje moet aanpassen. Dat werkt natuurlijk al niet mee en ik heb daarom al diverse verbindingen gesoldeerd.

Maar ik vraag me ook af of het 3.3V voedingsgedeelte in orde is. Soms meet ik te lage spanning aan de esp kant; trek ik de batterij er uit en plaats deze weer terug, dan heb ik wel vaak weer netjes 3.3V.
Zou er een probleem met de Li-ion protectieprint zijn?

Heb jij de esp rechtstreeks op de uitgang van de solar charger gezet?
Ik heb daar namelijk nog een MCP1700-3302E/TO LDO regulator tussen gezet, met twee condensatoren.
Maar ik vind overal verschillende schema's voor de condensatoren....

Deze in de specs:


Maar deze kom ik ook een aantal keer tegen:


Kan iemand me daar duidelijkheid over geven?

@Yukkie
Ik zie dat jij ook net een iets andere charger hebt. Die van mij is gebaseerd op de CN3065:


Die van jou op de CN3791:


Ik zal eens kijken wat daar de verschillen in zijn.

[ Voor 19% gewijzigd door bnwgraaf op 30-03-2021 09:41 ]

[bnwgraaf]

Ik ben eens aan het inlezen over mosfets.

Ik kom deze FQP30N06L tegen als zijnde vaak gebruikt icm met Arduino, esp en dergelijke....

Is het volgende een werkend circuit?
GPIO12 zet ik HIGH om de stroom door de sensor te laten lopen (in dit voorbeeld een BME280).

[AlexanderB]

Zoals je het nu getekend hebt gaat het niet werken, of ja, met een n-channel mosfet zou het zo werken, maar als die sensor chip ergens anders ground vind dan gaat ie niet uit.

Voorbeeldplaatje van internet: (waar 5V staat moet je dan ff 3.3V lezen)

Links is de opstelling met een N channel mosfet, rechts de opstelling met een P channel mosfet.

N channel schakelt in als de Gate hoger is dan de Source, ofwel als je de ingang 'hoog' maakt
P channel schakelt in als de Gate lager is dan de Drain, ofwel, als je de ingang 'laag' maakt.

En maak je geen zorgen over dat diode symbooltje, dat is een impliciet onderdeel van mosfets, en een handige manier om te zien hoe om je ze aansluit.

[AlexanderB]

Er vanuitgaande dat je zo iets bedoelt met 'kale ESP chip' dan zijn die pinnen intern verbonden met een stukje flash geheugen waar de ESP z'n programma bewaart en dus inderdaad niet bruikbaar.

bnwgraaf schreef op woensdag 31 maart 2021 @ 15:14:
Nog een andere vraag kan ik de GPIO's 1 en 3 tijdens het runnen van het programma gebruiken als input voor bijvoorbeeld een sensor en deze in flash mode gebruiken voor RXD) en TXDO, om de firmware te updaten, of kunnen die twee pinnen maar één functie hebben?

De pinnen die normaal voor de seriële poort gebruikt worden kan je inderdaad ergens anders voor benutten, als je het een beetje handig uitkient dan kan je ze alsnog gebruiken om te programmeren zonder dingen los te hoeven maken.

bnwgraaf schreef op woensdag 31 maart 2021 @ 15:14:
Aan de andere kant zou het eigenlijk alleen maar om de INA219 stroom/spanning sensor gaan en die staat inderdaad op 1mA verbruik in de specs, dus zou ik die aan de pin kunnen hangen die ik anders had gebruikt voor het inschakelen van de mosfet.

De overige sensoren verbruiken minder dan 1uA en/of hebben een sleep mogelijkheid.

Klinkt goed

[ Voor 7% gewijzigd door AlexanderB op 31-03-2021 15:34 ]

[bnwgraaf]

Septillion schreef op woensdag 31 maart 2021 @ 15:48:

Oeps, beter kijken, pagina één. Is dat nog een beetje up to date of heb je al andere/nieuwe ideeën?

Dank jullie wederom!
De esp is inderdaad vergelijkbaar met bovenstaande afbeelding, dus zonder developper board.

Ik heb een schema in wording.
Let op: ik ben geen elektrotechnicus en heb nog niet eerder met schema-ontwerp sotware gewerkt, dus er zal echt wel het nodige op aan te merken zijn. Ook zullen de door mij gebruikte termen niet altijd even juist zijn. sorry daar voor! :-)

Het onderstaande schema heb ik globaal nu in test draaien. Hier wat toelichting en uitleg:

• Ik heb twee regulatoren. Ik weet dat dat misschien een beetje veel is, maar ik vroeg me alleen af of de toelaatbare uitgangsspanning van dit type regulator voldoende is voor de maximale stroom van de esp en alle sensoren bij elkaar. Ik zag wel types met meer mA op de uitgang uitgangen, maar dan was de dropout voltage weer een stuk hoger. Als jullie zeggen dat eentje (met 250mA uitgang) voldoende is, of een geschikter type weten, kan ik er natuurlijk ook eentje schrappen.
• Ik vraag me ook af in hoeverre de 5 condensatoren kloppen; ik heb daar verschillende schema's van gevonden voor dezelfde regulator.
• De drie terminals aan de rechterkant zijn om diverse (externe) I2C sensoren op aan te sluiten.
• Aan de batterij heb ik ook nog een Li-Ion protectieprint gekoppeld, maar die staat niet in dit schema.
• In mijn "werkbanktest" schakel ik de voeding op de sensoren uit met een 3570.1210.051 "DIL-Reed Relay", maar als het zonder kan, dan liever!
• Er staan ook wat extra headers, zodat ik achteraf altijd nog iets met jumperdraden kan aansluiten (om te testen of uit te breiden)

De sensoren die ik heb liggen en mogelijk wil gaan toepassen:

• BME280 voor temperatuur, vochtigheid en
• EML6075 voor UV (index)
• TSL2591 licht/lux sensor
• MLX90614 ir sensor om de "hemeltemperatuur" te meten en zo te bepalen of er bewolking is
• Een regen sensor (heb even niet het type bij de hand, maar die is met zo'n plaatjes die de druppels opmerkt)
• INA219 voor stroom/spanning
• Ik heb eventueel ook nog een MQ-135 gassensor, maar buiten dat die niet echt nuttig is in deze situatie, lijkt me die ook niet praktisch, want die moet volgens mij eerst opwarmen? Dus die laat ik maar even.

[ Voor 4% gewijzigd door bnwgraaf op 31-03-2021 22:08 ]

[Septillion]

Als je modules gebruikt zal je daarop ook moeten opletten of daar pull ups op zitten en of ze geen spanningsregulator bevatten. En natuurlijk, geen ledjes.

En dat is inderdaad een mooi handboek wat ik er ook nog wel eens bij pak. Auto reset en upload is erg fijn als je het kwijt kunt. Dan hoef je inderdaad niets te doen zoals bij een Wemos D1 mini etc.

Meeste sensoren zal je zelf in sleep moeten brengen. Hoe hangt dus af van de chip en/of van hoe goed de gebruikte library is.

Alleen maar SSH erop zetten voor OTA lijkt me zelf nogal heftig. Waarom niet de normale OTA? Wat gebruik je om de sensor data weg te sturen? Als het MQTT is zou je de jumper namelijk ook kunnen vervangen door een MQTT bericht.

Wat is de cut off voltage van je battery protection? Zelf zou ik denk ik voor de MCP1700 gaan omdat ze zo standaard zijn. Met een beetje extra capaciteit kan je dan de pieken van de wifi wel drukken. En dan heb je een gemiddelde van tegen de 75mA met wifi aan. Dan blijft er nog meer dan genoeg over voor de rest.


En ah, ja. Ik zag bij de LP38691 eerst alleen de off-state stroom maar daarvoor moet je de Enable laag maken. Dus ja, de MCP1700 is ook nog eens veeeel zuiniger, zelfs twee. Als je als nog de stroom van een enkele niet vertrouwd kan je altijd je PCB zo maken dat je ruimte hebt voor een tweede (+condensatoren etc) en dat je met een solder jumper / coffee bean de sensoren kunt wisselen.