Блок питания для NodeMCU ESP8266 с зарядным устройством и повышающим преобразователем

В этом уроке мы узнаем как сделать блок питания для платы NodeMCU ESP8266, в который мы интегрируем схему повышающего преобразователя (Boost конвертера), чтобы NodeMCU мог работать от литий-ионной батареи 3,7 В. Батарея может разрядиться после длительного использования, поэтому мы также интегрируем схему зарядного устройства батареи в плату, которая имеет функцию системы управления батареей.

Большинство литий-ионных аккумуляторов, доступных на рынке, могут полностью заряжаться только до 4,2 В, что недостаточно для платы NodeMCU. Поэтому нам нужно преобразовать напряжение от аккумулятора в 5 В. Вот почему мы используем небольшой модуль повышающего преобразователя, изготовленный с использованием нескольких индукторов, микросхемы и резистора. Аналогично для зарядки аккумулятора и управления аккумулятором мы будем использовать модуль зарядного устройства аккумулятора TP4056 .

Помимо этого мы можем питать эту схему с помощью адаптера 9 В/12 В. Регулятор напряжения LM7805 ограничивает напряжение только до 5 В. Если вы не хотите питать схему с помощью батареи, вы можете использовать адаптер питания постоянного тока.

Мощность, необходимая NodeMCU

Nodemcu работает при 5 В и 3,3 В. Для 3,3 В уже имеется регулятор напряжения LDO, который поддерживает напряжение на уровне 3,3 В. NodeMCU может питаться через разъем Micro USB и контакт VIN (внешний контакт питания).

Мощность, требуемая NodeMCU, составляет 600 мА, так как ESP8266 потребляет до 80 мА во время радиочастотных передач. Во время загрузки или работы Wi-Fi он потребляет до 200 мА пикового тока. Таким образом, питания от кабеля Micro-USB недостаточно для платы NodeMCU, когда мы добавляем несколько датчиков или модулей на плату. Это связано с тем, что порт USB компьютера может обеспечить ток менее 500 мА.

Необходимые компоненты

NodeMCU ESP8266 (купить на AliExpress).
Модуль зарядного устройства аккумулятора TP4056 (купить на AliExpress).
Регулятор напряжения LM7805 (купить на AliExpress).
Разъем питания постоянного тока DCJ0202.
Модуль повышающего преобразователя 3,7 В в 5 В.
3-контактный SPDT-переключатель.
Светодиод 5 мм (купить на AliExpress).
Конденсатор 470мкФ, 25В (купить на AliExpress).
Конденсатор 100мкФ,16В (купить на AliExpress).
Резистор 220 Ом.
Разъемы типа "мама" и "папа".

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

Модуль повышающего преобразователя 3,7 В в 5 В

Это модуль повышающего преобразователя Step-Up DC-DC, который обеспечивает стабильное выходное напряжение 5 В постоянного тока при различных входных диапазонах от 1,5 В до 5 В. Эта маленькая крошечная схема повышает уровень напряжения и обеспечивает усиленный стабилизированный выход 5 В. Этот модуль работает на частоте 150 кГц . Для различных входных диапазонов он потребляет разное количество тока для создания сбалансированного выхода.

1. Вход 1-1,5 В, выход 5 В 40-100 мА.
2. Вход 1,5-2 В, выход 5 В 100-150 мА.
3. Вход 2-3 В, выход 5 В 150-380 мА.
4. Вход более 3 В, выход 5 В 380-480 мА.

Модуль зарядного устройства аккумулятора TP4056

Этот модуль зарядного устройства TP4056 на 3,7 В предназначен для зарядки литиевых аккумуляторов методом постоянного тока/постоянного напряжения (CC/CV). Помимо безопасной зарядки литиевых аккумуляторов, плата BMS TP4056 также обеспечивает необходимую защиту, требуемую литиевым аккумуляторам. TP4056 подходит для питания от USB и адаптеров. Благодаря внутренней архитектуре PMOSFET и антиобратному пути зарядки внешние изолирующие диоды не требуются.

Чтобы узнать больше об этом модуле, вы можете ознакомиться с его техническим описанием здесь: Техническое описание модуля TP4056.

Схема проекта

Схема блока питания для NodeMCU ESP8266 с зарядным устройством и повышающим преобразователем представлена на следующем рисунке.

Для питания платы с помощью DC Jack мы использовали гнездо DCJ0202. Мы использовали электролитические конденсаторы 470 мкФ и 100 мкФ, чтобы избежать колебаний постоянного тока и устранить скачки напряжения. Микросхема регулятора напряжения LM7805 может принимать входное напряжение от 7 В до 35 В. Но рекомендуется использовать входное напряжение только до 15 В. С увеличением напряжения происходит большее рассеивание тепла, что требует большего радиатора. Выход регулятора напряжения подключен к выводу Vin NodeMCU, а GND регулятора подключен к GND платы. Таким образом, вы можете запитать модуль с помощью адаптера постоянного тока 9 В/12 В или от батареи 9 В.

С другой стороны, если вы не хотите подавать питание на NodeMCU с помощью адаптера постоянного тока, вы можете использовать литий-ионную или литий-полимерную батарею 3,7 В. С помощью модуля повышающего преобразователя напряжение 3,7 В повышается до 5 В (может работать от входного напряжения 2,8 В до входного напряжения 4,2 В ). Повышенное напряжение 5 В подключается к переключателю, а переключатель подключается к выводу Vin 5 В NodeMCU. Клемма батареи также подключена к выходной клемме модуля зарядного устройства батареи TP4056. Таким образом, батарею можно заряжать с помощью кабеля передачи данных MicroUSB 5 В.

На плате есть светодиод , подключенный через резистор 220 Ом, который используется для индикации включения модуля. Во время зарядки аккумулятора рекомендуется выключить переключатель SPDT.

Печатная плата для проекта

Печатная плата для блока питания NodeMCU с зарядным устройством и повышающим преобразователем представлена ниже. Печатная плата разработана с использованием инструмента проектирования печатных плат EasyEDA. Передний и задний вид печатной платы представлены ниже.