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トランジスタ技術2017年11月号に付属するIoT Express基板を使って、低消費電力で動作させてみました。
ESP32にはディープスリープ機能があり、乾電池などを使って長期間動作させることが可能です。

例えば、旧製品のESP-WROOM-02を使ったワイヤレスセンサでは、単3アルカリ電池3本で1年近くの動作を
長期間動作が可能であることが分かっています。
乾電池で連続340日間動作するESP8266搭載ワイヤレスセンサ
しかし、ESP32の場合、起動時の突入電流、動作時の消費電流がESP8266よりも大きいため、入手しやすい部品だけで長期間の動作を行うのが難しいという課題がありました。

今回、秋月電子通商で販売されている村田製LXDC55使用DCDCコンバーターキットAE-LXDC55-3.3Vを使って、手軽に長期間動作が可能な IoT Expressボードを作成してみました。

村田製LXDC55使用DCDCコンバーターキットAE-LXDC55-3.3V

DCDCコンバータは、動作時の消費電力を低減することが出来ますが、非動作時の待機電力についてはLDOタイプのレギュレータよりも大きい場合があります。
使用した村田製LXDC55の待機電力は150μAと、比較的、小さいので、手軽に使用することが出来ます(ただし、トラ技2016年9月号で紹介したTOREX製の電源レギュレータXC6202P332の待機電流10μAに比べると、かなり大きい)。

また、5V入力3.3V出力時に200mA以上の電流を流せるので、ESP32の起動時を除く消費電力を供給することが出来ることも選定理由の一つです(XC6202P332は150mAまでなので電流が不足する)。

下図に村田製LXDC55使用DCDCコンバーターキットAE-LXDC55-3.3Vを使ったIoT Expressボードの製作例を示します。

イメージ 1
トランジスタ技術2017年11月号に付属するIoT Express基板へ村田製LXDC55使用DCDCコンバーターキットAE-LXDC55-3.3Vを実装したときの様子

DCDCコンバータの出力にOS-CON 1000μFを実装する
LXDC55は、5V入力3.3V出力の条件で、実測200mA程度の出力が可能です。しかし、ESP32の起動直後の突入電流や送信時には、より多くの電流を必要とするため、コンデンサからの放電による補助が必要です。
ここでは、C8の位置にPanasonic製OS-CONを実装しました。C4の位置に実装した方が、より安定化させることが出来ますが、圧電スピーカSP1の外形とコンデンサとの接触を避けました。圧電スピーカを使用しない場合は、C4の位置にOS-CONを実装してください。

USBシリアル変換アダプタは消費電力の邪魔になるので取り外し式にする
長期間動作の実行時はUSBシリアル変換アダプタの消費電力も邪魔になります。そこで、USBシリアル変換アダプタはピンソケットで接続し、ファームウェア書き込み後には取り外せるようにしました。
電源入力部には、USB信号端子の無いマイクロUSB端子を取り付けました。ポリスイッチ200mAを経由し、C9のプラス側へ入力しています。C9の位置から電源を供給するので、ショットキー・ダイオードD2は不要です。

関連情報
以下は、IoT Expressボードの関連記事です。
IoT Express で天気予報表示

IoT Express の起動を安定化
また、似たような回路構成での実験の様子をAmbientで公開中です。
ESP32 単4アルカリ電池4本での長時間動作実験
ボクにもわかる ESPモジュール

by ボクにもわかる電子工作
https://bokunimo.net/

閉じる コメント(10)

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初めまして
電子工作未経験ですが先日この雑誌を購入して
こちらの記事と同じ構成のものを再現しようと思って拝見しています。できるなら下のLCDシールドをつけて天気予報も再現したいとも思っています
そこでお聞きしたいことがあります。

1 1000pのところは空いていますがこれでいいのでしょうか
2 C4にご紹介のコンデンサを付けた場合C8は空いた状態なのか
3 電源USBのマイナスの部分は何も接続せずにプラスにポリスイッチをつなぐだけなのか
4 変換アダプタをつけているときは下のUSBは外してもいいのか 削除

2017/11/24(金) 午前 0:20 [ yyuf123123 ] 返信する

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コメントしていただきありがとうございます。
1は、今のところ問題なく動いています。どちらでも良いと思います。
2は、空いた状態でよいと思います。
3は、マイナス側の接続が必要です。写真では一部しか分からないですが、USBコネクタを固定しているジャンパー線から、基板裏側のBOOTスイッチのGNDに接続しています。表面だとレジストを剥がす必要があり、見た目が悪いので、裏側で接続しました。
4はダイオードの実装有無によって変わります。私はダイオードを実装していないので、電源とシリアルの両方を接続して使用しています。その方が安定すると思います。> yyuf123123さん

2017/11/25(土) 午後 2:43 [ ボク ] 返信する

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誤「BOOTスイッチのGND」→正「LED(D1)のGND」

2017/11/25(土) 午後 2:45 [ ボク ] 返信する

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こんばんは!

コメントを頂いたその日の夜に
部品をお店で調達して見よう見まねで組んでみました
Lチカチカには成功したのですが
256MB〜8GBまで4枚のSDカードがエラー失敗になってしまいます。

私のはんだ付けがおかしいのかもしれないとも考えていますが
ほかにあるとすれば何が問題なのかご教示いただけたらと思います

使用したポリスイッチは350mAのもの、空白状態の場所はC1-C2-C3-C8とショットキーです 削除

2017/11/30(木) 午前 1:10 [ yyuf123123 ] 返信する

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> yyuf123123さん
返信が遅れてしまいました。SanDisk製の8GBで30分ほどSDの読み書きを行って動作確認してみましたが、私の環境では安定して動作しています。ハードには問題ないと思うのですが、C1に0.1uFくらいを入れておいた方が良いのかもしれません。もし、改善したら教えていただけないでしょうか?
また、電源の立ち上がり方が、不具合の原因になっているのかもしれないので、電源を入れたときだけ動かないのか、リセットをかけても動かないのかも、教えてください。
全く動作しない場合は、ソフトウェア側でSD_CSがIO5に割り当てられているかどうかも確認してください。

2017/12/4(月) 午後 9:05 [ ボク ] 返信する

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ボク様、お世話になります
教えていただいた方法と、自分なりに思いつくことも含めて試したのですがやはりSDは認識していませんでした。
最後に思いついてボードからはがせないESP32以外を新しいものに付け替えた結果それでもSDを認識しないので、もしかしたらと
今日秋葉原へ行き、改めて部品を調達して組み立てました
画像です→ goo.gl/geDE8F
動きました!

ハンダ付けをほとんどしたことがなかったため、たぶんESP32野中がおかしくなるぐらいハンダをつけて加熱してしまったのかもと思います。

改めて秋葉原に売っていたLCDシールドをつけてボク様のサンプル62と60を書き込んでみたらちゃんと動かすことができました!
これからESP32を家の中で活用していきたいです

出来ればこのままiotExpressとボク様のスケッチを通して学んでいきたいのですが、少しわからないことを聞いてもよろしいでしょうか? 削除

2017/12/9(土) 午後 4:25 [ yyuf123123 ] 返信する

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1スケッチ自体、先頭からvoid setup()間が参照先と固有名詞定義の場所、void setup()がESPならインターネットに接続するまでのお話し、loopは細かな送受信の場所でいいのか

2SDで困っていた際、SD.hというのがesp32やarduinoライブラリなどに複数ありましたボク様のスケッチを無理やりesp32に入れたりしましたがボード選択によってその階層先SD.hやLiquidCrystal.hを読むという前提か

3iot expressに使用できるボク様のスケッチは何番以上か

4サンプル60番を書き込んだとき、買ってみたLCDシールドがボク様と少し違うことに気付きました
短縮URL goo.gl/6X3ZAo
というものでした

この上下左右セレクトを60番のスケッチで動かすにはどこに目を向け変えるべきか

5世のarduinoスケッチもGPIOの番号をiotexpressの番号に書き直せば、接続先センサーを動かすことができるものか 削除

2017/12/9(土) 午後 4:30 [ yyuf123123 ] 返信する

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動いてよかったです。以下、回答です。活用していただければ、幸いです。
1.そんな感じで使い分ければよいです。setupは起動時に一度だけ処理を行い、loop内は、起動後、繰り返し処理を行います。
2.使っているボードのライブラリなどから自動的に選ばれます。
3.31番以上がESP32用です。GPIOの変更が必要かもしれません。
4.同じピン配列なので、問題ないと思います。。
5.電圧の違いや、速度の違いなどの考慮が必要なものもあります。

2017/12/18(月) 午後 6:32 [ ボク ] 返信する

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ラズパイのプリグラム全集を購入させていただきました。
xbeetestを行う前提としてXBeeの通信速度の設定がわかりません。
また SWITCH社製のXBee用USB基板を使ってラズパイに適当に差し込んでいますが
問題はありますか?以上 とりあえず困っていますので教えてください 削除

2018/2/2(金) 午後 5:35 [ 大森 ] 返信する

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> 大森さん
お買い上げいただき、どうもありがとうございました。
通信速度は、初期状態のXBee ZBモジュールと同じ、9600bpsです。USBであれば、xbee_testのあとに、B0を付与するとttyUSB0へ、B1だとttyUSB1へ接続します。USBシリアルICにFT232RLが使われている製品であれば、安定して使用することが出来ます。XBee PROだと電流が不足することがあるかもしれません。

2018/2/8(木) 午後 8:05 [ ボク ] 返信する

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