Bezprzewodowy miernik wilgotności gleby z odczytem w telefonie cz. 3

Stabilizatory LDO dotarły w ilościach hurtowych więc mogę przejść do kolejnego etapu budowy bezprzewodowego miernika wilgotności z odczytem w telefonie. Postaram się poskładać razem elementy tak by udawały jedno urządzenie. Jestem sam ciekaw co z tego wyniknie.



Najpierw zestaw produktów

1. Pojemnościowy czujnik wilgotności
2. Jakiś moduł z ESP8266 - np D1MINI lub taki własnej produkcji
3.  Akumulator Li-ion
4.  Stabilizator LDO
5. I może jakiś panel PV do ładowania w słoneczne dni
6. A jeśli PV to zasilacz/ ładowarka do akumulatora
7. Kabelki, oporniki i inny drobiazg do smaku
8. OBUDOWA!!! tu jak na razie brak propozycji

Ad 1 Czujnik wilgotności

Pojemnościowy czujnik wilgotności chińskiej produkcji przerobiłem zgodnie z teorią to znaczy dodałem diodę Schottky rozładowującą kondensator czujnika. Dzięki temu rozszerzyłem zakres pomiarowy czujnika i przesunąłem zakres napięcia wyjściowego.

W rzeczywistych pomiarach przy zasilaniu czujnika napięciem 3V3 dla oryginalnego czujnika zakres wskazań woda/powietrze zawierał się między 1,5 a 2,5V.
Z diodą Schottky otrzymałem zakres pomiarowy woda/powietrze 0,55 do 2,05. Oznacza to zwiększenie czułości czujnika o 50% i przesunięcie w dół o 1V punktu początkowego charakterystyki wyjściowej. Po dodaniu dzielnika 1/2 na wyjściu czujnika dopasuję zakres pomiarowy czujnika (0,25 - 1 V) do maksymalnego napięcia wejścia analogowego ESP8266 to jest 1 V. Oczywiście są to wszystko wartości przybliżone. Jak będzie zachowywał się czujnik w warunkach bojowych się zobaczy.

Ad2 Moduł ESP8266 powinien być jak najmniejszy. Niestety odpada ESP-01 z braku wejścia analogowego. Mój ulubiony D1MINI jest też niezły ale z klasycznym ESP12 nie ma wejścia na zewnętrzną antenę co w warunkach polowych oż okazać się kluczowe.

Rozwiązaniem jest zakup D1 MINI PRO

Ma on i porządną antenę ceramiczną o zysku 3 dB i możliwość przełączenia na antenę zewnętrzną. Dodatkową zaletą jest stabilizator LDO na module ME6211. Dla wersji 3v3 dropout = 260 mV dla 200 mA - super (tylko po co kupowałem caaały magazyn stabilizatorów LDO z TME?).
PRO jest również cieńszy z uwagi na jednostronny montaż elementów na płytce.
Jako jeden z niewielu modułów ESP ma również 8 MB pamięci RAM więc może uda się na nim sprawdzić bezprzewodowe ładowanie programu (OTA).
A ma wady? Ma - konwerter USB/RS jest nielubianego przeze mnie typu CP2104

A na razie próby zrobię na swoim module z ESP-07

Lub D1 MINI - też ma na pokładzie bardzo ciekawy LDO - RT9013

Ad.3 Akumulator Li-ion

Tu w zasadzie można włożyć cokolwiek ale jeśli zdecyduję się na panel PV to  pasuje do niego idealnie akumulator w formacie AA 14500. Mój jest o pojemności 1200mAh (ponoć).

Ad.4 Stabilizator LDO

D1 MINI / PRO  rozwiąże ten problem sam. Dla prototypu dobiorę coś z niedawno zakupionego bogatego zestawu stabilizatorów LDO. Np. MCP1826/7


Ad.5 Panel PV

Podoba mi się pomysł dodania do czujnika wilgotności panelu PV doładowującego akumulator w słoneczne dni. Podoba mi się tym bardziej, że takowy mam w swoich zapasach po jakiś ogrodowych światełkach. Wygląda solidnie i ma w środku obudowy trochę miejsca na dodatkowe płytki - zasilacz/ładowarkę i ESP oraz specjalny pojemnik na akumulator formatu AA. Nie znam typu panelu ale wygląda tak

Jest to PV o wymiarach 10x10 cm tak na oko 1 - 1,5 W i daje napięcie stanu jałowego  przy dobrym oświetleniu około ponad 7 V Czy to wystarczy - do sprawdzenia.


Ad. 6 Zasilacz - ładowarka akumulator Li-ion

Tu nie ma co wymyślać. Najbardziej popularny moduł TP4056 powinien nieźle spisać się o ile tylko panel wygeneruje dostateczną ilość energii.

Warto wybrać model z rozdzielonym wyjściem na akumulator i zasilane urządzenie ze względu na zaimplementowane w nim wszystkie ważne zabezpieczenia.

Istotna jeż tez zmiana opornika regulująca prąd ładowania. Standardowe ustawienie modułu pozwala ładować z prądem 1A. Trudno mieć nadzieję na taki prąd z PV więc ja ustawię go na 100 - 200 mA. A to oznacza, że ładowanie akumulatora zakończy się przy prądzie ładowania 1/10 Imax co pozwala doładować akumulator nawet przy słabym słonecznym oświetleniu.

No to do roboty.... bo ciąg dalszy niecierpliwi się trochę

Przydatne linki
Schemat D1 MINI PRO
Dane ME6211

Poprzednie wpisy w tym temacie
http://100-x-arduino.blogspot.com/2019/02/esp8266-i-li-ion-projekt-zasilania.html
http://100-x-arduino.blogspot.com/2018/12/bezprzewodowy-miernik-wilgotnosci-gleby.html
http://100-x-arduino.blogspot.com/2017/03/bezprzewodowy-miernik-wilgotnosci-gleby.html

170