ESP8266のデータシートには、3.0〜3.6ボルトの供給電圧が記載されており、原則として、ESP8266に2つの単三電池または1つのリチウム1S電池から直接給電できます。 電圧が低下したとき、またはリチウム電池が残念ではないときのデバイスの安定性と正確な動作が私たちにとってあまり重要ではない場合、あなたはこれを行うことができます。
電圧変換
ほとんどの場合、バッテリーの電圧は3.3 Vが必要な電圧よりも高くなり、バッテリーの放電に伴って著しく変化するため、低くして安定させる必要があります。 最初に決定することは、安定化された電圧から回路の残りの部分に電力を供給したいか、バッテリーから直接供給できるかです。 電圧レギュレータによって与えられる必要な電流はこれに依存します。 ESP8266自体には最大200 mAが必要であり、コンデンサの充電やその他の予期せぬ費用をわずかに上乗せして、300と仮定できます。多くの場合、安定した電圧や強力なアクチュエーターのようなセンサーは、バッテリーから直接給電するのが最適です。
次に、レギュレーターのタイプを決定する必要があります。2つのオプションがあり、それぞれに長所と短所があります-線形レギュレーターまたはパルス。
リニア電圧レギュレータ
実際、リニアレギュレータは制御可能な抵抗器であり、その上ですべての「過剰な」電圧が低下し、熱として放散します。
リニアレギュレータの利点：
- 非常にシンプルなのは、通常3ピンのマイクロ回路と2つのコンデンサです。 失敗することはほとんど不可能です。
- 安さ-チップあたり6ルーブル。
- 出力電圧に高周波ノイズはありません。 これは、たとえば、一部の高感度センサーに同じ電圧から電力が供給される場合に役立ちます。
最も一般的なオプションは、多くのメーカーが製造するチップタイプ1117です。通常、固定出力電圧のライン用にいくつかのバージョンがあり、その中には常に3.3 Vがあります。たとえば、ダイオード社製AZ1117C-3.3です。
図 1. 1117型リニアレギュレータの典型的なスイッチング回路
次のことに注意してください。
- レギュレーターの電圧降下。 レギュレーターの電圧降下が1.2 V（タイプ1117レギュレーターの標準値）である場合、これは3.3 Vの電圧を維持するために、バッテリーに少なくとも4.5 Vが必要であることを意味します。別れます。 この電圧降下が小さいほど良いです。
- コンデンサの最大電圧。 レギュレータの出力にあるコンデンサの場合、6 Vで十分ですが、入力では、最大バッテリ電圧の+ 50％のマージンは決して損なわれません。
- 最大電流が問題になることはめったにありません。これは、原則として、問題のない最も単純なレギュレーターでも最大1 Aの電流を供給するためです。
- 最大入力電圧。 タイプ1117レギュレータの一般的な値は15 Vです。高電圧のバッテリー（LiPo 4Sなど）がある場合は、注意してください。
リニアレギュレータの欠点は、バッテリの電圧と出力3.3 Vの差に大きく依存する非常に高い効率ではありません。この差は、レギュレータによって熱の形で無駄に消費されます。 デバイスに3本の単三電池（4.5 V）が搭載されている場合、エネルギーの約27％が無駄になります。 バッテリー電圧が12 Vの場合、73％が無駄になります。
パルスレギュレータ
通常、スイッチングレギュレータの効率は高く、入力と出力の間の電圧差にほとんど依存しません。 回路を複雑にし、プリント回路基板のレイアウトに関する特定の要件を課すことで、この費用を支払う必要があります。 コントローラーは比較的高い周波数（通常は数十キロヘルツからメガヘルツ単位）を使用するため、回路は寄生インダクターやコンデンサーに敏感になります。したがって、エレメントを正しく接続するだけでは不十分です。エレメント自体とそれらの間の導体の相対位置もパフォーマンスに重大な影響を与えます。 私の練習では、ボード上の導体の配線に失敗したため、指が運ばれたときにのみレギュレータが動作し始めた場合がありました。つまり、追加の寄生容量が導入されました。 また、回路が高周波干渉に敏感な場合、これは最良の選択ではない場合があります。たとえば、敏感なセンサーがプリント基板の隣にある場合です。
図 2.テキサス・インスツルメンツ製の典型的なスイッチング回路LM2736、価格は約80ルーブル
注意すべき点（リニアレギュレータよりもはるかに多くのポイント！）：
- パルス変換器は非常に異なるため、適切なものを選択するのに多くの時間を費やす準備をしてください。
- コンバーターの必要な「バインド」。 使用される部品の数と定格は、寸法、コスト、複雑さに大きく影響します。
- PCBレイアウト。 データシートには、ほとんど常に口頭での推奨事項、またはボードのリファレンスデザインの写真もありますが、これは定説ではありません-常識を使用することができます（ボード上のすべての導体はできるだけ短く、ボードの反対側にはしっかりした接地面などがあります） 。
- 入力電圧範囲。
- 最大出力電流。
- 変換頻度。 周波数の低い回路は浮遊容量の点で気まぐれが少ないですが、大きなコンデンサ（通常はタンタル、極性）とインダクタンスが必要です。 また、多くの人が高周波のwhiを聞きます-インダクタンスは小さなツイーターのように機能します。 周波数の高い回路は不機嫌ですが、小さなコンデンサ（通常は多層セラミック）とインダクタンスが必要で、口whiはしません。
- コンデンサの最大電圧。 パルスコンバーターは、出力電圧（リップル）に大きな高周波変動を生じる可能性があるため、十分なマージンをお勧めします。
- ほとんどすべてのパルスコンバーターには、2つの抵抗の分圧器によって設定される調整可能な出力電圧があります。そのため、定格と許容偏差は非常に正確でなければなりません。
バッテリー電圧監視
これが必要になる理由は少なくとも2つあります。 まず、完全放電までの残り時間を大まかに見積もることができます。 第二に、デバイスがリチウム電池で駆動されている場合、これらの電池は急速に膨張し、過放電により特性が失われるため、電池が完全に放電する前にデバイスをオフにすることをお勧めします。
これを行うには非常に簡単です-ADC入力に接続された2つの抵抗の分圧器だけです。 分周器は、ADC入力の最大電圧が1 V（ADCの上限）を超えないように計算されます。 原則として、それが少し高い場合、悪いことは何も起こりませんが、供給電圧を超えないように注意する必要があります-私たちが測定するバッテリー電圧は3.3 Vよりもかなり高くなる可能性があることに注意してください-誤ってADCに適用した場合ESP8266が燃えます。
欠点の1つは、使用可能なADCが1つだけであることです。 この問題は、外部マルチプレクサー（たとえば、ON Semiconductor製のNLAS4599、価格は約10ルーブル）を使用することで解決できますが、1つ以上のGPIOを制御する必要があります。 また、この方法の短所には、ADCで割り込みをハングアップできないという事実があり、定期的に問い合わせを行う必要があります。
電圧低下検出
「ブラウンアウト」とは、供給電圧が公称値を下回っていることを意味しますが、ゼロではありません。 なぜそれを検出する必要があるのですか？ ESP8266を制御するバッテリー駆動のヒーターがあると想像してください。 寒くなる-ヒーターがオンになり、暖かくなる-オフになる。 何がうまくいかないように思えますか？ しかし、もっと詳しく見てみましょう。
電源としてのバッテリーには一定の内部抵抗があり、バッテリーから大きな電流を取り出そうとすると（たとえば、ヒーターがオンになっているとき）、出力電圧が低下します。 ESP8266が3.3Vを下回ると、どうなりますか？ これが起こることです-小さな電圧低下は一般的なリセットが発生してすべての出力が非アクティブ状態になるのに十分ではありませんが、ESP8266の脳にとって「停止する瞬間」には十分です。 その結果、加熱パッドを使用したこの例では、ESP8266が加熱パッドをオンにし、ブラウンアウトによりすぐにcom睡状態になり、加熱パッドを制御するGPIO出力が高いままであることがわかります-したがって、加熱パッドは引き続き暖まり、中程度まで暖めますバッテリーが早く終了せず、最後に待望の一般リセットが発生しません。
多くの深刻なマイクロコントローラーでは、この問題はハードウェアで長い間解決されており、多くの場合、プログラムでブラウンアウトへの応答を選択することさえできます-それは強制リセットまたはマイクロコントローラーが（もちろん保証なしで）自分自身を転送することができる中断のいずれかです安全な状態で。 ESP8266にはこのようなものはないため、はんだごてを用意する必要があります。 幸いなことに、すべてが私たちのためにずっと前に発明されました。この問題を解決するために、追加のストラップなしでESP8266に接続できる3ピンのみの超小型回路が長い間ありました。 接続先-2つのオプションがあります。リセット時、またはGPIOのいずれかであり、プログラムによる状況の処理、場合によっては中断による処理です。
図 3.オン・セミコンダクターが製造したCAX803TTBI-T3チップの典型的なスイッチング回路の価格は約10ルーブルです。 ESP8266にはプログラム可能なプルアップ抵抗があるため、外部抵抗は不要です。
それだけです。ほとんどの場合、上記の説明でESP8266においしくて健康的で安価な食べ物を提供できます。 起電力があなたと共にありますように！