Gebruik van de ESP32 diepe slaapmodus voor onze kattenluik

Welkom bij het tweede deel van de serie "Smart Cat Flap".

In het laatste deel van vandaag gaan we in op een heel belangrijk onderwerp: energie besparen!

Iedereen die de kattenluik uit deel 1 heeft herbouwd, zal zeker zijn "gestruikeld" over de kwestie van energietoevoer, omdat dergelijke elektronica op de deur wel van stroom wil worden voorzien, maar veel kabels op de deur willen om optische redenen niet worden gelegd. Vooral niet tegenover de deur. Er is dus eigenlijk maar één verstandige optie, alleen een batterijvoeding voor onze kattenluik. Dit moet ons circuit echter zo lang mogelijk van stroom voorzien. De volgende vergelijking is van toepassing: hoe lager het stroomverbruik, hoe langer de batterij meegaat met dezelfde capaciteit.

In wiskundige termen betekent dit: A (mpere) * H (onze) = Ah (ampère uur). De capaciteit van een batterij wordt gegeven in Ah, dus we veranderen de formule volgens de tijd: Tijd (in uren) = ampère-uren van de batterij / ampère (stroomverbruik door de consument). Laten we als voorbeeld nemen, we bedienen onze kattenluik met een 5Ah 5 volt powerbank. Voor de eenvoud negeren we het vermogensverlies bij de spanningsregelaars. Ons circuit vereist werking op 5 volt - 122 mA.

Als we deze waarde instellen in de bovenstaande formule, kunnen we de verwachte bedrijfstijd van het circuit op onze batterij berekenen: 5 Ah / 0,122 A = 40,98 uur / 24 uur = 1,71 dagen. Niet veel, gezien het feit dat we de batterij elke keer moeten opladen. Om dat te veranderen. Laten we de volgende code uploaden naar onze ESP:

# opnemen <WiFi.h>
# opnemen <BlynkSimpleEsp32.h>

// Poortdefinitieknop
#define Cat_Go_SW  15    // kat gaat
#define Cat_Comes_SW 2    // kat komt eraan

#define BLYNK_PRINT Serie
#define BLYNK_NO_BUILTIN
#define BLYNK_NO_FLOAT

#define BUTTON_PIN_BITMASK 0x8004
// # definieer BLYNK_DEBUG

// Globale variabelen
char auth[] = "Hihpj9P8wjhUiTClwNGAa4RW7kx4XDax"; // Voer de Blynk-app in volgens de instructies voor het Auth Token (e-mail).
dwaas resultaat = 0;

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;

// Uw wifi-toegangsgegevens.
char ssid[] = "WLANGW1339";
char doorgeven[] = "A09703471882406B #!";  // Stel wachtwoord in op "" voor open netwerken.
niet ondertekend lang Switch_ServiceCall_Handler = 0;  // Vertragingsvariabele voor vertraging tussen metingen van de vrije tijd
dwaas State_Cat_Go_old = fout;
dwaas State_Cat_Comes_old = fout ;
int GPIO_reason = 0;
byte TryCounter = 0;

nietig print_wakeup_reason() {   esp_sleep_wakeup_cause_t wakeup_reason;   wakeup_reason = esp_sleep_get_wakeup_cause();   schakelaar (wakeup_reason)   {     geval ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT0 : Serie.println("Wakeup veroorzaakt door extern signaal met RTC_IO"); pauze;     geval ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT1 : Serie.println("Wakeup veroorzaakt door extern signaal met RTC_CNTL"); pauze;     geval ESP_SLEEP_WAKEUP_TIMER : Serie.println("Wakker worden door timer"); pauze;     geval ESP_SLEEP_WAKEUP_TOUCHPAD : Serie.println("Wakeup veroorzaakt door touchpad"); pauze;     geval ESP_SLEEP_WAKEUP_ULP : Serie.println("Wakeup veroorzaakt door ULP-programma"); pauze;     standaard : Serie.println("Wakeup werd niet veroorzaakt door diepe slaap."); pauze;   }
}

nietig print_GPIO_wake_up()
{   als (GPIO_reason != 0)   {     Serie.afdrukken("GPIO die de wake-up heeft geactiveerd: GPIO");     Serie.println((gelogen(GPIO_reason)) / gelogen(2), 0);   }
}

nietig instellen()
{   ++bootCount;                    // Verhoog het opstartnummer en druk het elke keer opnieuw af   pinMode(Cat_Go_SW, INGANG);   pinMode(Cat_Comes_SW, INGANG);   Serie.beginnen(9600);             // initialiseer seriële communicatie met 9600 bits per seconde   terwijl (!Serie) { }             // wacht tot seriële poort verbinding maakt. Nodig voor native USB   Serie.println(F(""));   Serie.println("Boot nummer:" + Draad(bootCount));   print_wakeup_reason();          // Print wake-up reden   GPIO_reason = esp_sleep_get_ext1_wakeup_status();   print_GPIO_wake_up();           // Print wakeup Reason Port   Wifi.aanhoudend(fout);   Wifi.beginnen(ssid, voorbij gaan aan);   Serie.afdrukken("Proberen verbinding tot stand te brengen met WiFi");   terwijl ((Wifi.toestand() != WL_CONNECTED) && (TryCounter < 10))   {     vertraging(1000);     TryCounter++;     Serie.afdrukken(".");   }   Serie.println(".");   als (Wifi.toestand() == WL_CONNECTED)   {     als (GPIO_reason != 0)     {       Blynk.config(auth);       terwijl (Blynk.aansluiten() == fout) {  }   // Wacht tot verbinding       Serie.println(F("Verbonden met Blynk Server."));       Send_Handy_Message ();       voor (byte een = 0; een > 254; een++) {         Blynk.rennen();       }       vertraging(10000);     }   } anders   {     Serie.println("Raad GEEN verbinding met WiFi-netwerk tot stand.");   }   Wifi.verbinding verbreken();   esp_sleep_enable_ext1_wakeup(BUTTON_PIN_BITMASK, ESP_EXT1_WAKEUP_ANY_HIGH);   Serie.println("Nu gaan slapen.");   esp_deep_sleep_start();
}

nietig Send_Handy_Message ()   //
{   byte converteren = 0;   converteren = logboek(GPIO_reason) / logboek(2);   als (converteren == 2)   {     Serie.println("Kat komt eraan.");     Blynk.melden ("Hinweis: Katze Kommt");   }   als (converteren == 15)   {     Serie.println("Cat gaat.");     Blynk.melden ("Hinweis: Katze geht");   }
}

// Hoofdlus
nietig lus()
{   // Dit wordt niet genoemd
}

Unsere Schaltung benötigt nun für den Betrieb bei 5 Volt und gleicher! Funktion jetzt nur noch 10 mA.

Eine Änderung der Hardware im Vergleich zum Teil 1 ist nicht notwendig.
Setzen wir diesen Wert wieder in die Formel, können wir die neue voraussichtliche Betriebsdauer der Schaltung berechnen: 5 Ah / 0,010 A = 500 Stunden / 24 Stunden = 20,83 Tage. Dit is een Verzorgingssoftware van Anpass des Codes en Nutzung des Deep Sleep Modus des ESP32 Chips! Nicht schlecht fürs erste.

Wer jedoch noch weiter seine Schaltung optimieren will, kann die Stromaufnahme durch Entfernung des USB- to Serial Converters CP2102 auf dem DEV Board nochmals um die Hälfte reduzieren. Die Platzierung des Chips CP2102 habe ich dazu auf dem Board rot umrandet:

Nach Entfernung dieses Chips ergäbe sich durch die reduzierte Stromaufnahme rechnerisch eine Laufzeit von ca. 41 Tagen pro Aufladung.

Genug für einen bequemen Betrieb, jedoch kann der Chip dann nicht mehr über USB direkt programmiert werden. Laut Datenblatt verbraucht der ESP32 im Deep Sleep einige Mikroampere. Es ist daher durchaus möglich, z.B. door Entfernung des Spannungsreglers und direkt Versorgung mit 3,3 Volt wiederum einige mA zu sparen. Allerdings empfehle ich in diesem Fall direkt nur einen ESP32-chip  oder den ESP32 Chip mit Adapterkarte  zu verwenden, und nicht mehr das ESP DEV Board.

Ich wünsche viel Spaß beim Nachbauen und bis zum nächsten Projekt.