WeMos Модуль питания на аккумуляторе Li-Ion 18650

WeMos Модуль источника бесперебойного питания от батареи Li-Ion 18650

Платформа WeMos, в чём-то похожая на многие аналогичные популярные микроконтроллерные системы Arduino, Teensy, STM и др., в тоже время заметно выделяющаяся среди конкурентов, представляет полноценный универсальный инструмент, который может стать отличным подспорьем как для начинающих пользователей, делающих первые шаги навстречу изучению возможностей самой платформы, так и для профессионалов-энтузиастов или независимых разработчиков, желающих заниматься проектированием и воплощением в жизнь своих собственных электронных продуктов. Огромный потенциал WeMos не оставит равнодушными истинных поклонников неустаревающей Ардуино, находящихся в активном поиске совершенно новых и современных аппаратных решений. Благодаря мощным и гибким интегрированным возможностям, WeMos сможет справляться с различного рода задачами, связанными и с организацией беспроводной связи для обмена информацией между устройствами при помощи повсеместно распространённых стандартов WiFi или Bluetooth, и с работой в вычислительных сетях концептуально нового поколения под названием Интернет Вещей (IoT - Internet of Things), и с автоматизацией функции контроля или управления над совмещённой периферией в виде всевозможных датчиков и сенсоров, внешних микроконтроллеров, а также совместимых многоцелевых модулей расширений.

Семейство плат WeMos позволяет конструировать уникальные проекты любой сложности, начиная от самых простых, состоящих из нескольких присоединённых модулей, так и сложных, сочетающих разнообразные способы коммутации и взаимодействия. Область применения микроконтроллеров WeMos необозрима — обычные бытовые приборы, робототехника, элементы автоматики умного дома и так далее. Обширная линейка товаров WeMos находится в постоянном развитии, в неё входят модули с разносторонним набором возможностей, комбинирование которых открывает путь по достижению индивидуальной вариативности исполнения проекта, включая мобильность законченных устройств с автономными источниками питания. Одновременно с этим, WeMos целиком и полностью поддерживает разработку пользовательских приложений на основе общеизвестных редакторов Arduino IDE или ESPlorer для операционных систем Windows, Linux или Mac-OS. Платформа WeMos снимает преграды перед необходимостью использовать единственный язык программирования, она прекрасно понимает и основополагающий С++, и удобный скриптовый Lua. Свободно распространяемый исходный код прошивок различных версий наборов средств разработки (SDK) поможет пользователю самостоятельно проводить необходимые изменения и создавать кастомные прошивки с интерпретатором NodeMCU или на базе АТ-команд, настроенных под нужды проекта.

Технические характеристики

• Модель: 18650 Battery Shield v3
• Питание модуля:
  • 5В, порт microUSB
  • 3.7В, 1х литиевая батарея 18650
• Выходное напряжение и ток:
  • 5В, порт USB-А, контакты 5V+GND — до 4А (мощность до 20Вт)
  • 3В, контакты 3V+GND — до 0.6А (мощность до 1.8Вт)
• Преобразователь напряжения: FP6298, повышающий DC-DC
• Контроллер заряда/разряда Li-Ion: TP4056
• Ток заряда: 0.5А
• Индикация режимов заряда
• Совместимость:
  • модули с контроллерами ESP8266, ESP32, AVR, ARM, PIC
  • модули с датчиками или расширениями
  • 3В и 5В микроэлектроника
• Размер: 98 х 29 х 20 мм

Внимание! Аккумуляторная батарея 18650 не входит в комплектацию и приобретается отдельно.

Для нормального функционирования любого электронного устройства требуется надёжный источник стабильного напряжения и тока. Нередки случаи, когда возможные перебои с электричеством неизбежно приводят к перезапуску или полному отключению работающего устройства, приводят к утрате всей оперативной информации, если такое изделие построено на микроконтроллерах. В подобных аварийных ситуациях, простой и практичный модуль WeMos 18650 Battery Shield V3 послужит альтернативой основному питанию, самостоятельно возьмёт на себя роль резервного источника как для подключенной главной, так и для присоединённых периферийных плат. Модуль допускает подключение внешней 5-вольтовой нагрузки мощностью до 20Вт (током до 4А), или 3.3-вольтовым потребителем мощностью до 1.8Вт (током до 0.6А).

При эксплуатации модуля бесперебойного питания WeMos Battery Shield, входное напряжение необходимо подводить непосредственно через порт microUSB, расположенный на тыльной стороне модуля. Полноразмерный 5-вольтовый разъём USB-А предназначен только для питания нагрузки. Возможность обмена данными через порты USB исключена, информационные выводы интерфейса USB не привязаны ни к одному из представленных на плате модуля контактов. Возможность задействования разъёмов в других целях, кроме как для присоединения внешнего источника питания и потребителя, не предусмотрены.

Если речь заходит о передвижном или переносном устройстве, разработка изделия может упираться в вопрос о выборе подходящего источника питания, способного полностью удовлетворить заданный уровень энергопотребления. Среди многообразия элементов питания для микроконтроллерных платформ, наиболее распространены перезаряжаемые литий-полимерные батареи (Li-Pol), размеры которых по всем трём сторонам измерения напрямую зависят от максимально допустимого объёма накапливаемой внутри аккумулятора энергии. Учитывая, что WeMos относится к малогабаритным платформам, крупные батареи не всегда удобны при сочетании с конструкцией WeMos-проекта, под них приходится приспосабливать отдельный механизм крепления или изготавливать дополнительный корпус. Именно по этой причине, появление модуля питания WeMos 18650 Shield нацелено на использование универсальных аккумуляторных батарей цилиндрической формы с неизменными физическими параметрами и различной энергоёмкостью. Сейчас такие аккумуляторы плавным темпом набирают популярность в современных бытовых приборах (встречаются в шуруповёртах, электронных парогенераторных сигаретах, фонариках, радиоприёмниках и так далее). На лицевой стороне платы присутствует отсек под единственный элемент типоразмера 18650, надёжно удерживающий батарею от непредвиденного выпадения.

Будьте предельно внимательны и осторожны при соблюдении полярности во время установки аккумуляторной батареи 18650 в отсек держателя. Защиты от переполюсовки в схеме модуля нет, контроллер заряда TP4056 моментально выходит из строя.

Связь между понятием "Портативный автономный источник энергии", именуемым "Повербанк" (Power Bank) и батарейным модулем 18650 WeMos неразрывна. Оба изделия работают по схожему принципу. Предварительно заряженный от электросети 220В с помощью привычного 5-вольтового адаптера, или от иного источника постоянного напряжения 5-8 вольт, модуль сохраняет накопленный заряд достаточно продолжительное время. Для подключения прочих мобильных устройств или гаджетов, требующих восстановления энергоресурсов, на торцевой стороне платы предусмотрен полноразмерный порт USB 2.0 в паре с механическим переключателем.

Циклы заряда и разряда аккумулятора 18650

Модуль состоит из двух связанных между собой блоков. Первый построен на микросхеме FT FP6298 и выполняет функцию повышения входного напряжения от элемента 18650 (если установлен) или от mUSB-порта до 5В. Второй осуществляет подзаряд батареи и одновременно контролирует уровень её напряжения. Этим процессом занимается чип TP4056E. Заряженная на 100% батарея выдаёт 3.8В, постепенно снижаемых активной нагрузкой до минимально допустимых 2.7В. Если напряжение во время разряда падает ниже заданной отметки, встроенный механизм защиты модуля WeMos отключает передачу энергии на контакты платы до тех пор, пока не будет произведена повторная подзарядка.

Индикация событий

В модуль WeMos 18650 Battery Shield встроены светодиодные индикаторы заряда, отображающие текущее состояние аккумулятора. Красный индикатор сообщает о том, что аккумулятор находится в режиме восполнения заряда. Расположенный рядом зелёный индикатор сигнализирует о состоянии оконченного подзаряда батареи.

Принципиальная схема модуля WeMos источник питания 18650

Техническая документация

• Спецификация FT FP6298 (англ., PDF)
• Спецификация TPower TP4056 (англ., PDF)
• Спецификация MOSFET Hottech 8205A (англ., PDF)
• Спецификация HMsemi DW01A (англ., PDF)

Полезные ссылки

Готовая модель корпуса WeMos 18650 Battery Shiled, которую можно распечатать на 3D-принтере.

• WeMos_18650_battery_shield_box.zip