Потребовалось измерить емкость аккумуляторной батареи. Однако никакого готового устройства для этого в доме не оказалось.

Заказывать на амазоне не хотелось, поэтому собрал из того что было небольшое устройство для измерения ёмкости аккумулятора на базе Arduino и ino219.

На макетной плате расположены arduino pro mini датчик тока и напряжения ina219 контроллер зарядки TP4056 и стабилизатор step-up который повышает напряжение 3.7 Вольт аккумулятора до 5 Вольт который нужен arduino и OLED дисплей. Устройство питается от элемента 18650.

Данная схема позволяет измерять ёмкость аккумулятора при зарядке и разрядке литий-ионных аккумуляторов и отображать ее на дисплее.

Когда внешнего питания нет устройство работает от аккумулятора и одновременно измеряет ёмкость аккумулятора при его разрядке. 

На дисплее показывается циклические напряжение аккумулятора ток который течет через него и одновременно накапливается ёмкость в ампер часах и в Ватт часах. 

Если мы подключим что-нибудь ещё дополнительно какую-нибудь нагрузку мы можем ускорить процесс разрядки и испытать аккумулятор под нагрузкой. В теории, емкость аккумулятора при разных токах разрядки может отличаться.

Если мы подключим внешнее питание, то устройство перейдет в режим зарядки, для чего нужно нажать кнопку для подтверждения смены режима. Это нужно для того чтобы если вы случайно отключили питание чтобы устройство осталось в том же режиме в котором было и продолжило считать параметры зарядки и это не повлияло бы на уже накопленные результаты.

Кроме этого, каждая сессия заряда или разряда записывается в EEPROM устройства и если вы случайно выключите все устройство то после включения устройство продолжит зарядку с прерванного момента. В EEPROM устройства сохраняются последние десять сессий заряда разряда.

Таким образом можно измерить емкость литий-ионного или литий-полимерного аккумулятора при его разрядке или зарядке. 

Устройство можно использовать как продвинутый power bank для питания других устройств, в случае, если вам необходимо контролировать параметры энергопотребления схемы, или же как зарядное устройство с контролем емкости заряжаемого аккумулятора.

Прошивка, как всегда, выложена на github.

Давно ищу замену для Arduino IDE которое очень примитивное и жутко неудобное.

Пробовал использовать для этого Атом и Eclipse но так и не смог их настроить для компиляции скетчей. Приходилось все равно использовать родное IDE но оно не умеет автобновлять содержимое файлов если их изменить в сторонней программе, поэтому скетч нужно постоянно закрывать и открывать заново, что жутко неудобно.

Оказалось что Visual Studio Code прекрасно умет почти из коробки запускать скетни Arduino. Просто ставится соответствующее расширение и ваши скетчи начинают волшебным образом компилироваться. При этом, как я понял, используются те же библиотеки, которые используются для компиляции скетчей в Arduino IDE.

Как же это здорово, когда можно пользоваться нормальной подсветкой синтаксиса и использовать автоподсказки. К хорошему быстро привыкаешь.

Вторую неделю вся контекстная реклама мне подсовывает новую железку от TTGo : TTGO T-SIM7000G Module ESP32-WROVER-B Chip WiFi Bluetooth 18560 Batterie Halter Solar Ladung Entwicklung Bord

Выглядит очень интересно - процессор ESP32, на борту 3g интернет, WiFi, GPS, и все это питается от аккумулятора 18560 с возможностью зарядки от солнечной батареи. По автономности это должна быть очень крутая штука для всяких дистанционных устройств - онлайн трекеров и подобных самоделок с автономным питанием.

Стоит удовольствие около 30 Евро. Неизвестно правда, нужно ли будет платить пошлину - в Германии весь китайский импорт облагается пошлиной, и не маленькой, - вот и посмотрим.

P.S. Уже давно амфиботропная асфиксия мешает мне заказать нормальный Raspberry Pi чтобы, наконец, доделать GSM гейт - а тут под действием момента взял и заказал совершенно ненужный девайс. Сработала контекстная реклама.

Согласно статистике каждые полторы минуты в одной только Германии воруют один велосипед. В прошлом году было украдено 332 486 велосипедов на сумму более 120 миллионов евро, и это только задокументированные случаи воровства. Во всем остальном мире ситуация обстоит не лучшим образом.

После того как моему любимому велосипеду приделали ноги, стал думать как бы этого можно было бы избежать подобного в будущем. Как правило, украденный велосипед не увозят далеко - одному моему коллеге повезло больше чем мне - тот нашел свой велосипед на соседней улице пристегнутым к забору другим замком. Свой велосипед подобным образом мне найти, увы, не удалось. Если бы на велосипеде стоял GPS трекер, то его можно было бы найти за считанные минуты.

После того как TTGO выпустили плату с ESP32 и SIM600 на борту я подумал, что это почти готовый GPS трекер, на нём уже есть контроллер LiPo аккумулятора и слот для SIM карты - нужно только добавить в связку GPS! Из недорогих на рынке оказался модуль NEO6m который удивительно прост в управлении. Трекер питается от LiPo аккумулятора емкостью 700mAh. 

Все компоненты достаточно компактные, их можно поместить, например, в велофонарь, раму, сиденье - в велосипеде не так много вариантов, но они есть.

Сейчас одной зарядки хватает сейчас примерно на два дня.  Моей целью является увеличение этого времени хотя бы до недели, два для это слишком мало - ведь иногда велосипед может стоять без движения достаточно долго. Устройство заряжается от велогенератора встроенного в колесо через специальный стабилизатор.

Трекер посылает телеметрию на собственный сервер каждые десять минут - возможно в будущем это время будет увеличено чтобы добиться большей автономности.

Готовое устройство внешне выглядит как обычный задний велофонарь и является неразборным, для герметичности фара залита термоклеем, поэтому прошивку нужно обновлять по воздуху, это первое что я реализовал, так как снимать устройство каждый раз когда нужно залить новую прошивку мне совершенно не хочется. Сама прошивка написана на C++ в среде Ардуино.

Насколько подобное устройство окажется полезным - время покажет, пока же это такой хобби-проект где я могу поэкспериментировать с интересными мне технологиями.

Все ссылке в этой статье ведут на немецкий Амазон где я заказывал компоненты устройства. В России те же самые детали можно купить на AliExpress, в Германии из за высоких пошлин и трудностей с таможней AliExpress, увы, не так популярен. 

В ближайшее время планирую сфокусироваться на функциональности - добавить в работу bluetooth и wifi, улучшить автономность, сделать мобильное приложение и улучшить серверную часть. Как только будет возможно - выложу исходники и схему в открытый доступ. Пока же, если кто-нибудь захочет поучаствовать в разработке или повторить - пишите мне в личку - обязательно поделюсь исходниками. 

Почему-то отладочная плата на TTGO T-Call ESP32 SIM800L не хочет работать столько сколько мне бы хотелось от одной зарядке.

Стал грешить на модуль NEO6m. Спящий режим в нем поначалу никак не хотел включаться затем я разобрался как это сделать, но сборка все равно не показывала чудеса автономности. Поэтому встала задача измерить его реальный ток потребления, однако, почему-то, при включенном амперметре плата никак не хочет работать. Видимо, модуль питания, увидев что внутреннее сопротивления литий полимерного аккумулятора выросло на величину шунта сходит с ума. INA219 с шунтирующим резистором 0.1 Ом тоже не сработал.

Пришлось собирать отдельное устройство для опытов. Для этого использовал Arduino Pro Mini INA219 и маленький монохромный дисплей.

Оказалось что все не так уж и плохо. В спящем режиме устройство потребляет около 1.4 mA что в принципе не плохо. В активном режиме ток потребления около 20-30 mA что тоже вполне неплохо.

Причем, в выключенном режиме включался постоянно красный светодиод что, скорее всего, сказалось на потреблении не лучшим образом на потреблении.

Если вдруг кому потребуется код всего этого безобразия в том числе команды для ввода NEO6m в спящий режим, то вот он.

Продолжаю изучать отладочную плату TTGO T-Call ESP32 SIM800L. Несколько недоумеваю по поводу используемых портов. У ESP32 есть три аппаратных UART при этом нa плате для соединения ESP32 с SIM800 используются выходы 26 и 26 на которых аппаратного UART нету! То есть, заместо аппаратного нужно использовать программный UART который хуже по определению! При этом эти ноги еще выведены на гребенку платы - зачем, если использовать их уже нельзя?

Может я чего не понимаю... При этом, кроме UART0 используемый при программировании устройства больше больше ног поддерживающих аппаратный UART не выведено. Очень странное решение...

Порты, которые использовать нельзя - выведены наружу, а те что можно и нужны - нет. При этом две ноги не подключены вообще ни к чему и еще есть аж целых три ноги для земли. Очень странное решение, но, как говориться, чем богаты...

Пришел интересный модуль - TTGO T-Call ESP32 SIM800L.

По сути это ESP-32 Wrover соединенный с модулем SIM800L который умеет работать с 2G сетями. С 3G уже не умеет, но это и не нужно если объем передаваемых данных не велик.

Залил тестовую прошивку, найденную у RandomNerd предварительно адаптировав ее для работы https://requestbin.com/.

И ура! Теперь я могу посылать данные по GPRS!

Тестовый скетч залил на Github.

Решил спаять новое устройство на смену временной макетной плате, которая стоит на шкафу и пылиться.

Новая плата чуть менее временная, но все равно макетка:

Сказано сделано - спаял новое устройство. Однако, работать оно поначалу не захотело.

Сначала при включении светодиоды начинали хаотически мигать. Опытным путем было установлено, что эффект проявлялся только если напряжение питания модуля 3.33 вольта и ниже. Если повысить напряжение до 3.5 вольт все начало работать нормально. Видимо, пятивольтовая логика ленты WS2812b не совместима с 3.33 вольтовой логикой ESP32. По идее нужен преобразователь уровня.

В определенный момент всплыл другой глюк. Опять стали подмигивать отдельные светодиоды. Стал искать причину. Выяснилось следующее: из-за того, что новая плата у меня ESP 32 Wroom а не ESP 32 Cam при заливке прошивки я выбрал другой тип платы - ESP32 Dev Board с частотой 120MГц. Раньше прошивал с настройками для ESP32 Wroover на 80МГц и на 40МГц. Интересно, что система прошилась нормально, а вот лента стала странно подмигивать. При этом эффект уже не зависел от напряжения питания. Вернул предыдущие настройки - все стало опять хорошо.

И вот устройство стоит, лампочки мигают, казалось бы все хорошо. Однако через некоторое время устройство перестает отзываться по Wifi. При этом оне не зависает, нет - выбранный световой эффект продолжает работать - просто устройство отказывается открываться по сети. Лекарство пока не нашел, хотя есть несколько предположений, почему это происходит.  В новой прошивке есть возможность отключать энергосбережение WiFi - предполагается это может решить проблему. Так ли это - посмотрим.

Upd: с вайфаем получилось интересно. Перепробовал разное - и понижать напряжение питания, и включать специальный флаг, чтобы чип не переходил в режим энергосбережения - такое есть в последней прошивке - все равно через некоторое время устройство переставало отвечать на запросы, хотя и продолжало работать - по таймеру эффекты продолжали стабильно запускаться. И вот, вчера, попробовал на роутере переключить канал с четвертого на восьмой - домашние жаловались, что у них плохо работает интернет. И вот уже второй день устройство нормально отзывается по сети. Что это такое я пока не понял, но корреляция определенно тут есть.

Upd2: переключил на роутере WiFi на другой канал, так как домашние жаловались не нестабильную связь - зависания устройства сразу прекратились.

Upd3: Написал более подробную статью про освещение светодиодной лентой, статья пока в разработке, но уже из нее можно многое почерпнуть про изготовление устройства.

Как измерить напряжение батареи при питании вашей самоделки на базе базе ESP32?

Самым очевидным решением было бы использовать резисторный делитель и снимать напряжение батареи с него, однако, оказалось, что модуль ESP-32 Cam который я использую для опытов не содержит ни одного аналогового входа, они все используются для встроенной камеры.

Поэтому, другим вариантом было использования отдельного датчика на базе INA219. Этот чип общается с внешним миром через i2c - для этого можно использовать любые две ноги ввода-вывода - в моем случае это 13 -SDA, 15-SDL. Для того чтобы все заработало как полагается в стандартный пример от Adafruit достаточно добавить одну единственную строчку для инициализации i2c на нестандартных выводах:

 Wire.begin(13, 15);

Питание микороконтроллера осуществляется Step Down стабилизатором выходное напряжение которого устанавливается переменным резистором - на нем я выставил напряжение около 3.3 вольта.

Интересно, что если ничего не подать на ногу V+ INA219 то она показывает напряжение около 0.8 В и ток порядка 10mA - уж не знаю почему - во всех примерах которые я видел в сети на него ничего не подается и эти ноги используются только при измерении токов - у меня же, почему то так не заработало - нужно было сигнал подавать именно на +V при том что я запитал сам сенсор от 3.3 вольта от которого запитал и микроконтроллер.

Вот код прошивки.

Вот так выглядит моя схема. 

На реальной схеме было несколько больше деталей, но в данной прошивке они не используются:

Вот что выводится в терминал:

Таким образом удалось измерить не только напряжение на аккумуляторах, но и потребляемый устройством ток.