В велотрекере у меня сейчас стоит полудохлый аккумулятор, который стоял в сдохшей батарее для ноутбука. Я просто выкинул те банки которые совсем не заряжались а те, что были более или менее рабочие, использую для опытов.

Практика показала, что аккумулятор быстро сдыхает в холодную погоду если устройство, по-той или иной причине, зависнет не войдя при это в режим сна. Так у меня уже умерло несколько штук неплохих аккумуляторов,  а новые покупать не хотелось, поэтому поставил из б/у аккумуляторок, которые все равно валялись без дела.

Чтобы удлинить срок службы аккумулятора добавил в прошивку функцию которая решает на сколько устройство должно заснуть в зависимости от напряжения питания и напряжения на солнечной батарее. Чем ниже напряжение питания тем дольше нужно ждать до следующего сеанса связи.

После того как очередной раз трекер умер, я решил заменить аккумулятор. Однако, трекер через несколько дней неожиданно ожил и опять начал подавать признаки жизни. Видимо, из-за низкого напряжения устройство перезагрузилось. В таком зомби-режиме устройство работает уже несколько дней. Прям интересно, как долго оно проработает и как будет работать после того как я поставлю на него другой аккумулятор?

В детстве мое увлечение электроникой началось с батареек. Помню, как приматывал изолентой к четырех с половиной вольтовой квадратной батарейке изолентой лампочку и при замыкании контакта она красиво загоралась. Потом у меня была батарея никель-кадмиевых аккумуляторов на шесть вольт которую можно было заряжать. Позднее у меня появился лабораторный блок питания со стрелочным индикатором, который умел регулировать выдаваемые ток и напряжение.

Ни что так не помогает при создании электронных проектов как надежный источник питания. Современная элементарная база позволяет создать практически все что можно себе представить. Как-то мне потребовалось зарядить аккумулятор а зарядного устройства под рукой не оказалось, зато оказалось много заказанных ранее запчастей. Из них то я и собрал простой блок питания-зарядник.

Устройство оказалось очень практичным так что я пользуюсь им уже насколько лет. При помощи него я запитываю схемы, заряжаю аккумуляторы и оцениваю их емкость.

Записал небольшой обзор этого устройства.

Схема устройства доступна на github.

Скомпилировать arduino скетч можно не только про помощи Arduino IDE но и из коммандной строки. Для этого можно использовать проект arduino cli. 

Arduino CLI — это комплексное решение, которое предоставляет менеджеры плат/библиотек, построитель эскизов, обнаружение плат, загрузку и многие другие инструменты, необходимые для использования любой Arduino-совместимой платы и платформы из командной строки или машинных интерфейсов.

Мне удалось запустить arduino cli в докере и теперь я могу создавать исполнимые файлы для моего велотрекера прямо в CI/CD пайплайне.

Красота!

Солнечная батарея, которую я поместил в корпус из оргстекла, простояла на багажнике велосипеда все прошлое лето и зиму. Конструкция показала себя неплохо, но оргестекло в конце концов треснуло, конструкция потеряла герметичность и в нее во влажную погоду стала попадать вода, из-за чего пришлось ее срочно демонтировать.

Делать новый корпус опять из оргстекла не хотелось, решил попробовать принципиально новый подход.

Сделал из картона небольшое корытце, поместил в корытце солнечную батарею и залил полученную конструкцию прозрачной эпоксидной смолой.

После отвердевания смолы аккуратно обпилил полученную конструкцию по периметру и просверлил по углам четыре отверстия.

Выглядит довольно крипово, тем не менее, получился вполне сносный, герметичный корпус, причем гораздо более компактный. Закрепил солнечную батарею на багажнике при помощи проволоки.

Впечатляет, насколько прозрачной научились делать эпоксидную смолу. После затвердевания она выглядит как обычный кусок стекла или прозрачного пластика. Думаю, если сделать заливку из двух частей - сначала залить низ конструкции а затем верх, то можно получить устройство, которое будет выглядеть гораздо аккуратней. Как поведет себя конструкция в будущем, буду смотреть.

Стало интересно, можно ли подключить дисплей к модулю ESP-32 Cam. Модуль ESP-32 Cam имеет на борту камеру, и слот для SD карты. Если бы можно было еще подключить дисплей, то из этого модуля могла бы получиться дешевая цифровая камера с возможностью просматривать отснятые изображения с карты памяти. У меня завалялся монохромный дисплей SSD1306 который я попытался подключить к ESP-32 по интерфейсу I2C, однако, поскольку свободные выводы I2C на этой плате уже заняты для работы с SD картой то стандартные библиотеки от Adafrut использовать у меня не получилось.

Оказалось, однако, что такое вполне возможно, и даже обнаружил работающий проект на сайте robotzero.one.

Проект представляет собой некое подобие цифровой камеры, которая умеет делать снимки, сохранять их на SD карту и показывать их на встроенном сайте устройства по WiFI. Чтобы видео показывалось на маленьком монохромном OLED дисплее картинка подвергается масштабированию и сглаживанию методом Флойда-Штайнбурга.

Прошивку пришлось немного модифицировать, так как у меня не нашлось таких модных сенсорных кнопок используемых автором. Подошли обычные механические - их я посадил на землю а в коде скетча заменил инициализацию пинов с INPUT на INPUT_PULLUP и в соответствующих условиях на проверку состояния пинов заменил HIGH на LOW так как логика работы пинов стала инверсной.

Теперь думаю можно ли из подобного проекта cделать что-либо полезное? Выглядит уже довольно интересно.

В Берлине каждые полторы минуты угоняют по велосипеду. После того как мой первый велосипед был дважды украден (первый раз просто свинтили оба колеса, второй раз исчез сам велосипед), мечтаю сделать простейший велосипедный трекер, который бы показывал местоположение моего двухколесного друга.

Кажется, я нащупал правильную платформу для реализации задуманного. В качестве аппаратной начинки используется плата LILYGO TTGO T-SIM7000G ESP32 которая показывает прекрасную автономность и имеет на борту полный фарш коммуникационных протоколов, включая GPS, GSM, 3G, Wifi, Bluetooth а также преобразователь для зарядки аккумулятора от солнечной батареи.

Поскольку 3d принтера у меня сейчас нет, то корпус прототипа нарисовал 3d ручкой.

Разместил устройство под седло, где оно практически не заметно.

Питание устройство получает от одной ячейки 19850, которая помещается в трубку под седлом, и маленькой солнечной панели, которую я планирую разместить на багажнике. Внутри стоит SIM карта через которую устройство получает доступ к интернет. Через интернет же устройство умеет обновлять прошивку, поэтому снимать устройство не предполагается и корпус неразборный и наглухо заварен пластиком.

Конечно, это пока первые эксперименты, но зато они уже приносят первые результаты. Сейчас велотрекер посылает телеметрию каждый час и является полностью энергонезависымым. Если не использовать солнечную батарею, можно сделать устройство полностью незаметным, заряда аккумулятора хватает на пару месяцев а если посылать данные раз в несколько часов, то, возможно, и на год. 

В планах допилить прошивку, доделать мобильное приложение, серверную часть, выложить все на github, а также разработать более компактную плату, чтобы она умещалась, например, в задний фонарь.

Дошли руки до купленной больше года назад платы LILYGO TTGO T-SIM7000G ESP32. Подключил солнечные батареи, адаптировал под эту плату прошивку, созданную для умного велосипеда. Устройство сидит на подоконнике уже три дня и не выказывает ни малейших признаков усталости.

Устройство просыпается каждые полчаса, посылает телемерию на сервер через мобильную сеть - напряжение питания, уровень напряжения на солнечной батарее, широту и долготу с GPS сенсора а затем снова засыпает.

За световой день солнечные батареи полностью заряжают 19850 аккумулятор, о чем свидетельствует светодиод, который начинает светиться зеленым к концу для.

Пожалуй, в качестве велосипедного компьютера устройство подходит даже лучше чем SIM600 - в нем уже интегрирован чип с GPS и GSM что значительно улучшает энергоэффективность.

Выложил на гитхаб файлы из проекта "Поливалка".

Наверно, любая домохозяйка время от времени сталкивается с вопросом - кому бы поручить полив комнатных растений во время длительного отсутствия, например во время отпуска. Конечно на помощь всегда могут прийти добрые родственники или соседи. Если беспокоить других людей не хочется - на помощь могут прийти подручные средства из пластиковых бутылок мокрых тряпок и тазиков…. Однако по приезду можно обнаружить, что  цветы все равно завяли така как система которую вы установили перед отъездом дала сбой, корни засохли, а вся вода из емкости вылилась на пол и залила соседей… 

Но если подумать, только ли во время отъезда нужно автоматизировать полив комнатных растений? Ведь некоторые рассеянные люди вроде меня, даже когда никуда не уезжают, постоянно забывают поливать цветы. То и дело, обнаруживаешь, что твой любимый фикус начинает засыхать, потому что его уже неделю никто не поливает. Даже цветы в офисе иногда начинают терять листья, так как никому в нашем мужском коллективе не приходит в голову регулярно их поливать... 

Читать дальше в разделе "Статьи"...

В сети есть много примеров того как превратить плату esp32 cam в веб-камеру способную стримить видео поток. Однако, такая веб-камера может раздавать контент только на одно устройство, что делает такое решение не очень функциональным.

Задался вопросом, как сделать так, чтобы видеопоток от веб-камеры можно было принимать на нескольких устройствах. К удивлению, в сети, почему-то, очень мало успешных решений для потокового вещания с ESP32, хотя подобный проект мог бы быть довольно интересным.

Однако, существуют примеры того, как организовать потоковое вещание при помощи nginx от других источников, ту же идею можно применить и для нашего случая.

После нескольких вечеров экспериментов мне удалось организовать стриминг от устройства на esp32 cam в локальной сети на несколько устройств. В качестве реверсивного прокси-сервера используется nginx. FFMpeg преобразует RTSP поток от веб-камеры в RTMP видео поток который посылается на веб-сервер и раздается нескольким устройствам одновременно. В качестве видео плеера я использовал VLC но может подойти и любой другой.

Таким образом, сервер получает трафик виде одного потока от камеры esp32 который затем уже раздаётся на несколько потребителей. Веб сервер был поднят на устройстве Raspberry Pi Zero W -  мини компьютера размером с половину пластиковой карточки и стоимостью в десять долларов. Вычислительных способностей этого малыша оказалось достаточно для перекодирования в реальном времени видеопотока с ESP32 Cam и раздачи его на оконечные устройства.

Команда для перекодирования потока при помощи ffmpeg у меня получилась вот такой:

ffmpeg -rtsp_transport tcp -i rtsp://192.168.0.61:8554/mjpeg/1 \
    -f flv -tune zerolatency -preset ultrafast -r 10 -an \
    rtmp://localhost:1935/live/ccc

В ходе экспериментов было выявлено, что задержка при подобном способе раздачи контента составляет около 30 секунд, возможно для коммерческих устройств это будет неприемлемо, но для домашнего видеонаблюдения будет вполне достаточно. Стоимость компонентов при этом оказывается совсем смешной по сравнению со стоимостью "взрослых" решений.

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.