¿Te has preguntado cómo alimentar tu ESP32/ESP8266 de forma sostenible y autónoma? En este artículo te enseñaremos cómo utilizar paneles solares para alimentar tu microcontrolador, incluyendo cómo monitorear de forma eficiente el nivel de batería. ¡Descubre cómo hacer tu proyecto más eco-amigable y eficiente energéticamente!
Este tutorial muestra paso a paso cómo alimentar la placa de desarrollo ESP32 con paneles solares, una batería de litio 18650 y el módulo cargador de batería TP4056. El circuito que construimos también es compatible con el ESP8266 o cualquier microcontrolador que funcione con 3,3V.
Si alimenta su ESP32 con paneles solares, puede tener sentido utilizar sus funciones de suspensión profunda para ahorrar electricidad. Aprenda todo lo que necesita saber sobre el sueño profundo con ESP32 con nuestra guía: ESP32 Deep Sleep con Arduino IDE y Wake Up Sources.
Piezas requeridas
Para alimentar el ESP32 o ESP8266 con paneles solares, utilizamos las siguientes piezas:
- ESP32 o ESP8266 (leer ESP32 frente a ESP8266)
- 2x mini paneles solares (5/6V, 1,2W)
- Batería de iones de litio 18650
- Soporte de la batería
- Cargador de batería (opcional)
- Módulo de carga de batería de litio TP4056
- Regulador de voltaje:
- Opcional – Divisor de voltaje para monitor de batería:
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ESP32 con energía solar: descripción general del circuito
El siguiente diagrama muestra cómo funciona el circuito para alimentar el ESP32 con paneles solares.
- Cuando se exponen a la luz solar directa, los módulos solares producen entre 5 V y 6 V.
- Los módulos solares se cargan Batería de Litio por el Módulo de carga de batería TP4056. Este módulo se encarga de cargar la batería y evitar la sobrecarga.
- La batería de litio produce 4,2 V cuando está completamente cargada.
- Debe utilizar un circuito regulador de voltaje de baja caída (MCP1700-3302E) para obtener 3,3 V de la salida de la batería.
- La salida del regulador de voltaje suministra energía al ESP32 a través del pin de 3.3V.
Paneles solares
Los módulos solares que utilizamos tienen un voltaje de salida de 5V a 6V. Si desea que su batería se cargue más rápido, puede utilizar varios paneles solares en paralelo. En este ejemplo utilizamos dos mini paneles solares como se muestra en la siguiente figura.
Para cablear paneles solares en paralelo, suelde el terminal (+) de un panel solar al terminal (+) del otro módulo solar. Haga lo mismo con los terminales (-). Puede resultar útil echar un vistazo a la siguiente ilustración.
Cuando conectas paneles solares en paralelo, obtienes el mismo voltaje de salida y el doble de corriente (con paneles solares idénticos). Como puede ver en la imagen a continuación, los paneles solares producen aproximadamente 6 V.
En la imagen de arriba estamos usando el multímetro ANENG AN8002. Lea nuestro informe de prueba aquí: Revisión del multímetro ANENG AN8002: ¿el mejor multímetro económico?
Módulo de carga TP4056
El Módulo de carga de batería de litio TP4056 Tiene protección de circuito y evita la sobretensión de la batería y la polaridad inversa.
El módulo TP4056 ilumina un LED rojo cuando la batería se está cargando y un LED azul cuando la batería está completamente cargada.
Conecte los paneles solares al módulo de carga de batería de litio TP4056 como se muestra en el diagrama esquemático a continuación. Conecte los polos positivos a la almohadilla marcada con . EN+ y los polos negativos al con EN-.
Luego conecte el terminal positivo del soporte de la batería al B+ y el terminal negativo del portapilas al B- Documento.
El APAGADO+ Y FUERA DE- son las salidas de la batería. Estas baterías de litio producen hasta 4,2 V cuando están completamente cargadas (pero la etiqueta dice 3,7 V).
Para alimentar el ESP32 desde su pin de 3,3 V, necesitamos un circuito regulador de voltaje para obtener 3,3 V de la salida de la batería.
Regulador de voltaje
Usar un regulador de voltaje lineal típico para reducir el voltaje de 4,2 V a 3,3 V no es una buena idea porque si la batería se descarga a, digamos, 3,7 V, su regulador de voltaje dejaría de funcionar debido a su alto voltaje de corte.
Para reducir eficientemente el voltaje con las baterías, es necesario utilizar un regulador de caída baja, o LDO para abreviar, que pueda regular el voltaje de salida.
Después de estudiar los LDO, el MCP1700-3302E es lo mejor para lo que queremos hacer. También existe una buena alternativa como el HT7333-A.
Cualquier LDO con especificaciones similares a estos dos también es una buena alternativa. Su LDO debe tener especificaciones similares en términos de voltaje de salida, corriente de reposo, corriente de salida y voltaje de caída bajo. Consulte la hoja de datos a continuación.
Aquí está la distribución de pines del MCP1700-3302E: pines GND, VIN y VOUT.
Los LDO deben tener un condensador cerámico y un condensador electrolítico en paralelo con GND y Vout para suavizar los picos de voltaje. Aquí usamos uno condensador electrolítico 100uFy un Condensador cerámico de 100 nF.
Siga el siguiente esquema para agregar el circuito regulador de voltaje a la configuración anterior.
Advertencia: ¡Los condensadores electrolíticos tienen polaridad! El cable con la raya blanca/gris debe estar conectado a GND.
El pin Vout del regulador de voltaje debe generar 3,3 V. Este es el pin que alimenta el ESP32 o ESP8266.
Después de asegurarse de obtener el voltaje correcto en el pin Vout del regulador de voltaje, puede alimentar el ESP32. Conecte el pin Vout al pin 3.3V del ESP32 y GND a GND.
Si usa un ESP8266, puede seguir el mismo circuito. Conecte la salida de MCP1700-3302E al pin de 3.3V de ESP8266 y GND a GND.
Circuito de monitoreo del nivel de voltaje de la batería
Si utiliza su ESP32 con baterías o energía solar, como en este caso, puede resultar muy útil controlar el nivel de la batería. Una forma de hacerlo es leer el voltaje de salida de la batería a través de un pin analógico en el ESP32.
Sin embargo, la batería que estamos usando aquí produce un máximo de 4,2 V cuando está completamente cargada, pero los GPIO ESP32 funcionan a 3,3 V, por lo que necesitamos agregar un divisor de voltaje para que podamos leer el voltaje de la batería.
La fórmula del divisor de voltaje es:
Vout = (Vin*R2)/(R1+R2)Entonces si usamos R1 = 27 kOhm y R2 = 100 kOhm obtenemos:
Vout = (4.2*100k)/(27k + 100k) = 3.3VEntonces, cuando la batería está completamente cargada, Vout genera 3.3V que podemos leer usando un ESP32 GPIO.
Agregue dos resistencias a su circuito como se muestra en el diagrama de circuito a continuación.
En este caso monitorizamos el nivel de la batería. GPIO33Pero también puedes utilizar cualquier otro GPIO adecuado. Lea nuestra guía ESP32 GPIO para saber qué GPIO son los mejores.
Para determinar el nivel de la batería, simplemente puede leer el voltaje GPIO33 Uso de lectura analógica() Función en su código (si usa Arduino IDE).
analogRead(33);Tu también puedes hacer eso Mapa() Función para convertir los valores analógicos a porcentaje:
float batteryLevel = map(analogRead(33), 0.0f, 4095.0f, 0, 100);Si usa ESP8266, solo admite lectura analógica en el A0 Código PIN. Entonces necesitas cablear el circuito de esta manera:
Para leer el valor analógico con el ESP8266, use:
analogRead(0);Envolver
En este artículo, le mostramos cómo alimentar el ESP32 o ESP8266 con paneles solares, una batería de litio y un módulo de carga de batería TP4056. El circuito que le mostramos también se puede utilizar para alimentar otros microcontroladores que requieren 3,3 V para funcionar.
Al alimentar el ESP32 mediante células solares o baterías, es importante ahorrar electricidad. Para hacer esto, puede utilizar las funciones de suspensión profunda del ESP32.
Ahora puedes utilizar este circuito para alimentar tus proyectos con energía solar. Por ejemplo, sería interesante modificar los siguientes proyectos para utilizar paneles solares:
- Temperatura de registro de datos ESP32 a la tarjeta MicroSD
- Servidor web ESP32 con BME280 – mini estación meteorológica
- Registrador de datos para estaciones meteorológicas de bajo consumo energético
Si desea obtener más información sobre ESP32, asegúrese de consultar nuestro curso dedicado a ESP32: Aprenda ESP32 con Arduino IDE.
Gracias por leer.
Preguntas frecuentes:
¿Cómo puedo alimentar un ESP32 con paneles solares y monitorear el nivel de batería?
En este tutorial detallado te mostramos paso a paso cómo alimentar la placa de desarrollo ESP32 con paneles solares, una batería de litio 18650 y el módulo cargador de batería TP4056. El circuito que construiremos también es compatible con el ESP8266 u otro microcontrolador que funcione a 3.3V.
¿Qué componentes se necesitan para este proyecto?
Los componentes requeridos para alimentar un ESP32 o ESP8266 con paneles solares incluyen:
- ESP32 o ESP8266
- 2 paneles solares mini (5/6V 1.2W)
- Batería de litio Li-ion 18650
- Portapilas
- Cargador de batería (opcional)
- Módulo de cargador de batería TP4056
- Regulador de voltaje: regulador de baja caída o LDO (MCP1700-3302E)
- Capacitor electrolítico de 100uF
- Capacitor cerámico de 100nF
- Opcional – divisor de voltaje para monitoreo de nivel de batería: resistor de 27k Ohm y 100k Ohm
¿Cómo funciona el circuito de alimentación?
El circuito de alimentación del ESP32 con paneles solares funciona de la siguiente manera:
- Los paneles solares proporcionan entre 5V y 6V con luz solar directa.
- Los paneles solares cargan la batería de litio a través del módulo cargador de batería TP4056.
- La batería de litio proporciona 4.2V cuando está completamente cargada.
- Se utiliza un circuito regulador de voltaje de baja caída para obtener 3.3V de la salida de la batería.
- La salida del regulador de voltaje alimenta el ESP32 a través del pin de 3.3V.
¿Cómo monitorear el nivel de batería?
Para monitorear el nivel de batería al alimentar un ESP32 con baterías o paneles solares, puedes utilizar un divisor de voltaje y leer la tensión de salida de la batería a través de un pin analógico del ESP32. Esto te permitirá conocer el nivel de carga de la batería.
Si quieres aprender más sobre cómo alimentar un ESP32 con energía solar y monitorear el nivel de batería, te recomendamos consultar nuestros recursos adicionales:
- MakerAdvisor – Herramientas para tus proyectos
- Sparkfun – Divisores de voltaje
- Microchip – Regulador de voltaje MCP1700-3302E
Qué interesante! Gracias por compartir esta información. ¡Me encantaría probarlo en mi casa!