Zasilanie ESP32 z baterii lub akumulatora to jeden z kluczowych aspektów tworzenia urządzeń mobilnych i niezależnych energetycznie. W tym artykule dowiesz się, jak bezpiecznie i efektywnie zasilić swoją płytkę ESP32 oraz jak dobrać odpowiednie źródło zasilania do projektu.
Dlaczego ESP32 jest idealny do zasilania bateryjnego?
ESP32 wyróżnia się niskim poborem mocy i trybami uśpienia, dzięki czemu może pracować bardzo długo na jednym akumulatorze. Wiele płytek rozwojowych z ESP32 ma wbudowany stabilizator akceptujący napięcia z zakresu 3,7–5 V, co sprzyja zasilaniu z ogniw Li‑ion/LiPo.
Uwaga: możliwości zasilania zależą od konkretnej płytki (np. rodzaju stabilizatora i jego spadku napięcia). Zanim podłączysz akumulator bezpośrednio do pinu VIN/5V, sprawdź schemat i dane stabilizatora – nie każda płytka stabilnie pracuje przy 3,7–4,2 V na VIN.
Jakie napięcie wybrać?
Zanim przystąpisz do montażu, ustal, jakie napięcia toleruje Twoja płytka. Błędne podłączenie zasilania może trwale uszkodzić urządzenie.
Pin VIN/5V – zwykle przyjmuje 5 V z zasilacza lub powerbanku; wyższe napięcia (np. 9 V) mogą powodować duże straty mocy i przegrzewanie stabilizatora, dlatego nie są zalecane bez weryfikacji.
Zasilanie bezpośrednio z akumulatora LiPo – napięcie 3,7–4,2 V często wystarcza, ale tylko jeśli stabilizator na płytce ma niski spadek napięcia (LDO o małym dropout). Sprawdź dokumentację swojej płytki, aby potwierdzić taką możliwość.
Wiele gotowych płytek ESP32 ma własny stabilizator i pin VIN/5V, co daje większą elastyczność. Upewnij się, czy dany pin prowadzi przez stabilizator, czy trafia bezpośrednio do układu – to decyduje o bezpiecznym zakresie napięć.
Rodzaje źródeł zasilania
Baterie alkaliczne – rozwiązanie proste, ale mniej efektywne
Najprostszym podejściem jest koszyk z bateriami AA łączonymi szeregowo (napięcia się sumują). Sześć ogniw 1,5 V daje ok. 9 V, co można podać na pin VIN niektórych płytek. Pamiętaj jednak, że im większa różnica między napięciem wejściowym a 3,3 V, tym większe straty ciepła na stabilizatorze.
Napięcie baterii spada w miarę używania – nawet przy spadku do ~1,2 V na ogniwo zestaw 6×AA nadal ma ponad 7 V. Sprawdź dopuszczalne napięcie wejściowe i temperaturę stabilizatora pod obciążeniem (ESP32 ma skoki poboru prądu), aby uniknąć przegrzewania.
Akumulatory LiPo – rozwiązanie nowoczesne i energooszczędne
Akumulatory litowo‑polimerowe (LiPo) oferują wysoką gęstość energii i świetnie sprawdzają się w aplikacjach mobilnych. Do ich bezpiecznego ładowania używaj dedykowanego modułu, np. TP4056 z układem ochronnym BMS.
Wybieraj wersję TP4056 z BMS (zabezpieczenia przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem i zwarciem). Najtańsze moduły bez BMS są ryzykowne dla akumulatora i urządzenia.
Jak prawidłowo podłączyć zasilanie?
Połączenie bezpośrednie
Koszyk z sześcioma bateriami AA możesz podłączyć bezpośrednio do pinu VIN na płytce: czerwony przewód do VIN, czarny do GND. Sposób połączenia (złącza śrubowe, adaptery, goldpiny) dobierz do obudowy i wymagań mechanicznych.
Schemat połączenia z modułem TP4056
Jeśli używasz akumulatora LiPo z modułem ładującym, wykonaj połączenia zgodnie z poniższą tabelą:
| TP4056 | ESP32 | Akumulator |
|---|---|---|
| B+ | + | |
| B– | – | |
| OUT+ | VIN | |
| OUT– | GND |
Piny IN+ i IN– lub port micro USB na TP4056 służą do ładowania. Podłącz tam ładowarkę 5 V – moduł sam zadba o bezpieczne ładowanie i rozładowywanie ogniwa.
Praktyczne konfiguracje
Opcja 1 – baterie alkaliczne + pin VIN
To najprostsze rozwiązanie dla początkujących. Sześć baterii AA połączonych szeregowo daje ok. 9 V, które można podłączyć do pinu VIN wybranych płytek z ESP32 (po weryfikacji dopuszczalnego napięcia i mocy traconej na stabilizatorze).
Zalety tego rozwiązania są następujące:
- łatwa implementacja,
- niski koszt,
- brak zagrożenia głębokim rozładowaniem.
Wady tego rozwiązania są następujące:
- szybsze wyczerpywanie się baterii przy większym poborze prądu,
- większa waga i objętość,
- niższa efektywność energetyczna (straty na stabilizatorze liniowym).
Opcja 2 – akumulator LiPo + moduł TP4056
Połączenie płytki ESP32 z akumulatorem LiPo i modułem TP4056 (z BMS) to sprawdzony zestaw do pracy mobilnej. Zapewnia długi czas działania i bezpieczne ładowanie jednym przewodem USB.
Zalety tej konfiguracji są następujące:
- możliwość wielokrotnego ładowania,
- wysoka gęstość energii,
- długotrwała praca na jednym ładowaniu,
- zabezpieczenia akumulatora dzięki BMS.
Wady tej konfiguracji: wyższy koszt początkowy i konieczność przestrzegania zasad bezpieczeństwa pracy z ogniwami litowymi.
Główne piny zasilania ESP32
Oto najważniejsze piny zasilania na typowych płytkach ESP32:
- Pin 3V3 – wyjście 3,3 V ze stabilizatora (na wielu płytkach można tu doprowadzić zewnętrzne, stabilne 3,3 V, omijając stabilizator);
- Pin VIN/5V – wejście do stabilizatora (zwykle akceptuje 5 V z USB lub zasilacza – szczegóły w dokumentacji płytki);
- Pin GND – masa układu i punkt odniesienia dla wszystkich napięć.
Większość płytek ESP32 ma wbudowany stabilizator obniżający napięcie do bezpiecznych 3,3 V – zwróć uwagę na jego wydajność prądową i spadek napięcia (dropout).
Bezpieczeństwo – najważniejsza kwestia
Pracując z akumulatorami, zawsze przestrzegaj tych zasad:
- Używaj modułów z BMS – zabezpieczenie przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem i zwarciem;
- Sprawdzaj polaryzację i połączenia – odwrotne podłączenie może zniszczyć akumulator i płytkę;
- Nie dopuszczaj do głębokiego rozładowania – ogniwa litowe tracą pojemność i mogą ulec uszkodzeniu;
- Monitoruj temperaturę – akumulator i stabilizator nie powinny się przegrzewać.