obnizを単3電池2本と5V昇圧 DC-DCコンバータ(TS61200)で動かす

以下の前回とその前の記事の続きで今回はDC-DC昇圧コンバータを使い電池2本3Vから5Vに昇圧してobnizを起動してみます。

秋月電子で買った昇圧DC-DCコンバータは大きな電流が流せずobnizを起動できなかったので、入力電圧が低くて多きな電流が流すことができるテキサス・インスツルメンツのTS61200という製品を使った昇圧モジュール超低電圧DC-DCコンバータモジュール(3.3V/5V)をストロベリー・リナックスで見つけたので試してみました。

低電圧入力でも大きな電流も確保できる昇圧コンバータを探してみると、テキサス・インスツルメンツのコンバータがいくつか見つかりましたが、それを自分で実装するのは素人にはハードルが高いのでストロベリー・リナックスのモジュールは扱いやすく大変便利です。送料もかかるので安くはないですが。

購入するとこんな感じでパッケージされてきました。


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3端子レギュレータを使った5V定電圧回路でobnizを動かしてみた

前回の記事「J1端子を使ったobnizの電池駆動について検証してみた」に引き続きJ1端子を使ってobnizを起動する実験の記録になります。

今回は、秋月電子通商で買ってきた 低損失三端子レギュレーター 5V500mA TA48M05F(S Q) を使って5V電圧を供給する電源回路を作成してobnizを起動してみます。

定電圧5Vの3端子レギュレーターはもっと安いのもありますが、このパッケージは、入出力のパスコンとして使うコンデンサも含まれているので使いやすいです。

パーツの配置図は以下のとおりです。

配置図に沿ってパーツを並べます。

次に、電池とobnizをつないで動作を確認してみます。
無事動きました。

前回の記事と同様に、電圧・電流計を入れて電圧と電流を測ってみます。
パーツはこのようにつなぎます。

電圧・電流計をつないでみると、電圧はおよそ5.1V 電流はおよそ110mAで動作していることが確認できました。

写真では、9V電池をつないでいますが、通常の単4電池 x 4の6V電源でもデータシートの通り問題なく動作しました。

J1端子を使ったobnizの電池駆動について検証してみた

先日コピペテックの記事に タミヤ カムプログラムロボットをobnizでラジコン化してみた を投稿しましたが、100円ショップのモバイルバッテリーがロボットにちゃんと収まってなかったりと完成度がイマイチでした。
そこでカムロボットに付いている電池ボックスからobnizに電源を供給できれば、もとの見た目を崩さずに完成度を上げられるのでは?と考え、5V電源作れれば良いんだろうと秋月電子から 5V出力昇圧DCDCコンバータを買ってきて試してみたところ、残念ながらobnizは起動せずでした。。
そこで、改めてobnizの電池駆動について検証してまとめてみることにしました。

obnizの動作電源について確認

スイッチサイエンスのobnizで仕様を確認すると

  • 動作電圧: 5V(microUSB or J1ピン)
  • 動作電流: 平均 170 mA(Wi-Fiにつながり、BLEはスタンバイ、外部に何もつながっておらず、OLED使用中の場合)

とあります。

結論から言うと、秋月のモジュールでobnizが起動しなかったのは、流せる電流の負荷をオーバーしていて電圧も下がってしまっていたからです。

電池で5Vかつ170mA以上の電流を供給可能な電源の作成方法

モバイルバッテリーでのUSB給電はどうしても場所を取るので、5Vかつ170mA以上の電流を供給可能な電源を作成して、J1端子を利用してobnizを電池駆動するを考えてみると、以下のような方法があります。

  1. 電池のみで5Vの電源を作る
  2. 9V電池など5V以上の電源から3端子レギュレータを使用して5V電源を作る
  3. 5V以下の電源、電池1本1.5Vまたは2本3.0vなどから昇圧DCDCコンバーター・モジュールを使用して5V電源を作る
  4. 9V電池など5V以上の電源から降圧DCDCコンバーター・モジュールを使用して5V電源を作る

この記事では、まず1の電池での動作を確認してみます。
次回以降の記事では、2.の3端子レギュレータ、3.昇圧DCDCコンバーター・モジュールを使った場合について検証結果をまとめる予定です。
4.の降圧DCDCコンバーター・モジュールについては2.と概ね同じなので試していません。

obnizのJ1コネクタの使い方

obnizでUSB以外から給電する場合、USBコネクタ横のJ1コネクタを使います。

今回J1ピンにつなぎやすくするために以下のようにL字コネクタをはんだ付けしました。

表側からみて + のシルクが付いている方をVCCについてない方をGNDにつなぎます。

電源電圧・電流の計測

obnizに電源をつないだときに、電圧5Vが維持できていること、電流がどのくらい流れていか確認したいので、電源と電流が同時に計測し表示できる計測器をAmazonで購入してみました。

パネル取付け型DCデジタル電圧計電流計 赤青 100V 10A バルク品 323円

とても安いですがちゃんと動きます。
(デジタルマルチメーターなどが手元にあれば、それで代替可能です)

この計測器は、電流は10mA単位で細かくは計測できませんが、おおよその消費される電流と電圧が5Vを維持できているかは確認できますので、今回の用途としては十分です。

使い方は、類似商品 デジタル電圧計&電流計 (DC 100V 10A) 【赤V&黄A】 のページに詳しく書いてありましたので、こちらを参考につないでいきます。

電池のみ5V電源でobnizを起動

最終的には、電池一本で動作させることが目標ですが、J1端子の使い方を確認するため確実に5V電源とそこそこ電流を供給できるであろう構成を調べたところ、ラズパイなどの5V電源のマイコンを電池駆動させる方法についていくつかの記事を見つけました。
ラズパイを起動するには電流500mAくらい必要らしいですが、ニッケル水素電池1.2v x 4本を使うとちょうど5Vを超えたくらいの電圧になり電源として使えるらしいです。
obnizはラズパイほどの電流は必要ないので、確実に起動しそうです。

ニッケル水素電池と電池ボックスは、秋月電子で以下のものを買ってきました。

この単4 x 4本の電池ボックスはコンパクトかつスイッチ付きで便利おすすめです。

電圧・電流の計測器も含めて以下のようにつなぎます。

電圧・電流計は、左の赤黒が太い線になります。

無事、obnizが起動して、wifiに繋がることを確認できました。

起動後電圧は5.2V、電流はおよそ110mAで落ち着いています。
意外と小さな電流で動いています。

モーター起動時の電流

今回は、通常のモーターをobnizから動かすことを目的としているので、さらにモーターを動かせるかも確認してみます。

以下のようにobnizの0と1にDCモーターをつないで、プログラムはobnizのサイトのSDK パーツライブラリ DCMotorあたりを動かしてみます。

モーターを動かしたときの電流の大きさの変化はこんな感じです

モーター起動時、電流は一時的に150mAくらいの大きさになり、その後50mA程度で安定するようです。
カムロボットはモーター2つなので、400mAくらいの電流を流すことができる必要がありそうだということがわかりました。

ESP32 MicroPython開発環境セットアップしてLチカまで

前回の記事「ESP-IDFをMacにセットアップしてESP32-DevKitCでLチカ」に続いてESP32ネタで、今回はMicroPythonによる開発手順を確認してみます。

開発環境のセットアップ手順は、MicroPython port to the ESP32に従って進めています。

この手順は、MicroPythonのファームウェアをソースからビルドしてESP32開発ボードに転送するものになります。MicroPythonファームウェアはESP32用のバイナリも配布されているので簡単に試したい方はバイナリ版 Firmware for ESP32 boards を利用したほうが良さそうです。

Toolchainのセットアップ

Toolchainのセットアップは前回のESP-IDFの記事「Toolchainのセットアップ」と同じです。

ESP32 toolchain for macOS を
https://dl.espressif.com/dl/xtensa-esp32-elf-osx-1.22.0-80-g6c4433a-5.2.0.tar.gz からダウンロードして、以下のようにファイルをespディレクトリに展開します。

$ mkdir -p ~/esp
$ cd ~/esp
$ tar -xzf ~/Downloads/xtensa-esp32-elf-osx-1.22.0-80-g6c4433a-5.2.0.tar.gz

参考: Setting up the toolchain and ESP-IDF

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ESP-IDFをMacにセットアップしてESP32-DevKitCでLチカ

会社のテックWebマガジン コピペテック の電子工作ネタ用にESP32について調べています。

まずはHello Worldとして、ESP32用の開発環境ESP-IDFをMacにセットアップし、ESP32開発用ボード ESP32-DevKitCでLチカしてみました。

開発ボードは秋月電子通商で購入した「ESP32-DevKitC ESP-WROOM-32 開発ボード」で試しています。

ESP32の開発環境は、主にArduino IDEとESP-IDFがあり、
Arduino IDEの方が使い勝手が良いように思いますが、Arduinoと比べてESP32のメリットであるMicroPythonによる開発をするためにはESP-IDFをベースとした環境が必要になります。
そこでまずはESP-IDFによる開発手順も確認してみたので、それをまとめてみました。

(その後調べてわかったことですが、ESP32用のMicroPythonファームウェアはバイナリでも配布されているので、こちらの Firmware for ESP32 boards を使ったほうが簡単にセットアップでます。参考: ESP32でMicroPythonを試す!簡単ですぐできました!)

ESP-IDFを利用するために必要なもの

Get Started > What You Need にESP-IDFを利用した開発環境で必要となるものがまとめられています。

  1. PC
  2. Toolchain
  3. ESP-IDF
  4. テキストエディタ
  5. ESP32ボード本体とUSBケーブル

Toolchainは、ESP32用のアプリケーションのビルドツールです。
ESP-IDFは、ESP32用の基本APIとToolchainを使用するためのスクリプトを提供する開発フレームワークになります。

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