電池１本駆動、BLE バッテリー小型化編

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https://note.mu/knaka0209/n/nc718ac1c9ea8

周辺センサ等の電源スイッチングの追加

BLE子機での、モジュール全体の消費電力をさらに下げる方法で
カンタンな仕組みですが
周辺センサの電源ラインを、基板の3V3電源を結線せずに
マイコンのデジタル出力から電力を供給する方法としました。
内容的には、周辺回路の変更とドライバの調整となります。

*1)省電力センサであれば、正常に動作しましたが、
消費電力の多いセンサは電力不足となり軌道も失敗する可能性があります。
*2) スリープ復帰直後の電力=ONにするため、センサ値の誤差が出る場合も
　想定できますので、調整が必要な場合もありそうです。

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# 結果
スリープ時、センサ接続した配線
旧版 : 0.27mA
新版 : 0.18mA  (電源　スイッチング機能付)
消費電力は下がりました。

*1) 差は、0.09 mA  (90uA )で少ないですが、
　もともと旧版の消費電力が少ない為
　長時間連続稼動の、累積消費差の差分は やや大きくなりそうです
*2) BLE送信時は、ほぼ同等でした

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# 部品 /配線

LM60BIZ アナログ温度センサ使いまいした。

D13に、
センサの 3V3電源ラインを結線しています

*)マイコンは前回の、省電力対応のベース基板を使っています。

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# code  -arduino IDE (Beta)
RN4020_sv2_0_9_3_SenSw.ino

https://gist.github.com/kuc-arc-f/c44ca838bff72b7836c9341e3440f61e

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==== update:2017/09/14 ====
水分センサも追加でテストしてみました。
手持ちの部品で、通常の電源ラインからの電力供給と比較し
ADC測定値が誤差が、大きかったのでトランジスタ(増幅回路)
を追加して、スイッチングしました。



結果（スリープ時）:
旧版: 11.5 mA
新版: 0.18 mA (電力スイッチ機能付)
こちらは、大きく差がでました。

関連：
http://knaka0209.blogspot.jp/2016/09/esp-wroom-02-20.html

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# 関連の記事
RN4020 BLE 搭載用ベース基板 試作編
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/09/RN4020-1.html


BLEハブ機能: UPDATE, NANOPI BLE GATEWAY SERVER アドレス指定
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/08/nanoPi-4.html


# 関連のまとめ
BLE -IOT関連まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/07/BLE-matome.html

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BLE 子機 電池配線/ケース etc,DIY編

DIY で電源周辺の回路小型化。ケース配置等を検討してみました。
前回のRN4020 BLEモジュール使用しています。

*)以前は、安価な１００均さまのモバイル電源(単三×２/ 5V出力)+ micro USBケーブル
 で基板電源の作成が多かったのですが、ケースに収める為、
 電池BOX/ XHコネクタ等で配線しています。

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# 概観
手のひらにのせられる程度に、収まりました。
電池は、単三×２本　＋5V DCDCコンバータで昇圧。
アナログ温度センサを BLE送信しています。

ケースは、100均さまのプラケース加工。
上面、アンテナ付近に通信用穴、側面は
温度センサ用風穴を複数あけています。

電池BOX配線は、　XHコネクタ使いました。
ケース幅が狭くて、電池は斜めになってますが。。

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# 配線の参考図

 

*) 重なってる配線があったり、いまいちな図ですが
手ハンダ用の、参考です。

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# 周辺のBOM
片面ユニバーサル基板 Ｄタイプ（４７ｘ３６ｍｍ）　ガラスコンポジット
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-08242/

5V昇圧
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08619/

基板用コネクタ　ＸＨ　２Ｐ　Ｂ２Ｂ－ＸＨ－Ａ（ＬＦ）（ＳＮ）
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-12247/

電池ボックス　単３×２本　スイッチ付　ＸＨコネクタ付
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-12244/

ピンソケット、電線etc

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# Log - thingSpeak

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# 関連の記事
RN4020 BLE 搭載用ベース基板 試作編
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/09/RN4020-1.html

BLEハブ機能: UPDATE, NANOPI BLE GATEWAY SERVER アドレス指定
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/08/nanoPi-4.html

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# 関連のまとめ
BLE -IOT関連まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/07/BLE-matome.html

Update, python BLE gateway server v 0.9.3

前回のpython版 BLE gateway sereverの update行いました。 ( ble_gateway_sv2)

主な修正内容は、scan処理の変更で、機能的な改良ではありません。
旧版は、短時間のadvertisingパケットを受信する為、
scanを連続実行していましたが、数秒サイクルでのscan処理に変更しています。

1) scanタイマの変更
　５秒サイクルで scan
2)１日の稼動時間帯の設定: 初期=OFF
 appConst.py
 mTimeAct=1 を設定すると、scan処理の稼動範囲(scan処理の自動ON/OFF)を設定可能です。
 開始/終了時刻も変更可能 (時間単位 ,開始 <終了の条件　)

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# code
前回と同じプロジェクト URLです。
https://github.com/kuc-arc-f/ble_gateway_sv2

# 子機driver /arduino IDE
合わせて子機の修正が必要になります。
advertising送信=10 sec (旧は 5sec)　、消費電力が増えますが。
他の方法の調整で下げたいと思います。

D9 :RN4020 スイッチング
送信: 10 sec
https://gist.github.com/kuc-arc-f/d2408ff3752d8023db81b33baf2555f0

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# 関連のページ
# Update, nanoPi BLE gateway server アドレス指定編(ble_gateway_sv2)
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/08/nanoPi-4.html


# 関連のまとめ
BLE -IOT関連まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/07/BLE-matome.html

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RN4020 BLE 搭載用ベース基板 試作編

以前のBLE基板を参考に、
省電力IoT用 として開発していた試作基板 が届きましたので
第１回目の試作してみました。

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# 特徴など
マイコン側からUART通信で、Bluetooth(BLE)制御可能です。
市販品 Bluetooth RN4020モジュール(*1) /秋月電子さんの AE-RN4020-XB
を基板上面に搭載できるピン配置のベース基板です。

省電力IoT、容量の少ない小型電池でも長期間連続可能を目標

トランジスタ 5V増幅ピンで、BLE基板の5VスイッチON/OFF可能
(下記の D9)

電源は 5V入力可能、3V3 LDO搭載しています。

小型化、前回のatmega328P-PU 通常サイズ-ブレッドボード版より小型化にしています

上記のBLEスイッチ機能も実装している為、
外部トランジスタ等の回路不要でスリープ時省電力化できます。


*1)参考URL: http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-11102/

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# ピン配置/仕様
Atmega328P-AU 搭載
基板外形寸法: 22 x 40 mm
デジタル :最大8
ADC : 最大4
I2C : 1
UART : 1
入力電圧 : 5V
動作電圧: 3.3V




*1) 3V3 arduino Pro mini 仕様と似ていますが。ピン数は少なめです
*2) サンプルコードに対応した内部結線
D5/D6: softwareSerial で BLE通信し、
D9: BLE(5V)のON/OFF スイッチが可能。
(トランジスタ 5V増幅 ,通信時=ON )

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# 消費電力
稼動時平均 : 0.23 mAh
スリープ時 : 0.18 mAh　

*1) センサ接続していない場合です。
*2) サンプルコード実行時、30分タイマ
*3) 公開している省電力版 サンプルドライバを書き込んだ場合です、

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# 概観/組立て例
RN4020モジュールを装着した場合です。



側面から見ると、上面は下6Pでソケット装着の為、
少し前側 アンテナ部分が下に下がっています。


*) アナログ温度センサ接続しています。A0

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# 開発環境
arduino IDE で開発できます。
マイコンボードは[arduino Pro mini 3.3V 8MHz]
を選択しています。

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# 送信ログ /thingSpeak
arduino側に、公開していた子機ドライバ書き込んでいます。


公開していた BLEハブ機能(BLE gateway /python 版)経由で
クラウド送信しています。

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# まとめ
設計ミスで、ジャンパ結線の修正部分がありますが。
調整を続けたいと思います。

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# 関連の記事
BLEハブ機能: UPDATE, NANOPI BLE GATEWAY SERVER アドレス指定
最新 :v 0.9.2
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/08/nanoPi-4.html

回路/ ハード関連: RN4020 BLE + ATMEGA328, 省エネ改良
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/07/esp32-21.html

# 関連のまとめ
BLE -IOT関連まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2017/07/BLE-matome.html