- автономная работа от аккумуляторных батарей (или без батарей);
- подзарядка от «дарового» источника энергии: солнечного излучения;
- выдача метеопараметров: атм.давления, влажности и температуры в сеть Internet, например сервис narodmon.ru;
- прочный, дешевый корпус;
- чтобы работало «из коробки» (или самостоятельная сборка).
Собственно, сделав первый шаг, определив основные требования и убедившись, что купить такое просто негде, делаем второй шаг, приступив к проектированию.
Ключевым элементом «народной метеостанции» является модуль ESP-12,выполненный на микросхеме ESP8266.
Исходя из технического описания на чип ESP8266, потребляемый им ток в номинальном режиме составляет от 100мА при напряжении 3,3В т.е. потребляемая мощность от 330мВт. Это очень много, тут никаких аккумуляторов не хватит для работы продолжительное время.
Но кому нужны метеоданные каждые 5 секунд? (кому нужны, найдут розетку). По-этому в целях энергосбережения логичным является включение модуля ESP-12 периодически, на минимально необходимое для проведения измерений и отправки показаний в Сеть время. Такой режим к нашему счастью предусмотрен и называется он DeepSleep (поддерживается прошивкой от homes-smart.ru).
Серия экспериментов с этим режимом, небольшое разочарование – не удалось снизить ток потребления меньше 500мкА в режиме сна. Все логично, ведь для достижения очень низкого энергопотребления необходимо доработать модуль, отпаяв светодиод, программно отключить всю внешнюю периферию и снижать тактовую частоту. Что там у Expressif в этой части - неизвестно (да и не вникаем в программное обеспечение, используем конструктор wifi-iot.com). Также, было замечено странное поведение: самопроизвольное включение модуля с потреблением тока на всю катушку и разрядкой «в ноль» аккумуляторов.
Поскольку энергию будем получать от солнца, метеостанция будет содержать солнечные панели и схему заряда аккумуляторов.
Забегая вперед, предложим вот такую структурную схему:




Схема электропитания: согласно техническому описанию ESP8266 работает в диапазоне напряжений питания: 3…3,6В, что позволяет напрямую подключать Li-ion аккумулятор… Но, так как метеостанцию предполагается эксплуатировать на улице (за окном), то АКБ должна выдерживать сезонные колебания температуры, скажем для средней полосы России. Рассмотрев этот вопрос, исключаем Li-pol, Li-ion и останавливаемся на Ni-Cd и NI-Mh аккумуляторах рабочим напряжением 1,2В одного элемента.
Заманчиво конечно использовать одну батарею со схемой повышающего преобразователя (1,2V->3,3V), но тогда из батареи придется выкачивать ток 3*(80…120мА)= 240…360мА, что врятли возможно для батарей типа ААА, АА. Такой преобразователь будет потреблять ток на холостом ходу, да и схема усложнится. Также встречались схемы с предварительным накапливанием энергии в ионисторе. Об этом можно подумать в перспективе, например вовсе отказаться от АКБ, заменив ее ионистором, накапливающим энергию в светлое время суток.
Поэтому решено использовать 3 элемента АА (т.е. напряжение составит 3…4,05V) и запитать ESP-12 через полевой транзистор напрямую, без преобразователей.





А откуда появился и зачем нужен ключ в виде полевого транзистора, кто им будет управлять?
Для управления питанием модуля ESP-12 (и датчиков) в схему был добавлен микроконтроллер Attiny13A. Да, лишняя микросхема, зато без неуверенного deep sleep’а.
Применение внешнего МК со встроенным АЦП позволяет реализовать мониторинг напряжения АКБ и исключить чрезмерный разряд. Также позволяет создать задел на перспективу (возможна реализация повышающего преобразователя, схемы заряда ионистора).

Схема заряда Для восстановления расходуемой АКБ энергии воспользуемся солнечными элементами, выбор которых велик и в данной статье рассматриваться не будет. Только упомянем основное требование напряжение, генерируемое элементом в диапазоне 1,5….5В (что необходимо для работы схемы заряда).
Схема заряда с небольшими доработками взята отсюда, где и можно почитать как она работает