یکی از راه کار های مناسب در گره های پرتابل اینترنت اشیا ، استفاده از پنل های خورشیدی است . استفاده از این پنل ها نیاز به تعویض باتری را برطرف می کند ، همچنین عمر باتری ها را افزایش می دهد . به طور مثال می خواهید دما و رطوبت یک باغچه را از طریق یک گره مبتنی بر ESP8266 یه یک سرور ارسال کنید . در این حالت تامین تغذیه ماژول از طریق یک ماژول تغذیه و اتصال آن از طریق سیم علاوه بر این که می تواند ظاهر نامناسبی داشته باشد ریسک قطع شدن تغذیه را نیز به همراه دارد . در چینین شرایطی می توان از باتری های لیتیومی و سلول های خورشیدی استفاده کرد . اتصال این دو به ESP8266 خود چالش های زیادی را به همراه دارد . علاوه بر آن به دلیل اینکه ESP8266 از باتری های لیتیومی پشتیبانی نمیکنند پس امکان اتصال مستقیم باتری به آن ها وجود ندارد .
ماژول های مورد نیاز در این آموزش :
1-پنل 6 ولت 120 میلی آمپر 
2-برد NodeMCU 
3-ماژول TP4056 مدل سه چیپ 
4-باتری لیتیوم یونی 18650 
5-رگولاتور خطی MCP1700 
در طراحی سیستم های پرتابل تا جای ممکن باید از مصرف انرژی کاست . به همین منظور در راه اندازی ESP8266 به صورت پرتابل ، تنها در حالتی که نیاز به ارتباط وایفای است می بایست واحد وایفای را فعال کرد . مداری که در این پروژه در مورد آن توضیح خواهیم داد بسیار ساده است و نکته مهم در این آموزش اساس پاور مدارات پرتابل و کم مصرف می باشد . در مداراتی که پرتابل هستند استفاده از رگولاتور های خطی معمولی کار درستی نیست . رگولاتور های خطی دو پارامتر به جریان مصرفی حالت بی باری و Dropout دارند که هر دو در طراحی سیستم های کم مصرف بسیار حائز اهمیت هستند . جریان بی باری رگولاتور در واقع جریان مصرفی رگولاتور در حالتی است که هیچ مصرف کننده ای به آن متصل نیست و این جریان را خود رگولاتور مصرف خواهد کرد . به طور مثال فرض کنید از یک باتری 1000mAh در یک پروژه ای استفاده شده که در آن از رگولاتور 78L05 برای تثبیت ولتاژ استفاده شده است . با فرض اینکه جریان مصرفی رگولاتور در حالت بی بار 50mA باشد ، پس از تقریبا 20 ساعت شارژ باتری خالی می شود . نکته بعدی Dropout رگولاتور می باشد که به معنی حداقل اختلاف ولتاژ ورودی با خروجی رگولاتور است . به طور مثال این مقدار برای رگولاتوری همانند 78L05 نزدیک به 3 ولت می باشد . در واقع خداقل ولتاژ ورودی آن 8 ولت باید باشد تا در خروجی رگولاتور 5 ولت تثبیت شده داشته باشیم . در سیستم های پرتابل به دلیل پایین بودن ولتاژ باتری ها و نزدیک بودن آن به ولتاژ تغذیه مدار (که عموما 5 یا 3.3 ولت است ) نمی توان از رگولاتور های با Dropout بالا استفاه کرد . در این میان نوع خاصی از رگولاتور های خطی وجود دارند که به LDO معروف اند . این رگولاتور علاوه بر جریان مصرفی بسیار پایین ، ,ولتاژ Dropout پایینی دارند به طوری که ولتاژ Dropout بعضی از LDO ها حتی در حد 0.2 ولت است . رگولاتوری که در این پروژه از آن استفاده خواهیم کرد مدل MCP1700 است که شما می توانید از نمونه های مشابه نیز استفاد کنید . گزینه های زیادی در طراحی تغذیه مدارات پرتابل وجود دارد . به طور مصال استفاده از رگولاتور های یوئیچینگ و یا حتی استفاده از چیپ های آماده باتری منیجر که خود برای این کار طراحی شده اند .
نکته بعدی که در رابطه با ماژول های ESP8266 وجود دارد اهمیت تغذیه این ماژول ها می باشد . وجود نوسان در تغذیه باعث ریست شدن ماژول و عدم اجرای برنامه خواهد شد . همچنین اگر ولتاژ ورودی کمتر از 2.7 ولت باشد ماژول ریست شده و برنامه اجرا نخواهد شد ( رد این شرایط اررور های مربوطه در ارتباط UART نمایش داده خواهد شد ) . به همین دلیل اگر ولتاژ ورودی ماژول با شیب ملایم از 0 به 3.3 ولت برسد ماژول پیغام خطای تغذیه را نمایش خواهد داد و برنامه اجرا نخواهد شد . ماژول TP4056 به کار رفته در این پروژه وظیفه این کار را بر عهده دارد به طوریکه ولتاژ باتری کاهش یابد و ماژول نتواند ولتاژ 5 ولت را در خروجی قرار دهد ، خروجی صفر حواهد شد . همچنین در صورت شارژ شدن باتری ، ولتاژ شارژ را قطع خواهد کرد (در مدل TP4056 سه چیپ) .
پنل های خورشیدی موجود در بازار در ابعاد و وات های مختلفی ساخته شده اند . بر اساس مصرف جریان ESP8266 پنل هایی با جریان دهی بیشتر از 100mA و همچنین با توجه به ولتاژول 5 تا 7 ولتی ورودی ماژول TP4056 ، می توان از پنل های 5 تا 7 ولت با جریان حداقل 100mA استفاده نمود .
شماتیک مدار :
در مدار بالا باید حتما از رگولاتور استفاده کنید چراکه ولتاژ خروجی TP4056 نزدیک به 5 ولت هست و می تواند به ماژول ESP8266 آسیب برساند .
نکته : در سری های جدید ماژول های TP4056 ، از چیپ TC4056 استفاده شده است که تفاوتی با TP4056 ندارد .
منبع : https://randomnerdtutorials.com/power-esp32-esp8266-solar-panels-battery-level-monitoring/
