Блуждающие часы с батарейным питанием

Мне нравится ремикс часов Arduino, но я не фанат проводов, выходящих из них, поэтому я разработал эти часы с батарейным питанием. Для экономии энергии, которая необходима для батарей, эта версия использует режим глубокого сна ESP32 и внешний модуль RTC для поддержания правильного таймера.

Аппаратное обеспечение:
Количество винтов
Винт с потайной головкой M4x48 1
Пластиковый винтовой настенный анкер 1
Болты М3х6 11
Нагревательная вставка M3x4 (опция) 11
Электронные детали Количество
ЭСП32 1
ULN2003 драйвер двигателя 1
28BYJ-48 Шаговый двигатель 1
Мосф��т FQP30N06L 1
DS3231 Модуль реального времени 1
Батарея CR2032 (для DS3231) 1
18650 Экран аккумулятора 1
Аккумуляторы хорошего качества 18650 (2000+ мАч) 2 или 4 в зависимости от батарейного щитка
Резистор 10 кОм 1/4 Вт 1
Резистор 1 кОм 1/4 Вт 1
Перфборд 1 минимум 5x6 отверстий
Вилки однорядные 1x20
Цветные электрические провода
Гнездовой разъем Dupont 2,54
Инструменты для пайки
Обжимной инструмент
Пистолет для горячего клея

Экран батареи: https://www.amazon.com/Diymore-Lithium-Battery-Charging-Arduino/dp/B07SZKNST4

Если можете, приобретите щит на 4 батареи. Я рекомендую эту марку diymore, у нее есть USB-порт для ESP32 и несколько выходов 5 В для двигателя, что упрощает весь процесс.

Файлы для 3D-печати и эскиз Arduino:

https://github.com/hviet17/battery-wandering-lock

Детали, напечатанные на 3D-принтере, и дополнительное оборудование, перечисленное в разделе «Печать», за исключением ClockMovementGear и Standoffs.
Противостояние печатных форм
Остальное отсюда
Количество деталей
ЧасыДвижениеШестерняШаговый механизм 1
Крепление для аккумулятора 1
PCBMount 1
Настенное крепление 1
Стенбалансир 1
Электронное объяснение:
Использовать батарею для питания часов несложно, самое сложное — обеспечить длительный срок службы батареи без необходимости подзарядки, сохраняя при этом как можно больше энергии. Для этого мы не будем использовать WIFI и будем использовать режим глубокого сна, когда часы не работают, а только периодически (60 секунд) просыпаться, чтобы включить шаговый двигатель. Недостатком является то, что вам, конечно, придется крутить мотор вручную, чтобы установить время в начале.
Модуль DS3231: вы можете использовать контакт GPIO для периодического пробуждения платы, но встроенные RTC (часы реального времени) не очень точны в глубоком сне, поэтому для измерения времени мы будем использовать внешний модуль RTC.
МОП-транзистор FQP30N06L: экран батареи, который я связал, имеет переключатель для переключения между режимом «всегда включен» / «экономия энергии» и нажатием кнопки для включения блока питания. Режим энергосбережения автоматически отключит источник питания после простоя примерно в 40 секунд, который мы не можем использовать как есть, потому что мы хотим, чтобы наши часы про��олжали работать после глубокого сна. Однако в постоянном режиме для поддержания питания блока питания будет потребляться постоянный ток 90 мА, что очень плохо, если мы хотим сэкономить электроэнергию. Вот почему мы создадим простую схему, используя этот МОП-транзистор в качестве переключателя, подключенного к кнопке, чтобы эмулировать нажатие каждые 30 секунд, чтобы поддерживать питание в режиме энергосбережения. При таком подходе потребляемая мощность значительно ниже (~2 мА). Вы можете использовать любой N-канальный МОП-транзистор с логическим уровнем, который можно включить при напряжении 3,3 В. Эта конкретная модель протестирована и может выполнять эту работу.

Подробнее:

Энергопотребление ESP32 в глубоком сне
Неточность времени глубокого сна
Источник пробуждения ESP32
Инструкции:

Предполагается, что вы уже распечатали все детали и закончили сборку часов по оригинальному дизайну. В этой части основное внимание будет уделено проводке и пайке цепи аккумулятора. Если вы не используете защитную крышку аккумулятора, вы можете пропустить шаги 1 и 2.

Шаг 1. Измените защиту аккумулятора

— Припаяйте 2 штыревых разъема к одному из выходов 5 В.
— Для этого выхода обожмите 2 провода (15см).
— Припаяйте 2 провода (10 см) к контактам кнопки, это 2 контакта слева и справа, которые расположены ближе всего к кнопке, обратите внимание на полярность. Обожмите другие концы разъемом Dupont.
— Нанесите немного горячего клея на паяные соединения кнопок.
— Необязательно: вы можете отпаять эти индикаторы состояния батареи, чтобы сэко��омить еще больше энергии, я решил оставить их включенными.

Шаг 2: Припаять цепь батареи

Припаяйте, как показано на рисунке ниже, после этого осторожно согните МОП-транзистор на 90 градусов, чтобы сэкономить место.

Другая сторона:

Шаг 3: Подготовьте меморандум