บอร์ด PowerFeather ESP32-S3 รองรับแหล่งจ่ายไฟฟ้าสูงสุด 18V DC เพื่อเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์

บอร์ด PowerFeather ESP32-S3 เป็นบอร์ด IoT รูปแบบ Adafruit Feather ที่ใช้ ESP32-S3 รอรับ WiFi และ BLE ซึ่งสามารถจ่ายไฟด้วยแบตเตอรี่ Li-Ion หรือ LiPo และรองรับอินพุตแหล่งจ่ายไฟฟ้าแบบกระแสตรง DC สูงสุด 18V สำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับแผงโซลาร์เซลล์

นักพัฒนาได้แจ้งกับ CNX Software ว่าปัจจัยหลักที่บอร์ดพัฒนา ESP32-S3 แตกต่างจากบอร์ดพัฒนา ESP32-S3 อื่นๆ คือ “คุณสมบัติการจัดการและการตรวจสอบพลังงานที่ครอบคลุม” พร้อมสามารถรับอินพุตในช่วง DC ที่กว้าง การตรวจสอบและควบคุมการจ่ายไฟและแบตเตอรี่ และคุณสมบัติการป้องกันแบตเตอรี่

สเปคของ PowerFeather ESP32-S3:

ESP32-S3-WROOM-1-N8R2
- MCU – ESP32-S3 dual-core Tensilica LX7 สูงสุด 240 MHz พร้อม SRAM 512KB, RTC SRAM 16 KB
- หน่วยความจำ – QSPI PSRAM 2MB
- ที่เก็บข้อมูล – QSPI flash 8MB
- Wireless – WiFi 4 และ Bluetooth 5 LE + Mesh; สายอากาศ PCB
USB – 1x พอร์ต USB-C 1.1 OTG สำหรับจ่ายไฟและโปรแกรม
การขยาย
- 2x Headers 16 ขาระยะห่างพิทช์ 2.54 มม. พร้อม 23x multi-function GPIO:
  - UART, I2C, SPI, I2S, SDIO, PWM, CAN, RMT, กล้อง, รองรับ LCD
  - Analog – 6x สามารถอินพุตแบบแอนาล็อก
  - 5x สามารถป้อนข้อมูลแบบสัมผัสได้
  - 12x สามารถใช้งาน RTC (สามารถใช้งานในโหมด deep sleep pin hold, wake-up source))
  - อินพุตเซ็นเซอร์อุณหภูมิ Semitec 103AT บนรูเข็ม
- คอนเนกเตอร์ JST SH STEMMA QT 4 ขาพร้อม I2C
อื่น ๆ
- LED แสดงสถานะการชาร์จ (สีแดง), LED ของผู้ใช้ (สีเขียว)
- ปุ่ม User และ Reset
การจัดการพลังงาน
- พาวเวอร์ซัพพลาย
  - 5V/2A ผ่านพอร์ต USB-C (VUSB)
  - 3.8V ถึง 18V DC/2A ผ่าน VDC pin
  - สูงถึง 4.2V/2A ผ่านคอนเนกเตอร์แบตเตอรี่ JST PH Li-ion/LiPo 2 ขา; ตัวชาร์จแบตเตอรี่ BQ25628E
  - แรงดันไฟฟ้าคงที่ (สามารถใช้เพื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้า MPP)
- เอาต์พุต
  - 3.3V สูงถึง 1A ที่ใช้ร่วมกันระหว่างบอร์ด, 3V3 header pin และคอนเนกเตอร์ VSQT STEMMA QT
  - 3.3V ถึง 4.2V สูงสุด 3A ที่ใช้ร่วมกันระหว่างบอร์ดและ VBAT header pin
  - 3.8V ถึง 18 V สูงสุด 2A ที่ใช้ร่วมกันระหว่างบอร์ดและ VS header pin
  - Torex XC6220 3.3V regulator
- การตรวจสอบ
  - แหล่งจ่าย – การวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้า, การตรวจจับแหล่งจ่ายไฟที่ดี
  - แบตเตอรี่ – การวัดอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า (การชาร์จ/คายประจุ) การประมาณการการชาร์จ การประมาณสุขภาพและจำนวนรอบการใช้งาน; เวลาที่เหลือในการว่างเปล่าและเวลาที่เต็ม; การเตือนประจุต่ำ, สัญญาณเตือนแรงดันสูง/ต่ำ; LC709204F fuel gauge (ที่ใช้วัดหรือตรวจสอบปริมาณพลังงานที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่)
- การป้องกันแบตเตอรี่
  - การตรวจจับแรงดันต่ำเกินไปที่ 2.2 V, ปล่อยที่ 2.4 V
  - การตรวจจับแรงดันสูงเกินไปที่ 4.37 V, ปล่อยที่ @ 4.28 V
  - การป้องกันกระแสเกินที่ 3A
  - ตัวจับเวลาการชาร์จช้าเพื่อความปลอดภัย @ 1 ชม
  - การลดกระแสการชาร์จตามอุณหภูมิอิงตาม JEITA, หยุดการชาร์จที่ 0 °C และ 50 °C
- อื่นๆ – การเปิด/ปิดระบบ 3V3; การเปิด/ปิดระบบ VSQT
- สถานะพลังงาน – โหมดการจัดส่ง, โหมดปิดเครื่อง และวงจรพลังงาน
การใช้พลังงานโดยใช้ BATP (ประมาณ 3.7V?)
- โหมด Deep-Sleep, การเปิดใช้งาน Fuel Gauge (เริ่มต้น) – 26 μA
- โหมด Deep-Sleep, การเปิดใช้งาน Fuel Gauge (คงที่)) – 18.5 μA
- โหมด Deep-Sleep, การปิดใช้งาน Fuel Gauge – 18 μA
- โหมดจัดส่ง การปิดใช้งาน Fuel Gauge – 1.5 μA
- โหมดปิดเครื่อง, การปิดใช้งาน Fuel Gauge – 1.4 μA
ขนาด – 65 x 23 x 7 มม. (ฟอร์มแฟกเตอร์ Adafruit Feather รองรับ Feather Wings) 2x รูสำหรับติดตั้งขนาด 2.5 มม.

เอกสารประกอบพร้อมคำอธิบายฮาร์ดแวร์โดยละเอียด และคำแนะนำในการเริ่มต้นใช้งาน Arduino IDE โดยใช้ไลบรารี PowerFeather-SDK หรือ ESP-IDF นอกจากนี้ยังมีเอกสารสำหรับ API ของ SDK และคำแนะนำในการเชื่อมต่อแผงโซลาร์เซลล์และลดการใช้พลังงานอีกด้วย

ก่อนหน้านี้เราเคยเขียนบทความเกี่ยวกับบอร์ด ESP32-C6 ที่อ้างว่ารองรับการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ช่วงอินพุต DC อยู่ที่ 4.5 – 6V เท่านั้น และผู้อ่าน CNX Software หลายคนไม่ประทับใจ ESP32-S3 PowerFeather ในช่องแสดงความคิดเห็นมีการเสนอให้ปรับปรุงช่วงแรงดัน DC ที่กว้างขึ้นจาก 3.8V ถึง 18V DC และรองรับ “pseudo-MPPT”

บอร์ด PowerFeather ESP32-S3 สามารถซื้อได้ที่ Elecrow ในราคา $30 (~1100฿) และยังมีแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก ราคา $22 (~800฿) และบอร์ด PowerFeather ProtoWing $7 (~250฿) สามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมบนเว็บไซต์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : ESP32-S3 PowerFeather board supports up to 18V DC for solar panel input