La scheda ESPertino è state progettata e prodotta in Italia da ELETTRONICA OPEN SOURCE, la scheda, la cui forma è analoga a quella di Arduino, è basata sul modulo a microcontrollore ESP-WROOM-32 con Wi-Fi e BLE. La sua dotazione di serie la rende ideale per un’ampia varietà di applicazioni IoT e non solo: dalle reti di sensori a bassa potenza, alla codifica vocale e streaming musicale.
La scheda mostrata in questo articolo è un premio per la partecipazione al contest “Una scheda per tutti” organizzato dal blog Elettronica Open Source, per cui sono anche stato autore dal luglio 2013 di circa 20 articoli (vedere link)
Indice
Descrizione della scheda
L’alimentazione della scheda può avvenire esternamente tramite un connettore a vite, oppure tramite la USB (5 V). Un pulsante di reset è presente per la programmazione del firmware attraverso librerie Arduino IDE.
Sulla scheda è integrato anche un sensore di temperatura che converte la temperatura in una tensione analogica. La scheda è programmabile con l’interfaccia IDE Arduino, per fare questo occorre scaricare le opportune librerie che potete trovare a questo link.
I componenti principale che formano il circuito sono:
- Presa USB per programmazione
- Modulo di controllo ESP-WROOM-32
- Modulo d’interfaccia CP2102
- Circuito di alimentazione LD1117S33
- Circuito d’interfaccia con due relè
- Sensore di temperatura MCP9700AT
- Led di segnalazione
Sul sito ELETTRONICA OPEN SOURCE, è possibile trovare ulteriori informazioni relative alla scheda a cui è dedicata un’intera sezione in cui è possibili trovare moltissime applicazioni di questa interessante scheda.
Per l’acquisto della scheda vedere questo link.
Presa USB per programmazione
La Scheda ESPertino ESP-WROOM-32 dispone di una presa femmina micro USB per il collegamento al PC e la sua programmazione, dalla prese viene anche derivata l’alimentazione +5V.
Modulo di controllo Scheda ESPertino ESP-WROOM-32
Il modulo di controllo della scheda ESPertino è un ESP-WROOM-32, un modulo a microcontrollore con Wi-Fi e Bluetooth integrati che si rivolge ad un’ampia varietà di applicazioni. Al centro di questo modulo c’è il chip ESP32-D0WDQ6, progettato per essere scalabile e adattativo.
Dettaglio modulo ESP32-WROOM
Ci sono due core CPU che possono essere controllati individualmente o alimentati con una frequenza di clock regolabile da 80 MHz a 240 MHz.
L’utente può anche disattivare la CPU e utilizzare il coprocessore a bassa potenza per monitorare costantemente le periferiche per i relativi aggiornamenti. ESP32 integra un ricco set di periferiche, come i sensori touch capacitivi, sensore di temperatura, sensori Hall, amplificatori a basso rumore (low noise amplifier LNA), e la relativa interfaccia per schede SD, bus Ethernet, SDIO / SPI, UART, I2S e I2C.
Connettività della scheda
L’integrazione di Bluetooth, Bluetooth LE e Wi-Fi garantisce una vasta gamma di applicazioni in ambito IoT: l’utilizzo di Wi-Fi consente una connessione diretta con internet tramite un Router, mentre l’utilizzo di Bluetooth consente all’utente di collegarsi comodamente al dispositivo mobile per trasmettere e ricevere segnali a bassa velocità di trasferimento dati.
Assorbimento della scheda
La corrente del chip in modalità sleep è inferiore a 5 μA, rendendo così il modulo adatto per applicazioni elettroniche portatili a batteria, il chip ESP-WROOM-32 supporta velocità di trasmissione fino a 150 Mbps e potenza di uscita di 22 dBm alla PA.
In quanto tale, il chip offre le specifiche leader del settore e le migliori prestazioni per l’integrazione elettronica, con un ottimo consumo energetico ed eccellente connettività. Il sistema operativo scelto per ESP32 è freeRTOS con LwIP; e TLS 1.2 come acceleratore hardware integrato.
È inoltre supportato l’aggiornamento sicuro (crittografato), in modo che gli sviluppatori possano aggiornare i propri prodotti anche dopo il loro rilascio.
Con la tecnologia avanzata di gestione dell’alimentazione, ESP32 può lavorare in diverse modalità:
- Modalità attiva (active mode): il chip può ricevere, trasmettere o ascoltare.
- Modalità sleep (sleep mode): la CPU è operativa e il clock può essere configurato. Wi-Fi e Bluetooth sono disattivati.
- Modalità light-sleep (sleep-light mode): la CPU è in pausa. RTC e il co-processore ULP sono in esecuzione. Eventuali eventi di sveglia (MAC, host, timer RTC o interrupt esterni) riattiveranno il chip.
- Modalità deep-sleep (deep-sleep mode): solo RTC è acceso. I dati di connessione Wi-Fi e Bluetooth sono memorizzati nella memoria RTC. Il coprocessore ULP può funzionare.
- Modalità di ibernazione (hibernation mode): l’oscillatore interno 8MHz e il coprocessore ULP sono disabilitati. La memoria di ripristino RTC è disattivata. Sono attivi solo un timer RTC sul clock lento e alcuni GPIO. Il timer RTC o i GPIO possono riattivare il chip dalla modalità di ibernazione.
Modulo di Modulo d’interfaccia CP2102
Il modulo di interfaccia della Scheda ESPertino ESP-WROOM-32 con il PC è rappresentato dal chip CP2102 che è un controller Bridge USB-to-UART che include un controller USB 2.0, un ricetrasmettitore USB, un oscillatore, un EEPROM o un EPROM e un bus dati seriale asincrono (UART) con segnali di controllo.
L’integrato integra un regolatore di tensione da 5 a 3 V che consente al circuito IC di essere configurato come un dispositivo USB alimentato da bus o dispositivo USB auto alimentato.
Sono inoltre presenti due led LD2 e LD3 di colore giallo che evidenziano la comunicazione TX-RX.
Dettaglio morsettiera di alimentazione, presa USB e chip CP2102
Circuito di alimentazione LD1117S33
Il circuito di alimentazione della Scheda ESPertino ESP-WROOM-32 è basato sul’integrato LD1117S33 che è un regolatore di tensione in grado di fornire fino a 800mAn nel nostro caso nel package a montaggio superficiale SOT-223, la presenza del diodo tipo SS14, protegge da eventuali inversioni di polarità in ingresso
Dettaglio zona regolatore di tensione
Circuito d’interfaccia relè
Sulla Scheda ESPertino ESP-WROOM-32 sono presenti due relè tipo RSM954N. Il relè sono pilotati dalle porte del ESP-WROOM-32 tramite dei transistor tipo BC817, in parallelo alla bobina del relè è presente un diodo LL4148 necessario in quanto essendo il carico rappresentato dal relè induttivo in cui l’interruzione improvvisa della corrente porterebbe ad un brusco aumento nella tensione attraverso il dispositivo che genera l’interruzione. Questo picco nella tensione potrebbe portare ad un guasto transitorio o permanente del dispositivo di controllo
Dettaglio zona relè
Dettaglio della morsettiera connessa ai relè
Sensore di temperatura MCP9700AT
Sulla scheda ESPertino è presente un sensore di temperatura tipo MCP9700AT di tipo analogico, rileva temperature nel campo -40 °C ~ 125 °C, con una risoluzione di 10 mV / °C. precisone ±2 °C (-2 °C, +4 °C), tensione di alimentazione 2,3 V ~ 5,5 V. Il sensore è collegato al pin SNS_VP del ESP-WROOM-32
Led presenti sulla scheda
Sulla scheda ESPertino sono presenti tre led:
- LD1 – di colore verde, segnala la presenza della tensione di alimentazione;
- LD4 – Di colore rosso è connesso alla porta IO5 del ESP-WROOM-32
- LD5 – Di colore rosso è connesso alla porta IO13 del ESP-WROOM-32
Foto della scheda
Lato superiore della scheda
Vista inferiore della scheda
Dettaglio SW1 , per il reset della scheda
Connettori di uscita
Dettaglio connettori di uscita e alimentazione
