Доработка Wemos battery shield v3 – источника бесперебойного питания для Arduino

Сегодня речь пойдет об устройстве Wemos battery shield v3 – источнике бесперебойного питания на 18650 аккумуляторе с выходным напряжением 3.3 и 5 вольт.

Такие устройства выпускаются с отсеками для 1, 2 и 4 литий-ионных аккумуляторов размера 18650. В принципе, в интернете информации по ним достаточно много. Кратко разберем принцип работы, а также основные недостатки и достоинства.

Аккумулятор заряжается через стандартную схему на TP4056. К аккумулятору через схему защиты от переразряда подключен преобразователь DC-DC StepUp на микросхеме FP6298, повышающий напряжение до 5 вольт. Напряжение 3.3 вольта получается из напряжения аккумулятора с помощью линейных стабилизаторов XC6206. Вот в принципе и всё. Со своей функцией девайс вполне справляется.

Схема устройства

Однако, у данного устройства имеется существенный недостаток: внешнее напряжение от источника всегда подключено только к зарядному модулю. Питание же нагрузки осуществляется только через встроенные преобразователи. Многие пишут, что это вызывает кратковременные циклы небольшого разряда-заряда аккумулятора, что для него не является полезным. Кроме того, при работе в штатном режиме (когда напряжение питания поступает), идет лишнее преобразование напряжений. Это снижает надежность и помехоустойчивость устройства. Кроме того, заявленные параметры схемы, а именно – выходной ток, производителем завышены.

Мной была произведена простая доработка данного устройства – 5-вольтовый выход был соединен через диоды Шоттки с плюсом входа и с выходом преобразователя. Входное напряжение питания было немного повышено на уровень падения напряжения на диоде Шоттки, чтобы при работе от сети на выходе были ровно 5 вольт. При отключении питания задействовался преобразователь, и напряжение на выходе уменьшалось до 4,7 вольт – 5 вольт за вычетом падения напряжения на диоде Шоттки. В принципе, можно поиграться с номиналом резистора R6, и немного повысить напряжение на выходе преобразователя. Но так как и при 4,7 вольтах ардуино нано работает достаточно стабильно, решил ничего не менять.

Доработанная схема. Указан резистор, номинал которого можно менять для изменения напряжения на выходе встроенного преобразователя.

Данное устройство установлено в слаботочный щиток для питания регистратора счетчиков с системой защиты от протечек.

Красный светодиод на плате свидетельствует о зарядке аккумулятора. Зеленый - аккумулятор заряжен. Выключатель нужен для обесточивания ардуино например с целью перезагрузки.

Так как краны установлены с управлением от 220 вольт, модуль реле решил не запитывать через ИБП. Через бесперебойник подключены лишь блок управления и сами датчики протечки (если не дать питание на последние, то на их выходе будет 0 и система самопроизвольно уйдет в режим аварии).