Come Alimentarlo

In qualsiasi progetto che faccia uso dell'Arduino Nano ESP32, ci  si trova ad affrontare questa problematica: Quale è il modo migliore per alimentarlo?

In pratica vi è un solo modo affidabile per alimentare l'ESP32 a 5V. Ed è quello di utilizzae l'ingresso USB type C dell'ESP

Da USB (5V) → attraverso il regolatore onboard → fornisce 3.3V al chip.

• È comodo per la programmazione e debug.
• Passa dal regolatore lineare interno (tipo AMS1117 o simili).
• Corrente massima limitata (~500–800 mA).

E va utilizzato solo per alimentare l'ESP e nientaltro. Si può utilizzare il pin 3.3V in uscita per alimentare solo convertitori logici che assorbono pochissimo.

Prendiamo come esempio il progetto che fa uso di:

• Arduino ESP32
• lettore SD Catalex 5V
• Convertitore di livello logico BSS238 5V + 3.3V
• Mnitor Nexton 5V
• Alimentatore da parete 230V USB 3A
• Alimentatore esterno a batteria: Powerbank 5V 3A

Ho tre esigenze:

• Quando carico lo sketch devo collegare il cavo USB, ma non posso contemporaneamente alimentare l'ESP con alimentazione esterna
• Se sono in casa posso utilizzare la corrente di rete
• Quando sono in giro devo alimentarlo con un powerbank

Il powerbank o l'alimentatore USB andranno sempre ad alimentare tutti i dispositivi  a 5V tranne l'ESP. Quindi alimenteranno sempre il nextion, il convertitore, il lettore SD. Tramite un deviatore ON-OFF-ON possono alimentare anche l'ESP.

Quando devo caricare uno sketch ho inevitabilmene la necessità di utilizzare il cavo USB proveniente dal PC che oltre a trasmettere i dati fornisce anche l'alimentazione a 5V (tramite il suo Vbus). Gli altri moduli verranno invece alimentati dall'alimentatore USB/powerbank esterno.

Nel case avrò inseriti contemporaneamente due cavi uno proveniete dalle alimentazioni esterne ed uno da PC. Il problema è la doppia alimentazione se l'ESP viene alimentato contemporaneamente dall'alimentazione esterna e dal cavo USB del PC questo potrebbe danneggiarlo. l'alimentazione deve essere una sola. Per questo tutti i componenti compreso l'ESP devoo essere alimentati con la sola alimentazione esterna. Quando vi è la necessità di caricare uno sketch Dopo aver caricato lo sketch si stacca il cavo USB del PC, rimane collegato solo quello dell'alimentatore, quindi mentre i moduli continuano ad essere alimentati correttamente l'ESP è spento. Ora bisogna trovare una soluzione per poter alimentare anche l'ESP mediante l'alimentazione esterna e l'unico modo per farlo è tramit l'ingresso USB dell'ESP, quello che poco fa era collegato al PC.

La soluzione è questa:

Sul case abbiamo due connettori femmina da pannello a saldare:

• Uno verrà utilizzato dall'alimentatore esterno: Alimentatore esterno -> cavo Usb con etremo type A inserito nell'alimentatore e estremo type C inserito nella femmina da pannello. La femmina da pannello dell'alimentazione avra saldati solo i due fili rosso 5V e nero GND, quindi solo alimentazione, questi cavi andranno ad alimentare la morsettiera che alimenterà tutti i disporitivi compreso l'EPS. Questo viene alimentato collegando la morsettiera a 5V dell'alimentazione esterna al pin Vbus della scheda (l'ESP)
  
  
• L'altro sarà riservato alla connessione: PC -> Cavo con etremo type A inserito nel PC e estremo type C inserito nella femmina da pannello dedicata. La femmina da pannello lato PC avrà saldati:
  
  

  cavo rosso Vbus -> NON CONNESSO

  cavo nero -> GND

  cavo bianco -> D-

  cavo verde -> D+
  
  3 pin: nero per il GND, bianco D- e verde D+ per i dati. Questi cavi verranno saldati ad un maschio a saldare 24 pin, questo verrà collegato in questo modo:

  cavo rosso Vbus -> NON CONNESSO

  cavo nero -> GND

  cavo bianco -> D- A6

  cavo verde -> D+ A7

Come si pò notare i pin Vbus (cavo rosso) dei due connettori a sadare non viene collegato e quindi è interrotto, questo significa che quando verrà inserito il cavo USB proveniente dal PC, che porterà oltre ai dati anche l'alimentazione, questa non verrà utilizzata, percui l'ESP contiuerà ad essere alimentato solo dall'alimentazione estena

La procedura di utilizzo sarà la seguente:

Devo caricare lo sketch?

• Accendo l'alimentazione esterna - tutti i moduli e l'ESP sono alimentati
• Inserisco il cavo USB del PC la connessione dati si attiva ma l'alimentazione da PC è assente
• Carico lo sketch, quando finito stacco il cavo (o spengo l'HUB USB) la connessione dati s'interrompe
• L'ESP continua a funzionare perchè alimentato dall'alimentazione esterna

Devo utilizzare il dispositivo?

Lascio inserito solo il cavo dell'alimentazione esterna:

• Devo utilizzarlo in casa: inserisco nell'apposito connettore l'alimentatore di rete.
• Devo utilizzarlo in giro: inserisco nell'apposito connettore il powerbank

Questa configurazione si è dimostrata la migliore:

• Tutti i moduli e l'ESP sono alimentati da alimentazione esterna 5V max 3A (Alimentatore USB o Powerbank)
• L'ESP viene alimentato da alimentazione esterna attraversoo il pin Vbus del'ESP
• Non si ha mai una contemporanea alimentazione PC+Alimentazione esterna dell'ESP
• l'ESP eroga solo i 3.3V necessari per il convertitore logico che assorbe solo pochi mA
• I segnali logici in ingresso nell'ESP sono abbassati da 5V a 3.3V dal convertitore logico
• I segnali logici in uscita dall'ESP son comunque riconisciuti dalla maggior parte dei moduli a 5V, nell'es tutti e nel caso non lo fossero possono sempre essere convertiti da 3.3V a 5V dal convertitore logico