Przetwora v2

🐦 Solar Bird Feeder

📘 Opis projektu

Projekt to autonomiczny karmnik dla ptaków z funkcją wykonywania zdjęć, oparty na module ESP32-CAM, zasilany z akumulatora Li-Po 3,7 V / 2200 mAh, ładowanego przez ładowarkę TP4056 z panelem solarnym 6 V / 1 W (możliwość połączenia 2 paneli szeregowo).

Z wyjścia baterii energia trafia do przetwornicy boost 5 V, zbudowanej od podstaw na bazie generatora PWM LMC555 i MOSFETa IRLML6344, która zasila ESP32 i peryferia – serwo sterujące karmnikiem, LEDy oświetleniowe oraz czujniki. Masa wszystkich modułów jest wspólna.

Ładowanie z panelu odbywa się przez diodę SS34 i polyfuse 500 mA, a napięcie akumulatora jest monitorowane przez dzielnik rezystorowy podłączony do ADC ESP.

Po wykryciu ruchu przez czujnik ESP wychodzi z trybu deep sleep, włącza LED, wykonuje zdjęcie i wysyła je przez Wi-Fi na serwer, po czym ponownie przechodzi w uśpienie, oszczędzając energię. Peryferia (serwo, LEDy) są zasilane poprzez klucz MOSFET, który odcina zasilanie, gdy peryferia nie działają.

---

⚙️ Główne założenia

• Zasilanie autonomiczne: panel solarny + akumulator Li-Po 3.7 V / 2200 mAh
• Mikrokontroler i kamera: ESP32-CAM (OV2640)
• Komunikacja: Wi-Fi, opcjonalnie LoRaWAN w przyszłości
• Peryferia:
  • Ultradźwiękowy czujnik / PIR – detekcja obecności ptaka
  • Serwo – mechanizm podawania karmy
  • Blue LED matrix 4x4 – doświetlenie sceny podczas zdjęcia
• ESP32 w trybie deep sleep, wybudzanie po przerwaniu z czujnika
• Przesyłanie zdjęcia i metadanych (data, godzina) do serwera lub lokalnej bazy danych

---

⚡ Przetwornica boost 5 V

• Źródło PWM: LMC555 @ ~100 kHz, 3.3 V
• MOSFET: IRLML2502 / IRLML6344
• Cewka: 15 μH
• Dioda: SS34
• Kondensator wyjściowy: 4700 μF
• Ograniczenie napięcia: Zener 5 V
• Funkcja: podnosi napięcie z 3,7 V akumulatora Li-Po do stabilnych 5 V dla ESP32 i peryferiów

---

🔋 Szacowane zużycie prądu

Średni pobór prądu: ~10–30 mA przy większości czasu w deep sleep.
Maksymalny chwilowy pobór: ~500 mA przy jednoczesnym ruchu serwa i LED.

---

💡 Sposoby oszczędzania energii

• ESP32 w deep sleep, wybudzenie tylko przy wykryciu ruchu
• Peryferia (LED, serwo) zasilane przez MOSFET, odcięcie zasilania gdy nieaktywne
• Minimalizacja czasu pracy Wi-Fi i kamer
• Możliwość zmniejszenia jasności LED i liczby LED w pierścieniu
• Optymalizacja częstotliwości wybudzeń w zależności od natężenia odwiedzin ptaków

---

☀️ Energia z baterii i paneli

• Akumulator Li-Po: 3,7 V / 2200 mAh → 8,14 Wh
• Panel solarny: 6 V / 1 W → maksymalny prąd ładowania ~167 mA (przy pełnym słońcu)
• 2 panele szeregowo: napięcie 12 V / prąd ~83 mA, dalej prostownik i TP4056
• Przetwornica boost 5 V: sprawność ~85 % → prąd pobierany z akumulatora = Iout × 5 V / (η × 3,7 V)
• Szacowany średni pobór prądu ESP32 + peryferia: 50 mA @ 5 V
  I_bat ≈ (5V * 0.05A) / (0.85 * 3.7V) ≈ 79,5 mA
• Czas pracy na baterii bez słońca:
  Czas pracy na baterii ≈ 2200 mAh / 79,5 mA ≈ 27,7 h ≈ 1,15 dnia
• Chwilowe piki prądu (serwo + LED + Wi-Fi): ~500 mA @ 5 V → Ibat_peak ≈ 800 mA
• Przy słonecznej pogodzie panele mogą praktycznie utrzymać akumulator w pełnym stanie, a nawet doładować go na zapas (np. 4–5 h słońca → ~4 Wh energii)

---

🔧 Uwagi do przetwornicy

• Układ boost 5 V przy chwilowych pikach prądu (serwo + LED + Wi-Fi) mogą wystąpić spadki napięcia
• Kondensator 4700 μF pomaga w wygładzaniu napięcia przy skokach prądowych
• Zener 5 V chroni ESP32 przed przepięciem, ale warto monitorować temperaturę MOSFETa i cewki przy pełnym obciążeniu
• Ewentualne zwiększenie cewki lub dodanie małego kondensatora ceramicznego przy MOSFET zwiększy stabilność przy dużym poborze

---