En este artículo se aprende cuál es la mejor batería para el microcontrolador ESP8266.
Primero describo los diferentes niveles de voltaje en la placa ESP8266 para evitar el humo mágico y un daño del microcontrolador.
Además de todo este contenido, se aprende qué baterías necesitan un regulador de voltaje y cómo utilizar dicho regulador.
La mejor batería para el ESP8266
Hay que diferenciar entre un EPS8266 NodeMCU y un ESP8266 WeMos D1 porque el microprocesador es para ambas placas el ESP8266 pero los componentes eléctricos del microcontrolador son diferentes.
Para el NodeMCU, mi recomendación es la batería LiFePO4, ya que no necesita un regulador de voltaje adicional entre el ESP8266 y la batería y son recargables. Las baterías LiFePO4 también tienen una alta capacidad de hasta 6000 mAh, lo que le da a su proyecto una larga vida útil en combinación con un modo de suministro de energía que mantiene el consumo de energía al mínimo.
Si posee un WeMos D1 Mini, le recomiendo que compre una batería LiPo con conector JST en combinación con el protector de batería. Con esta combinación no necesitas un regulador de voltaje adicional y también puedes cargar la batería LiPo con el conector USB del protector de batería.
En el siguiente artículo deducimos las recomendaciones e investigamos las baterías más utilizadas para microcontroladores. En cada capítulo, echamos un vistazo al NodeMCU y al WeMos D1.
Descripción general de los niveles de voltaje del ESP8266
Antes de analizar los diferentes tipos de baterías de microcontroladores, debemos ocuparnos de los niveles de voltaje del microprocesador. Esto es importante porque no queremos dañar el ESP8266 debido a una sobrecarga de voltaje.
La siguiente tabla muestra los diferentes niveles de voltaje del ESP8266.
| Microcontrolador | Tensión mínima | Tensión típica | Tensión máxima |
|---|---|---|---|
| ESP8266 | 2,58 | 3,3V | 3,6V |
El microprocesador funciona a 3,3 V y tiene una tensión de funcionamiento mínima de 2,58 V y una tensión máxima de 3,6 V.
Quizás ya sepas que una conexión USB tiene un voltaje de 5V. Pero, ¿cómo es posible que el NodeMCU y el WeMos D1 puedan alimentarse a través de una conexión USB de 5V cuando el voltaje máximo es de 3.6V? Esto es posible gracias a un regulador de voltaje. La siguiente imagen muestra los niveles de voltaje generales del ESP8266 NodeMCU y WeMos D1.
Niveles de voltaje de ESP8266 NodeMCU
El NodeMCU tiene un regulador de voltaje AMS1117 de 3.3V incorporado que transforma el voltaje de entrada de la conexión USB de 5V, así como el voltaje del pin VIN en un voltaje de salida estable de 3.3V.
La siguiente tabla muestra las especificaciones técnicas del regulador de voltaje AMS1117.
| Regulador de tensión | Tensión de salida | Máxima tensión de entrada | Máxima corriente de salida |
|---|---|---|---|
| AMS1117 | 3,3V | 15V | 1A |
En la tabla puede ver que el voltaje de entrada máximo es de 15V. Pero este alto voltaje de entrada dañaría el regulador en modo de operación continua. Por tanto, se recomienda una tensión máxima de 12 V. Además, el voltaje mínimo para el pin VIN es de 7 V para garantizar una corriente de salida máxima de 1 A.
ESP8266 WeMos D1 mini niveles de voltaje
Comparado con el NodeMCU, el WeMos D1 tiene otro regulador de voltaje.
| Regulador de tensión | Tensión de salida | Máxima tensión de entrada | Máxima corriente de salida |
|---|---|---|---|
| ME6211 | 3,3V | 6V | 500mA |
El ME6211 tiene un voltaje de entrada máximo de 6V en el pin de 5V y también una corriente de salida máxima más baja de 500mA. Pero la corriente de salida más baja no es un problema, porque también cuando el ESP8266 usa comunicación WiFi, el consumo de corriente es inferior a 500 mA.
Ahora conocemos los parámetros del pin NodeMCU VIN, así como el pin 5V del WeMos D1. Para ambos microcontroladores, también es posible alimentar el ESP8266 en el pin de 3.3V.
En la siguiente parte de este artículo, repasaremos los tipos de batería más utilizados y si es razonable usar la batería en el NodeMCU o en combinación con el WeMos D1.
Pilas alcalinas AA para ESP8266
| Criterios de las pilas alcalinas AA | Especificaciones |
|---|---|
| Tensión mínima de descarga | 1V |
| Tensión de trabajo | 1,5V |
| Tensión de carga máxima | 1,65V |
| Número de recargas | 500 |
| Densidad de energía | 80 Wh/kg |
Las pilas alcalinas AA tienen una densidad de energía baja en comparación con todas las demás pilas posibles. Por lo tanto, un proyecto a batería no duraría mucho. La combinación de dos pilas alcalinas AA tiene un voltaje de funcionamiento de 3V y del último capítulo sabemos que podemos alimentar el ESP8266 a través del pin de 3.3V con esta combinación de pilas. Pero a aproximadamente el 50% de su capacidad, el voltaje de dos baterías alcalinas AA cae a aproximadamente 2.4V y, por lo tanto, está muy cerca del voltaje mínimo del ESP8266 con 2.3V. Si el consumo de corriente del microcontrolador es aproximadamente 250mA, su proyecto la vida es de aproximadamente 14 horas.
Para resumir todas estas razones, no puedo recomendar el uso de baterías alcalinas AA para su microcontrolador ESP8266.
Batería LiFePO4 para ESP8266
| Criterios de la batería LiFePO4 | Especificación |
|---|---|
| Tensión de descarga mínima | 2,5V |
| Tensión de trabajo | 3,0V…3,2V |
| Tensión de carga máxima | 3,65V |
| Número de recargas | 5000 |
| Densidad energética | 90 Wh/kg … 160 Wh/kg |
La batería de fosfato de hierro y litio (batería LiFePO4) tiene una tensión nominal de 3,2 V y una tensión máxima de 3,65 V. La principal ventaja de una batería LiFePO4 es la curva de descarga muy plana, por lo que la tensión cae muy lentamente durante el proceso de descarga. Debido a que el voltaje máximo de la batería de fosfato de hierro y litio es de 3,65 V solo un poco más alto que el voltaje máximo de trabajo de ESP8266 con 3,6 V, puede conectar este tipo de batería directamente con el pin de 3,3 V del microcontrolador.
En resumen, una batería LiFePO4 es muy adecuada para el ESP8266 y recomiendo alimentar el NodeMCU y el WeMos D1 con un LiFePO4 en el pin de 3.3V.
Batería LiPo y Li-ion para ESP8266
| Criterios de las baterías LiPo y Li-ion | Especificación |
|---|---|
| Tensión de descarga mínima | 2,7V…3,0V |
| Tensión de trabajo | 3,7V |
| Tensión de carga máxima | 4,2V |
| Número de recargas | 5000 |
| Densidad de energía | 100 Wh/kg … 265 Wh/kg |
El voltaje máximo de las baterías LiPo y Li-ion es de alrededor de 4.2V y es demasiado alto para conectarse directamente al pin de 3.3V. Por lo tanto, necesita una caída de presión baja o un regulador LDO que reduzca el voltaje de la batería a 3.3V. El MCP1725T-3302E / MC LDO combina perfectamente con el ESP8266 en combinación con una batería LiPo o Li-ion. En el último capítulo de este artículo encontrará una explicación detallada sobre cómo utilizar el regulador LDO en combinación con una batería y el ESP8266.
Si posee un WeMos D1 Mini, también hay un escudo de la batería disponible lo que permite que el WeMos D1 Mini se conecte directamente a un Batería LiPo sin necesidad de regulador de voltaje. Este protector de batería tiene un conector JST (Japan Solderless Terminal) que se utiliza con la mayoría de las baterías LiPo. Además, el escudo tiene un puerto Micro USB para cargar la batería LiPo conectada.
Baterías AAA NiMH para ESP8266
| Criterios de las baterías NiMH AA | Especificaciones |
|---|---|
| Tensión de descarga mínima | 0,8V |
| Tensión de trabajo | 1,2V…1,25V |
| Tensión de carga máxima | 1,4V |
| Número de recargas | 1000 |
| Densidad de energía | 60 Wh/kg … 120 Wh/kg |
También es posible alimentar el ESP8266 con cuatro baterías AAA. Asegúrese de comprar baterías de NiMH, ya que son recargables y tienen la mayor densidad de energía. Cuatro baterías AAA NiMH conectadas en serie tienen un voltaje de funcionamiento de 4.8 V… 5 V demasiado alto para alimentar directamente el ESP8266.
Para el NodeMCU, el voltaje de funcionamiento también es demasiado bajo para el pin VIN, que requiere un voltaje mínimo de 7V, pero el regulador de voltaje del WeMos D1 puede manejar el voltaje de entrada hasta que la batería tenga solo ‘un voltaje de 4V.
Pero al igual que con las baterías LiPo y Li-ion, también existe la opción de usar el mismo regulador LDO que reduce el voltaje de entrada de 6V máximo a 3.3V y usar el pin de 3.3V del microcontrolador.
En comparación con las baterías LiPo y Li-ion, las baterías NiMH requieren la misma conexión al microcontrolador NodeMCU y no proporcionan un conector JST para el protector de batería WeMos D1 Mini. Además, las baterías de NiMH tienen una densidad de energía más baja y, por lo tanto, No recomiendo usar baterías de NiMH en combinación con el ESP8266.
Pila de bloque alcalina de 9V para ESP8266
| Criterios de las pilas alcalinas en bloque de 9V | Especificaciones |
|---|---|
| Tensión de descarga mínima | 6V |
| Tensión de trabajo | 9,0V |
| Tensión de carga máxima | 9,9V |
| Número de recargas | 500 |
| Densidad de energía | 80 Wh/kg |
Con una batería de bloque de 9V, puede usar el pin VIN del ESP8266 NodeMCU, que está conectado internamente con el regulador de voltaje 3.3V AMS1117 y, por lo tanto, no necesita ningún componente externo. Pero dado que una batería de bloque alcalina de 9 V no es más que 6 baterías alcalinas AA conectadas en serie, tiene la misma curva de descarga escalonada, lo que reduce la vida útil de su sistema alimentado por batería. Por lo tanto, no recomiendo usar una batería alcalina de 9V.
Para el WeMos D1, no puede conectar la batería de 9 V al pin de 5 V porque el voltaje de entrada máximo del regulador de voltaje WeMos es de 6 V. Por lo tanto, necesitaría otro regulador de voltaje para reducir el voltaje de entrada de 9V a 6V para el pin de 5V o a 3.3V para el pin de 3.3V. En mi opinión, esta combinación no tiene sentido ya que hemos encontrado mejores combinaciones en este artículo y la densidad de energía de la batería de 9V también es baja en comparación con las baterías LiPo Li-ion o LiFePO4.
Regulador de voltaje de baja caída para ESP8266
El MCP1725T-3302E / MC se adapta perfectamente al ESP8266 en combinación con baterías que tengan un voltaje máximo superior a 3.6V. Las siguientes tablas muestran los conceptos básicos de la hoja de datos LDO y explican por qué estos conceptos básicos se ajustan perfectamente al ESP8266.
| MCP1725T-3302E/MC | Valor | Explicación |
|---|---|---|
| Tensión de salida | 3,3V | El regulador necesita una tensión de salida igual a la tensión de funcionamiento del ESP8266 que es de 3,3V. |
| Corriente de salida | 500mA | También es importante que el LDO tenga una corriente de salida de 500mA porque el ESP8266 necesita unos 450mA durante la comunicación WiFi y en la hoja de datos del ESP8266 se recomienda una corriente de salida de 500mA. |
| Máximo voltaje de entrada | 6V | Con un voltaje de entrada máximo de 6V, podemos combinar el LDO con las baterías LiPo y Li-ion de 3,7V, así como con las baterías NiMH AAA de 5V. |
| Tensión mínima de entrada | 2,3V | La tensión mínima de entrada debe coincidir con la tensión mínima de funcionamiento del ESP8266 que es de 2,3V. |
Si desea saber cómo reducir el consumo de energía del ESP8266, consulte el artículo donde aprenderá cómo mantener el consumo de energía general al mínimo para ejecutar su proyecto con una sola carga de batería durante más de un año.
Si tiene alguna pregunta sobre las diferentes baterías y cómo usarlas, utilice la sección de comentarios a continuación para hacer sus preguntas. Responderé tan pronto como sea posible.
