Viele interessante IoT Projekte besitzen die Anforderung, dass sie komplett autark, d.h. ohne externe Spannungsversorgung, funktionsfähig sein sollen. Mit dem Wemos D1 mini Battery Shield (HCWEMO0009) ist es möglich den bekannten ESP8266 Microcontroller mit einem Lithium-Polymer (LiPo) oder Lithium-Ionen Akkumulator überall dort zu betrieben, wo keine dauerhafte Stromversorgung zur Verfügung steht.
Technische Details:
Der Ladestrom des Akkus ist standardmäßig auf 0.5A eingestellt. Mit einer Lötbrücke auf der Rückseite des Boards kann dieser jedoch auf 1A erhöht werden.
- Modellbezeichnung: HCWEMO0009)
- Chip: TP5410 Boost Regulator
- Ladeanschluss: MicroUSB
- Akku Anschluss: JST / PH 2mm Buchse
- Ladestrom: 0.5A / 1A
- Geeignet für: WeMos D1 mini (ESP8266)
- Größe: 28.5x26x7mm
- Gewicht: 4g
Battery Shield Oberseite 
Battery Shield Unterseite
Wemos D1 mini Battery Shield Pinout:
| PH2-2.0MM | Akku Anschluss (normal 3.3-4.2V) |
| Micro USB | Ladeport (normal 5V) |
| grüne LED | Ladevorgang abgeschlossen |
| rote LED | Ladevorgang aktiv |
| J1 | maximaler Ladestrom: 0.5A oder 1A. |
| J2 | Akku mit A0 verbinden (über 130k Widerstand) |
Funktionsweise:
Wird das Wemos D1 mini Battery Shield über den integrierten MicroUSB-Port mit Strom versorgt, so wird der angeschlossene Akku geladen. Der Wemos D1 mini erhält seine Eingangsspannung dabei direkt vom USB Anschluss.
Ist keine externe Spannungsversorgang am Battery Shield vorhanden, wird der angeschlossene Akku zum Betrieb des Microcontrollers genutzt. Durch den TP5410 Boost Regulator wird dabei eine Ausgangsspannung von 5 Volt mit maximal 1 Ampere erzeugt.
Der aktuelle Ladezustand des Battery Shields wird über zwei farbige LEDs signalisiert:
- rot: Ladevorgang aktiv
- grün: Akku voll geladen
kompatible Akkus:
Mit dem Wemos D1 mini Battery Shield können diverse Akkumulatoren genutzt werden. Es müssen lediglich die richtigen Spezifikationen eingehalten werden:
Das Shield unterstützt sowohl Lithium-Polymer (LiPo) als auch Lithium-Ionen Akkus mit einer Betriebsspannung von 3.7 Volt. Der Akku muss dabei einen Ladestrom von mindestens 500mA erlauben. Eine Schutzschaltung wird nicht zwingend benötigt, da der TP5410 Chip des Battery Shields diese bereits integriert hat.
Zum Anschluss des Akkus befindet sich am Battery Shield eine 2-polige JST-Buchse. Dementsprechend muss der Akku also einen 2mm JST-Stecker besitzen.
Achtung: beim Anschluss des Akkus an das Shield muss dringend auf die richtige Polarität geachtet werden. Auch bei vorkonfektionierten Akkus können Plus und Minus vertauscht sein.
Beispiele für kompatible Akkus mit Stecker sind:
Mit etwas handwerklichem Geschick und den passenden JST 2mm Steckverbindern können auch viele weitere Modelle verwendet werden. Beispiel hierfür sind unter anderem die beliebten Keine Produkte gefunden. oder Flugdrohnen Akkus.
Akku auslesen und überwachen
Um die Spannung des Akkus zu messen ist eine kleine Modifikation am Battery Shield notwendig. Hierfür muss ein 100k Widerstand zwischen dem postiven Akku-Pol (Vbat+) und dem analogen Eingang (A0) des Wemos D1 geschaltet werden. Damit wird ein sogenannter Spannungsteiler hergestellt.
Dies ist notwendig, da ein vollgeladener Lithium-Akku eine Spannung von bis zu 4,5V besitzt. Da der Wemos D1 mini jedoch nur 3,3V tolerant ist, könnte dieser durch eine zu hohe Spannung beschädigt oder sogar zerstört werden.
Arduino Sketch:
// Wemos D1 Battery Shield
// Akkuspannung messen
// Informationen: https://iotspace.dev/wemos-d1-mini-battery-shield
//Variablen deklarieren
int raw=0;
float volt=0.0;
// Setup für analogen Eingang und serielle Ausgabe
void setup()
{
pinMode(A0, INPUT);
Serial.begin(9600);
delay(500);
}
void loop(){
raw = analogRead(A0);
volt=raw/1023.0;
volt=volt*4.2;
Serial.print("Akkuspannung: ");
Serial.print(volt);
Serial.print(" | ");
Serial.print("Sensorwert: ");
Serial.println(raw);
delay(1000);
}Seit der Version 1.2.0 des Wemos D1 mini Battery Shields gibt es die Möglichkeit den Akku über eine Lötbrücke (J2) direkt mit dem analogen Eingang zu verbinden. Da hierbei jedoch ein 130k Widerstand für die interne Verbindung eingesetzt wird, muss der Multiplikator im o.g. Sketch auf 4.5 geändert werden.
Hallo
der von Ihnen genannte Akku EEMB 3.7V Lipo Batterie Akku 3700mAh ist nicht kompatible. Der Stecker vertauscht Plus und Minus für den Einbau in das betrachtete Battery Shield
Mit einer Nadel (oder einem anderen spitzen Gegenstand) lässt sich die Verriegelung der Kontakte lösen und diese können getauscht werden.
Das ist mal eine sehr ausführliche Information. Gefällt mir. 👍
Auch der einfach gehaltene Code gefällt mir da er keine Bibliotheken einbindet sondern mit Bordmitteln aus kommt. 👏
Mir fehlt einzige die Beschreibung RST und D0 zu brücken, damit das aufwachen aus dem DeepSleep möglich ist. Denn wenn man schon Akku verwendet will man mit diesem auch möglichst lange aus kommen.
Wie sieht es mit einem Schutz gegen Tiefenentladung aus?
Das würde mich auch interessieren.
Ich teste gerade mit einem alten Akku.
Heute Morgen war der Akku auf 1,2 V runter und am 5V Pin immer noch Spannung messbar.
Natürlich könnte auch das Board defekt sein…
Es fehlt noch die Information, welchen Ruhestrom das Modul brauch, wenn der ESP im sleep Modus ist.