概要

田んぼ用リモートカメラの電気回路を設計、製作した。

背景と目的

前回の構想に従い、電気回路を設計、製作する。

詳細

1. 仕様

メインのマイコン+カメラ
- Unit-CAMを用いる。
通信機能
- SORACOMのLTE-Mモジュールを用いる。
ソーラー発電機能
- リモート水位センサと同様の構成を用いる。
  - リチウムイオン電池:
  - リチウムイオン電池充電IC:
  - ソーラーパネル:
庫内温度測定機能
- 温度センサを設ける。
電池電圧測定機能
- 電池電圧をセンシングできる回路を設ける。

2. 回路

2.1 庫内温度測定機能

庫内温度測定用温度センサは、手持ちのS-8100Bを利用。S-8100Bは廃番になっている。私の手持ち品としても最後の1個だったので、今後は後継品を使用することになるだろう。

2.2 BG96電源制御回路

BG96の電源を強制的に遮断するための回路。本来ソフトウェア(AT+QPOWD)でスリープできるはずだったが、事前検証でどうしてもうまくいかなかったので、仕方なくハードウェアを追加。

2.3 電池電圧測定機能

IO14で、BG96のリセット回路と電源電圧センシングを共用する。Unit-CAMは、使用できるGPIOが少ないため、強引に共用せざるを得なかったためだ。電池電圧センシングするためのポイントVBAT_SENSEは単純な抵抗分圧点ではなくリセット回路がつながってしまっているが、事前検証で電池電圧に対して電位がほぼリニアに変化することを確認できたので、ソフトウェアでの複雑な補正は必要なさそう。数10uAが常に電池から流れてしまう点は不本意だが、まあしょうがない。

2.4 Unit-CAMのOV2640電源制御

Unit-CAMは、回路図を見るとOV2640のPWDN端子をプルダウンしているため、OV2640はUnit-CAMに電源を供給すると常に大きな電流を消費する。電池駆動の機器として大きな問題だ。そこで、PWDN端子をESP32から駆動し、パワーダウン状態にできるように改造を施す。具体的には、

PWDN端子をプルダウンしている抵抗、すなわちUnit-CAMのR5を外す
IO2をOV2640のPWDNに接続する
R13でプルアップする

こうすることで、ESP32のIO2をLOWにしたときのみ、OV2640をアクティブとなり、ESP32がスリープになったときは、IO2はハイインピーダンスとなるため、R13のプルアップが効いて確実にパワーダウン状態を維持する。

3. 製作

ユニバーサル基板に実装。表面にBG96、裏面にUnit-CAMを載せた。線出しが多くてあまりキレイではないが仕方ない。(Unit-CAMにこんなにゴチャゴチャ線出しして使っている奴は居ないだろうな。) BG96モジュールは、基板端にネジ穴が切ってあるが、片方はモジュールとぶつかってしまいシルク通りの位置にネジが来ない。ここまで基板サイズケチらなくても、という感じ。