Hay muchas discusiones en línea sobre cómo poner varios microcontroladores en un sueño profundo para lograr esto. De hecho, el ESP32 microWatt fue diseñado en torno a este concepto, por lo que tiene un convertidor de buck a bordo en lugar de un regulador de voltaje lineal. El convertidor de buck no solo es más eficiente en la producción del bus de 3,3 V, sino que también tiene un voltaje de caída mucho menor. Dado que el microvatio ESP32 fue diseñado para ser operado por una batería LiPo de una sola celda de 3,7V/4,2 V... Pero esto es además del punto principal de esta publicación.
Lo que estamos mostrando en esta publicación es la respuesta térmica de los microcontroladores durante el sueño profundo, así como los modos activos. Nuestra cámara térmica es capaz de ver con precisión cuándo el microcontrolador se despierta, ya que la firma térmica se calienta rápidamente. Luego, durante el sueño profundo, podemos ver el calor disiparse en la PCB y los componentes cercanos.
Para nuestras pruebas, estamos considerando dos tableros populares de desarrollo de microcontroladores:
PTSolns Nano Flip, y
PTSolns ESP32 microvatios
A bordo de estas dos placas de dev hay microcontroladores (el ATmega328P para el Nano Flip y el ESP32 para el ESP32 microWatt), que se calientan y enfrían como uno esperaría. Pero hacer este experimento muestra por qué el ESP32 microWatt es una opción clara para cualquier aplicación alimentada por batería. ¡Sinúe leyendo para descubrir por qué!
Configuración de la prueba
Cada una de las dos juntas se estableció de manera similar. Ambos tienen un botón externo que alterna el microcontrolador entre el modo de suspensión profunda y el modo activo. Durante el sueño profundo, todo lo que se puede apagar se apaga. Durante el modo activo, ejecutamos algunos bocetos que cargan el microcontrolador y también parpadeamos el LED integrado rápidamente.
Como puede ver en el vídeo, deberíamos mejorar un rebote para los botones, ya que las pulsaciones de botones no se registran correctamente algunas veces. Sin embargo, esto no es un gran problema para lo que estamos haciendo aquí. Un simple desbounce de software haría el truco.
Para el Nano Flip, la fuente de alimentación proviene del cable USB-C conectado. En esta placa de dev, hace poca diferencia si se alimenta desde el puerto USB-C o desde el pin Vin. En ambos casos, el CH340 IC a bordo está encendido, extrayendo una pequeña corriente y, por lo tanto, teniendo una firma térmica que podemos captar con la cámara térmica.
Para el ESP32 microWatt, la fuente de alimentación proviene del pin Vin externo. Esto es importante, ya que con esta configuración el IC CH340 a bordo permanece APAGADO, ahorrando así energía. Podemos ver esto en la cámara térmica fácilmente.
Finalmente, para ponerlo todo junto, el Nano Flip está dentro del NTEA-LG, y el ESP32 microWatt está sentado dentro del ESP BoB. Ambas placas adaptadoras de ruptura hacen que este tipo de configuración sea súper rápida y conveniente. No se requiere placa de pruebas.
Una última nota sobre la configuración. Dado que el ESP32 está encerrado en una lata de metal (probablemente para el cumplimiento de la FCC), lo arrancamos violentamente para exponer el IC ESP32 en su interior y obtener una mejor imagen térmica. En realidad, es bastante fácil quitar la lata de metal sin ninguna violencia; solo un par de alicates de punta de aguja hacen el truco.
Resultados
Para ver los resultados completos, consulte el vídeo detallado. Lo que encontramos es que los microcontroladores se calientan muy rápidamente en relación con los componentes circundantes tan pronto como se ponen en modo activo presionando un botón. Tan pronto como se ponen en sueño profundo, el pico de la firma de calor en el microcontrolador cae y se disipa en la PCB y los componentes cercanos. Tanto el ATmega328 a bordo del Nano Flip como el ESP32 a bordo del ESP32 microWatt se comportan de la misma manera.
La siguiente imagen muestra la imagen térmica 3D del IC ESP32 mientras está en modo activo. El pico caliente en el medio está precisamente en el propio IC. Tenga en cuenta que cuando decimos "caliente" aquí, realmente no hace tanto calor, y bien dentro de las condiciones de funcionamiento normales y seguras.
imagen de la respuesta térmica de los microcontroladores durante el sueño profundo y los modos activos
Lo que nos pareció interesante mientras hacíamos estas pruebas es cómo el CH340 se calienta en el Nano Flip pero se mantiene frío en el ESP32 microWatt. Esto es por diseño de la placa y una gran confirmación de que está funcionando. Esta es también otra razón por la que el ESP32 microWatt es una gran opción para aplicaciones que funcionan con baterías: el CH340 IC permanece apagado si no está en uso.
Finalmente, también vemos un artefacto interesante que discutimos justo al principio del vídeo, y que es la reflexión de la luz infrarroja (IR). Los componentes metálicos brillantes, como el puerto USB-C, las latas metálicas en los cristales (dentro del ESP32) o incluso los cables de los componentes pueden parecer más cálidos de lo que realmente son al reflejar la luz IR y engañar a la cámara. Vemos esto fácilmente en el Nano Flip justo al principio del vídeo. La placa está completamente en equilibrio térmico y no está alimentada de ninguna manera (ha estado apagada durante más de 10 horas). Sin embargo, cuando se graba con la cámara térmica, algunos de los componentes metálicos brillantes parecen varios grados más cálidos. Este artefacto o fenómeno cambia con el ángulo o cuando se gira la placa. Esto puede ser complicado al principio... "¿por qué ESTA parte se está calentando?" ... pero es fácil de detectar una vez que lo sabes.
Autor: Rolf Horn, DigiKey
