Battery Shield V1.1.0 для WEMOS D1 mini — зарядка и Boost-питание для литиевой батареи

Battery Shield V1.1.0 — это компактный модуль для подключения и зарядки одной литиевой батареи с одновременным повышением напряжения до стабильных 5 В. Он обеспечивает питание всей системы на основе WEMOS D1 mini и позволяет заряжать аккумулятор через microUSB без его отключения.

Основные возможности

• Подключение литиевой батареи (3.3–4.2 В) через разъём XH2-2.54 мм.
• Заряд аккумулятора через обычный microUSB (5 В).
• Автопитание всей конструкции D1 mini от аккумулятора при отсутствии USB-питания.
• Повышающий преобразователь до 5 В с выходным током до 1 А.

Технические характеристики

• Входное напряжение зарядки: 5 В (microUSB).
• Напряжение подключаемой батареи: 3.3–4.2 В.
• Выходное напряжение Boost: 5 В (до 1 А).
• Ток зарядки по умолчанию: 0.5 А (можно переключить на 1 А).

Разъёмы и элементы

• Port 1: XH2-2.54 мм — подключение литиевой батареи.
• Port 2: microUSB — зарядный порт.
• Зеленый LED: показывает полный заряд.
• Красный LED: показывает процесс зарядки.
• J1: выбор максимального зарядного тока (0.5 A / 1 A).

Совместимость с WEMOS D1 mini

Shield подключается непосредственно к плате D1 mini, обеспечивая питание по линии 5V и GND. Все основные выводы (TX, RX, D0–D8, A0, 3.3V, RST) остаются доступны через гребёнку контактов.

Назначение контактов

• 5V: выход стабилизированного питания от Boost.
• GND: общий провод.
• A0: аналоговый вход, макс. 3.3 В.
• TX / RX: интерфейс UART.
• D0–D8: цифровые GPIO ESP8266 (включая I2C: D1=SCL, D2=SDA; SPI: D5=SCK, D6=MISO, D7=MOSI, D8=SS).
• RST: кнопка/контакт сброса.
• 3.3V: логическое питание ESP8266 (не используется для зарядки).

Функционал модуля

WeMos Battery Shield позволяет подключить одну литиевую аккумуляторную батарею и использовать её как источник автономного или резервного питания для всей конструкции на базе WeMos D1 Mini. Модуль работает по принципу небольшого ИБП: при наличии питания заряжает батарею, а при его отсутствии автоматически переключает нагрузку на неё.

Аккумулятор подключается к разъёму XH2-2.54 мм, а заряд обеспечивается через обычный microUSB. USB служит исключительно для питания — передача данных через него не предусмотрена.

Основой платы является микросхема TP5410, совмещающая зарядное устройство и повышающий преобразователь. Она обеспечивает:

• защиту батареи от переразряда и перезаряда;
• ограничение тока при перегрузках и коротком замыкании;
• стабилизацию выходного напряжения 5 В при разряде;
• автоматический переход между питанием от USB и батареи.

Заряд аккумулятора возможен двумя токами: стандартным 0,5 А или 1 А (выбор задаётся перемычкой J1 на обратной стороне платы). При достижении 4.2 В заряд автоматически прекращается.

Shield может использоваться не только с D1 Mini, но и с компактными Arduino-совместимыми платами (например, Arduino Nano или Pro Mini), если требуется питание 5 В и небольшие размеры устройства.

Для контроля уровня аккумулятора можно задействовать вход A0 на микроконтроллере. Он измеряет напряжение до 1 В через встроенный делитель. Если требуется считать напряжение батареи напрямую, на линию к A0 добавляют внешний резистор ≈130 кОм, чтобы расширить измеряемый диапазон.

FAQ

Можно ли использовать этот модуль как маленький ИБП для D1 mini?

Да! Shield автоматически переключает питание между USB и аккумулятором, работая как мини-UPS. При пропадании внешнего питания устройство продолжит работать от батареи без перезагрузки.

Будет ли модуль работать, если подключить D1 mini сверху и одновременно заряжать батарею?

Да, модуль заряжает аккумулятор и одновременно питает всю «стековую» конструкцию через 5V/GND. Отключать контроллер во время зарядки не нужно.

Что произойдет, если вставить разряженную батарею и сразу подать питание от USB?

Ничего опасного — TP5410 начнет заряд плавно, ограничив ток. Shield защищён от переразряда, перегрева и коротких замыканий.

Можно ли питать другие Arduino-платы (Nano, Pro Mini) через этот Shield?

Да, если они требуют 5 В и небольшой ток — Shield поднимает напряжение батареи до стабильных 5 В и может питать внешнюю электронику.

Можно ли заряжать батарею через microUSB от ноутбука?

Можно, но заряд будет медленнее. Лучше использовать адаптер 1А — так модуль работает эффективнее.

Можно ли использовать батарею больше чем 4.2 В?

Нет. Модуль предназначен исключительно для одиночных Li-ion/Li-Po элементов 3.3–4.2 В.

Что будет, если перепутать полярность батареи?

Модуль не любит такие эксперименты. Это может вывести его из строя, поэтому подключайте строго «+» к «+», «–» к «–».

Зажглись оба светодиода — это нормально?

Нет. В норме горит только красный или зелёный. Одновременное свечение обычно говорит о нестабильном питании.

Можно ли считывать уровень заряда батареи напрямую через A0?

Да, но нужен дополнительный резистор около 130 кОм, чтобы расширить диапазон измеряемого напряжения. Иначе можно перегрузить вход АЦП.

Можно ли использовать модуль без установленного аккумулятора?

Да, как обычный источник 5 В от microUSB. Однако в режиме boost без батареи он работать не будет.