СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МИНИ-ПЛАТ ESP32 ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ПОТРЕБЛЕНИЯ КОММУНАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

OVERVIEW OF EXISTING ASYNCHRONOUS MOTOR CONTROL SYSTEMS

Dmitry Azarov

Student, Department of Electronics, Radio Engineering and Communication Systems, Orel State University named after I.S. Turgenev

Orel, Russia

АННОТАЦИЯ

В статье проведен сравнительный анализ Ардуино-подобных платы ESP32 для установки в устройство дистанционного мониторинга потребления коммунальных ресурсов. Рассмотрен принцип работы таких мини-плат, основные характеристики, плюсы и минусы. На основе сравнительного анализа выбрана наиболее подходящая мини-плата ESP32 для проекта по созданию устройства дистанционного мониторинга потребления коммунальных ресурсов.

ABSTRACT

The article provides a comparative analysis of Arduino-like ESP32 boards for installation in a remote monitoring device for utility consumption. The principle of operation of such mini-boards, the main characteristics, pros and cons are considered. Based on a comparative analysis, the most suitable ESP32 mini-board was selected for a project to create a remote monitoring device for utility consumption.

Ключевые слова: прибор учета, мониторинг, потребление электроэнергии, мини-плата, микроконтроллер, передача данных.

Keywords: metering device, monitoring, electricity consumption, mini-board, microcontroller, data transmission.

Введение

Ардуино-подобные платы ESP32 стали сегодня одними из самых популярных решений для создания проектов в области Интернета вещей (IoT), умного дома, автоматизации и прототипирования. ESP32 — это мощный микроконтроллер с встроенным Wi-Fi и Bluetooth, позволяющий реализовывать самые разные приложения от простых датчиков до сложных мультимедийных систем.

В этой статье подробно рассмотрены несколько популярных моделей плат ESP32: NodeMCU ESP32, ESP32 Wemos D1, LOLIN D32 Mini, и FireBeetle ESP32. Приведены их технические особенности, характеристики, плюсы и минусы. В конце будет проведен сравнительный анализ плат и выбрана наиболее подходящая.

Основная часть

NodeMCU ESP32 (ESP-WROOM-32s)

Это одна из самых доступных и при этом функциональных плат на базе ESP32. Часто используется новичками и любителями благодаря относительно простой схеме подключения и широкой поддержке софта.

Плюсы

1. Компактный размер (25.4x48.26 мм) и богатый набор IO портов — 38 пинов.
2. Поддержка множества интерфейсов: UART, GPIO, ADC, DAC, SDIO, PWM, I2C, I2S.
3. Встроенный 40 МГц кристалл позволяет стабильную работу.
4. Сертификация FCC/CE и поддержка стандартов RoHS, REACH, что подтверждает качество и безопасность.
5. Выдерживает широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +85°C.

Минусы

1. Нет встроенного дисплея или батарейного питания.
2. Невысокая максимальная токовая нагрузка (>500 мА), что ограничивает подключение мощных периферийных устройств без дополнительного питания.

Эта плата идеально подходит для простых IoT проектов, когда необходимо считать параметры окружающей среды и передать данные по Wi-Fi.

ESP32 Wemos D1

Плата с интегрированным цветным TFT дисплеем (1.14 дюйма), что расширяет возможности для создания интерфейсов и визуализации информации прямо на устройстве.

Плюсы

1. Встроенный цветной TFT-дисплей 1.14" с разрешением 135x240 пикселей, что удобно для визуализации данных и создания интерфейсов.
2. Поддержка как Arduino IDE, так и MicroPython, гибкость программирования.
3. Есть кнопки управления и датчик уровня заряда батареи, что повышает удобство портативных проектов.
4. Варианты флеш-памяти до 16 МБ для более сложных приложений.
5. Поддержка Wi-Fi и Bluetooth 4.2 BLE.

Минусы

1. Размер и габариты больше, чем у NodeMCU, что не всегда удобно для компактных гаджетов.
2. Более высокая цена за счет дисплея и расширенного функционала.
3. Меньшее количество GPIO по сравнению с NodeMCU и FireBeetle.

Благодаря встроенному экрану и богатому набору интерфейсов, данная плата применяется для более сложных проектов с UI: погодных станций, счётчиков, устройств индикации.

LOLIN D32 Mini

Это компактная плата с минимальным набором функционала, отлично подходит для тех проектов, где важен размер и невысокое энергопотребление.

Плюсы

1. Очень компактный форм-фактор, подходящий для ограниченных по размеру проектов.
2. Поддержка Wi-Fi 2.4 ГГц и Bluetooth 4.2 BLE — стандартные коммуникационные возможности.
3. Flash-память 4 МБ — достаточный объем для большинства IoT-приложений.
4. Частота работы до 240 МГц с микроконтроллером ESP32.

Минусы

1. Нет встроенного дисплея и ограниченный набор GPIO (соответсвенно меньше, чем у полноформатных плат).
2. Нет встроенного аккумулятора или средств его зарядки.

Такая плата часто используется в бытовых автоматизациях и простых устройствах удаленного управления.

FireBeetle ESP32

Плата ориентирована на автономные системы. Имеет встроенный зарядный модуль для Li-Po батарей и поддержку LoRa-модулей.

Плюсы

1. Большое количество IO-пинов — 40 цифровых, 16 прерываний, 16 аналоговых входов и 21 PWM - идеально для сложных проектов с множеством датчиков и исполнительных устройств.
2. Поддержка Wi-Fi 2.4 ГГц и Bluetooth 4.2 BLE.
3. Flash 4 МБ, типично достаточный для большинства приложений.
4. Оптимизирована по потреблению энергии — подходит для проектов с батарейным питанием.

Минусы

1. Нет встроенного дисплея или средств вывода информации, требуется внешняя периферия.
2. Средний размер, чуть крупнее, чем NodeMCU.

Эта плата создана для реализации энергоэффективных, распределённых IoT систем.

Технические характеристики мини-плат ESP32 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительная таблица характеристик рассматриваемых миини-плат.

Выводы и рекомендации:

При выборе платы ESP32 важно учитывать не только стоимость, но и задачи, которые планируется решать.

1. Для промышленного мониторинга с автономным питанием – FireBeetle ESP32 (лучшая защита и энергосбережение).
2. Для компактных и бюджетных решений – LOLIN D32 Mini (если не требуется CAN и защита).
3. Для тестирования и временных решений – NodeMCU или Wemos D1 (но не для долгой эксплуатации).

Заключение

Платы на базе ESP32 — универсальные и доступные платформы для разработки IoT решений и прототипов с различной степенью сложности. Благодаря богатству GPIO, поддержке Wi-Fi и Bluetooth, возможно создавать широкий спектр устройств: от простых подключенных датчиков и реле до сложных многофункциональных систем с дисплеями и удалённым управлением. Выбор конкретной платы зависит от ваших требований к размеру, функционалу, стоимости и студентской или профессиональной аудитории. В итоге, ESP32 предлагает простой путь к созданию современных IoT-устройств с минимальными затратами времени и средств.

Список литературы:

1. Espressif Systems. Документация по ESP32-WROOM-32 [Электронный ресурс]. Espressif Systems, 2024. Режим доступа: https://www.espressif.com, свободный.
2. DFRobot. FireBeetle ESP32 Technical Reference [Электронный ресурс]. DFRobot, 2024. Режим доступа: https://www.dfrobot.com, свободный.
3. Wemos Electronics. Wemos D1 ESP32 Datasheet [Электронный ресурс]. Wemos, 2024. Режим доступа: https://www.wemos.cc, свободный.
4. LOLIN (WeMos). LOLIN D32 Mini Product Specifications [Электронный ресурс]. LOLIN, 2024. Режим доступа: https://www.wemos.cc/en/latest, свободный.
5. NodeMCU Project. NodeMCU ESP32 Hardware Guide [Электронный ресурс]. NodeMCU, 2024. Режим доступа: https://www.nodemcu.com, свободный.