M5Camera専用バッテリ+Deep Sleepで長時間動作 第1章

M5Cameraと専用のバッテリ(M5Stack Battery Support Base 400mAh)を使って、バッテリ動作のワイヤレス・カメラを製作します。
ディープ・スリープ(Deep Sleep)を活用することで、バッテリ動作時間を約5倍まで伸ばすことが出来ます。

ACアダプタ不要のワイヤレス・カメラ。日没の時間帯に、ひと気のない場所で撮影した写真の一例

M5Camera

M5Cameraは、Wi-Fi搭載ESP32マイコンと2MピクセルJPEGカメラOV2640を内蔵したM5Stack社のワイヤレス・カメラです。Arduino IDEなどを使って、自作プログラムを書き込むことが出来ます。

M5camera専用バッテリ

背面(写真の下側)に専用バッテリを取り付けたときの様子

M5Camera専用のバッテリをM5Cameraの裏側に取り付けることで、電源のワイヤレス化が図れます。ただし、バッテリの接続にはハンダ付けが必要で、作業時にリチウム・ポリマ電池の電線をショートさせるとバッテリが破裂する恐れがあります。
※必ず保護メガネを着用し、似たような電線で十分に練習してからハンダ付けしてください。

M5Camera専用バッテリ M5Stack Battery Support Base 400mAh
出典:https://m5stack.com/products/m5stack-battery-base

Arduino IDE用スケッチ

プログラム(スケッチ)は、下記からダウンロードすることが出来ます。詳細については、GitHub上の説明書またはエレキジャックIoT No.3(CQ出版社)P.79~P91を参照してください。
(#define WIFI_SSIDとWIFI_PASSWDの設定が必要です。)

スケッチのダウンロード:
https://github.com/bokunimowakaru/m5camera/archive/master.zip

GitHub上の説明書:
https://github.com/bokunimowakaru/m5camera/blob/master/README.md

ディープ・スリープ・モードの設定

間欠動作を設定するには、#define SLEEP_P を設定します。約1分間隔(スリープ時間55秒)で動作させたい場合は、以下のように設定して下さい。

#define SLEEP_P 55*1000000ul

バッテリ持続時間

約10分間隔で動作させたときのバッテリ持続時間は、実測で19.5時間でした(10/09 12:45:59~10/10 08:18:50)、バッテリ容量(400mAh×3.7V)から逆算した平均消費電力は、約76mWでした。
ディープスリープを使用せずに、連続運転したときは4時間しか撮影できなかったので、約5倍の長時間撮影が出来ました。
また、30秒間隔で動作させた場合も実測12.8時間と、連続運転の約3倍の長時間撮影が出来ました。

動作間隔バッテリ持続時間撮影枚数平均消費電力
約 10 分19.5 時間117 枚76 mW
約 3 分18.4 時間368 枚80 mW
約 1 分17.8 時間1068 枚83 mW
約 30 秒12.8 時間1542 枚116 mW
連続運転4.0 時間485 枚366 mW
バッテリ持続時間は10分間隔の動作で19.5時間と短かったが、連続運転に比べると約5倍の長時間録画が出来た。連続運転時の撮影間隔は30秒

他の例として、超特急Web接続!ESPマイコン・プログラム全集(CQ出版社)のP.89~P.97の製作例では、単3アルカリ乾電池で1か月以上の動作が可能であることを考えると、かなり持続時間が短いと言えます。

この原因はカメラ・モジュールOV2640の電源をOFFに出来ない点にあると考えています。
M5Cameraのバッテリ制御には、IP5306のI2C対応品が用いられているので、本ICの制御で対応できるかもしれません(ディープスリープからの復帰が可能かどうかは未確認)。

なお、140mAhのバッテリを内蔵した新製品M5Camera X(3Mピクセル・JPEGカメラOV3660搭載)が登場しており、スタンバイ電流2μAに対応しています。

品名(略称)カメラ部バッテリ待機電流疑似SRAM
M5Camera2Mpx OV2640400mAh
(別売)
約20mA
(筆者実測)
4MB
M5Camera X3Mpx 0V3660140mAh2μA8MB
新製品M5Camera Xとの比較

by bokunimo.net


第2章は、こちらです。