Cara Mencapai Power Terendah Dengan ESP8266
ESP8266 merupakan chip yang sedang digemari di kalangan Hobbyist. Bagaimana tidak, dengan harga kurang dari Rp. 50.000,- chip ini sudah dilengkapi dengan WiFi RF front end. Ada ribuan, mungkin jutaan project yang sudah dibuat dan di-publish ke internet. Termasuk publikasi kali ini akan membahas salah satu project yang menggunakan IC ini.
Project yang akan dibahas kali ini sangat sederhana, yaitu bagaimana cara mencapai titik penggunaan energi paling efisien pada sistem bell wireless. Meskipun banyak IC low power lain yang lebih handal seperti STM L series dan MSP430 series, tetapi IC ini lebih mudah digunakan untuk memulai bermain di dunia embedded system, terutama IoT.
Nah, berikut adalah tabel standar yang bisa kita temukan di internet mengenai konsumsi daya dari IC ini.
Dari tabel tersebut, kita tahu jika ternyata IC ini hanya memerlukan sekitar 20uA (menurut datasheet pada tegangan 2,5V, jadi konsumsi 50uW) saat deep sleep. Sudah cukup cocok untuk aplikasi yang berjalan menggunakan baterai dan kebanyakan project lain berhenti sampai di sini untuk efisiensi power. Namun, bisakah lebih rendah lagi? Tentu bisa. Jawabanya ada di datasheet berikut.
Berdasarkan datasheet, mode shutdown memiliki konsumsi yang jauh lebih rendah dari deep sleep, yaitu sekitar 0.5uA (40 kali lebih rendah). Shutdown mode terjadi ketika pin CHIP_EN dalam logika LOW. Untuk itu, perlu circuit external untuk memastikan CHIP_EN HIGH saat program berjalan, dan membuat CHIP_EN LOW saat program selesai.
Karena project kali ini adalah bell, maka akan ada trigger eksternal, yaitu tombol. Tombol ini akan membuat pin CHIP_EN HIGH saat ditekan sehingga ESP boot up. Bagian yang perlu ditambahkan adalah mekanisme latch logic karena tombol hanya ditekan sementara.
Konsumsi 0.5uA sudah paling rendah, tetapi bisa lebih rendah lagi jika jalur powernya diputus. Berikut ini contohnya.
Saat tombol ditekan, transistor S9012 dan sistem akan aktif. Setelah ESP boot up, IO ESP akan memberi trigger HIGH transistor S9013. Meskipun nantinya tombol dilepas, arus akan tetap mengalir melalui transistor dan proses latching tetap terjadi. Begitu ESP selesai melakukan tugasnya, pin latch akan berada di mode LOW dan transistor S9013 dalam posisi cut-off yang menyebabkan S9012 juga ikut cut-off.
Saat transistor S9012 sudah cut-off, maka tidak akan ada arus yang mengalir ke dalam sistem. Sehingga konsumsi akan mendekati 0 Watt. Mungkin akan ada leakage current, tetapi hal itu tidak akan dibahas dalam artikel ini, karena akan ada perhitungan yang rumit dan biasanya ada pada kondisi tegangan 5V ke atas di spesifikasi datasheet dan dalam order nano ampere.
Hasil pengukuran multi meter juga menunjukan 0 uA. Karena multi meter yang digunakan tidak memiliki skala nano Ampere, maka hasil dianggap 0 A, hahaha
Tambahan :
Jika aplikasi tidak memiliki trigger external — misalnya pada kasus ini menggunakan manusia sebagai penggerak trigger, maka gunakanlah chip wake up timer jika ingin lebih hemat daya. Terdapat beberapa IC yang hanya membutuhkan daya (quiescent current) di orde puluhan nano Ampere relative dengan tegangan yang digunakan.
Written by:
Ahmad Edi Saputra (Embedded System Engineer, Electronic Designer and Embedded Programmer TLab)
