大家還記得我的定時炸彈造型電子鐘嗎？為延長電池續航力，我陸續加了光敏電阻改成浴室開燈才顯示、也試過擴充成三顆 18650 電池，第三版則啟用 EPS 晶片特有的 DeepSleep 功能在關燈期間休眠，每隔五秒喚醒偵測燈光決定啟動或繼續休眠，但效果仍不夠理想，主要原因是休眠期間 5V、3.3V PIN 腳仍會供電，連接 LED 顯示器、RTC 時鐘等裝置即使沒運作也會耗用超過 10mA 電流。我甚至靠少得可憐的電子學知識用兩顆電晶體接輸出 PIN 硬幹了一個電子式電源開關，即便花了這麼多工夫，休眠耗電離我期望的 μA 級仍十分遙遠。

前陣子在 YouTube 無意看到工科男孫老師的科普影片，認識一個好東西 - MOS 管，當成開關用比電晶體簡單直覺。原本想在網拍買幾根回來玩，但發現更好玩的東西 - 給 Arduino 用的 MOS 管模組(關鍵字「大功率MOS管」)：

使用方法很簡單：

1. 電源輸入 (5V-36V)
2. 電源輸出 (5V-36V，15A，400W)
3. 訊號接地(GND) (一大兩小，三個相通 PIN 腳)
4. 開關訊號(Trigger) 電壓大於 3.3V 到 20V 時導通(也支援用 PWM 脈波寬度調節模擬電壓)

用起來超簡單，重點是比 MOS 管零件還便宜，只要 14-50 元(一模一樣的電子零件價差三四倍很常見，不知其中有什麼玄機)，二話不說，立刻入手一塊嚐鮮。

簡單測試 OK 後，就是研究如何串接光敏電阻實現「有光時開啟電源、全黑時關閉」，我的應用情境算單純，浴室無窗，即使白天有沒有開燈差很大，光敏電阻值是 100K 與 10K 的差別，不需太精準就能識別。

最開始的想法很簡單，光敏電阻串一顆 68K 歐姆電阻，兩端接 5V 跟地線，中間點取得分壓接 Trigger。

依分壓公式，開燈時 5V * 68 / (10 + 68) = 4.35V (> 3.3V，開啟)、關燈時 5V * 68 / (100 + 68) = 2V (< 3.3V，關閉)，在電源輸出接了 LED 實測，還真的開燈環境時 LED 亮、關燈 LED 滅，這麼簡單就搞定了？自己都不敢相信。

果然，代誌不像憨人所想得哈尼那甘單，這個電路驅動耗電十幾 mA 的 LED 沒問題，當接上耗電 100mA 的 ESP 開發板就不行了。

依我貧乏的電子學知識難以斷定原因，但猜想 MOS 導通後部分電流分流進 Trigger，流經 68K 電阻的電流量變小，產生的電壓差下降到不足以驅動 MOS。最簡單的解決方法是加顆電晶體做成 Trigger 供電與否的開關，在零件盒挖到一顆 2222A NPN 電晶體，也不管規格合不合適，測了再說：

改良版用電晶體 E 極接 Trigger， 可穩穩驅動 MOS 為 ESP 開發板供電，這次是真的成功了。在麵包板驗證完成，開始正式組裝。為求簡單，我直接把電阻、電晶體、光敏電阻焊在 MOS 模組上，讓它變身成光控開關。不算工錢，所有材料成本不超過 30 元，一舉解決我苦惱多時的閒置期間省電難題，非常值得。

接上 ESP 開發板到浴室實測，開發板電源如預期隨燈光開啟關閉，程式也都正確執行，通過驗收測試：

開燈檔感應測試

最後，是我最最關心的耗電問題，到底這個精簡版光控開關在關閉狀態下會消耗多少電呢？答案揭曉，只有 2μA! 我非常滿意。

耗電測試

測試過程發現一個已知問題，當亮度剛好介於開啟或開關臨界值，供電不穩可能導致 ESP 開發板當機。不過在浴室環境開燈關燈亮度差異極大，二者距離臨界值很遠，實務上發生機率不高，另一方面，就算當機，關燈再開 ESP 重啟後又是一條好漢。

休眠省電問題解決，下一步我想再簡化電子鐘程式，省略偵測亮度、反覆休眠喚醒，專心處理電子鐘顯示，或許再能再減少一些耗電，至於實際結果如何，未來再報告。

趕在最後一天，用今年最後一個土砲作品為 2021 劃上句點， 也祝大家新年快樂。

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