Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP - gebrauchte Batterien leeren


von Olaf B. (obod0002)


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Hallo und schon einmal vielen Dank für die vielen interessanten 
Beiträge, die ich hier mitlesen durfte.

Ich traue mich nun mal, aktiv um Hilfe zu bitten.

Ich habe diverse Selbstbausensoren mit verschiedenen ESP Varianten.
Meist betrieben mit LiFePo4 Akkus, tw. mit Unterstützung einer kleinen 
Solarzelle.
Die Sensoren messen ein paar Umweltwerte, Bodenfeuchte und dergleichen.
So alle 20min laden sie die Daten per WiFi hoch.

Da ich zu viele Mignon Batterien habe, die in anderen Geräten nicht mehr 
nutzbar sind, dachte ich mir, ich könnte die in einem der Sensoren so 
richtig "auslutschen".

Also einen kleinen StepUp-Wandler, bspw. einen ab 0,5 oder 0,8Volt ( bei 
zwei Batterien wären das ja ungefähr 0,4V Restspannung je Batterie. 0,4V 
je Zelle, illusorisch wie ich vermute, aber alles unter 1V ist besser 
als das was ich jetzt nutze).

Problem nur: diese StepUp-Wandler liefern ja keine 400mA die der ESP 
braucht wenn WiFi sendet.

Also einen kleinen Pufferkondensator .. nur .. ich bekomm' die 
Berechnung einfach nicht hin ..
Könnt' ihr helfen?

Ich hätte folgende Werte:
der StepUp liefert 3,3V, beworben mit diesen Werten:
1,0V - 30 mA
1,2V - 60 mA
1,5V - 110 mA
2,0V - 250 mA
2,5V - 250 mA

der ESP läuft so bis runter auf etwa 2,5V

nehme ich an, der ESP braucht zum Senden 400mA für 0,1ms

Wie komme ich auf einen sinnvollen Wert für einen Pufferkondensators?

: Bearbeitet durch User
von Alter Hund (Gast)


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>><((((*>

von Dietrich L. (dietrichl)


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Olaf B. schrieb:
> Wie komme ich auf einen sinnvollen Wert für einen Pufferkondensators?

C = Q / U = I x t / ΔU

Dabei ist I der Strom, t die Zeit, in der der Strom fließt und ΔU die 
Spannungsänderung, die der Verbraucher erlaubt.

von Harald W. (wilhelms)


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Olaf B. schrieb:

> Da ich zu viele Mignon Batterien habe, die in anderen Geräten nicht mehr
> nutzbar sind, dachte ich mir, ich könnte die in einem der Sensoren so
> richtig "auslutschen".

"Auslutschen" unter 1V macht wenig Sinn. Dann enthalten die Zellen
weniger als 10% der ursprünglich entnehmbaren Energie. Die reichlich
im Netz gezeigten "Ewigen Blinker" sind ein nettes Spielzeug, mehr
aber nicht.

von Martin (Gast)


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> Also einen kleinen Pufferkondensator ...

Vor kurzem gab es einen Thread, in dem eine Userin einen ESP8266 drei 
Mignons mit einem 50 F Kondensator gepuffert hat. Einfach mal danach 
suchen.

von Harald W. (wilhelms)


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Martin schrieb:

> mit einem 50 F Kondensator gepuffert

Bei diesen Doppelschichtkondensatoren muss man aufpassen:
Es gibt sie mit sehr unterschiedlichen Innenwiderständen.

Beitrag #6985516 wurde von einem Moderator gelöscht.
von N. B. (charlie_russell)


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Bist nicht der erste mit dieser Idee:
https://web.archive.org/web/20160218003822/http://batteriser.com/

Völlig überrraschend war das ein flop und die Firma aufgelöst ...
Gibt aber noch die schönen Artikel von den alt eingessenen Zeitungen 
(z.B. Welt):
https://www.welt.de/wissenschaft/article142416810/So-sollen-Batterien-acht-Mal-laenger-halten.html

von Kathys J. (Firma: GMEDIA) (john12)


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Bist nicht der erste mit dieser Idee:
https://web.archive.org/web/20160218003822/http://batteriser.com/

Völlig überrraschend war das ein flop und die Firma aufgelöst ...
Gibt aber noch die schönen Artikel von den alt eingessenen Zeitungen
(z.B. Welt):
https://www.welt.de/wissenschaft/article142416810/So-sollen-Batterien-acht-Mal-laenger-halten.html 
https://drift-hunters.io

von Axel R. (axlr)


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47.000µF reichen sicher.
geht bis 4.5V,
ungepolt
ca.100mR ESR
Gibt es auch in kleiner
https://www.digikey.de/de/products/detail/kyocera-avx/BZ054B473ZNBIN/9948331
Die sind genau dafür (eigentlich für GSM-Module an Lipo-Zellen).

von Olaf B. (obod0002)


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Dietrich L. schrieb:
> C = Q / U = I x t / ΔU

Danke, auch für die weiteren hilfreichen Beiträge.

Dann nehme ich also bei angenommenen 2x 1V Restspannung und simultaner 
Ladung/Entladung:

C = (0,4-0,25) x 0,0001s / 0,8V = 0,00001875 F = ~19µF

Mit 'nem 47µF ElKo aus der Schublade bin ich also gut dabei und wäre das 
sogar noch bei angenommener halber nominaler Zellspannung (2x 0,75V)?

von Flundi (Gast)


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Mit genug Batterien in Reihe und einem Step-Up Wandler ist das gut 
möglich. Kondensator würde ich einfach ausprobieren. Klar, viel Energie 
kommt nicht mehr raus. Aber was ich problematischer finde ist, dass von 
den Batterien garantiert welche auslaufen werden.

von Harri (Gast)


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Moin,

die Idee mit dem Step-Up zur Nutzung der Restenergie hatte ich auch, 
allerdings für Sensoren mit 5 mA (für 1 sec Sendezeit, dann 1 Minute 
runter auf 2 uA Standby-Stromaufnahme) statt 400mA. Klappte nicht, weil 
der Ruhestrom der step-Ups bei min. 50-100 uA lag und die Batterie 
alleine deswegen in ein paar Tagen leer gewesen wäre.


> So alle 20min laden sie die Daten per WiFi hoch.
...
> nehme ich an, der ESP braucht zum Senden 400mA für 0,1ms

Meine ESP8266 (an 18650er Li-Ion) mit ESPeasy drauf brauchen knappe 
15-20sec bis sie im Fritzbox-WLAN authentifiziert sind und ihre 
Nachricht per MQTT rausgehauen haben. Wie kriegst du das in 1 sec hin?

Probier doch mal 3-4 Baterien in Reihe mit einem low-power LDO-Regler. 
Die MCP1700 sind mit nur 2 uA Stromverbrauch für sich selbst angegeben.
Allerdings mit max. 200mA zu knapp für einen ESP8266 - auch wenn viele 
Anleitungen im Internet diesen Regler vorschlagen und es oft trotzdem 
funzt. So einen Regler mit 50 F (nicht uF!) am Ausgang zu betreiben hab 
ich aber noch nicht ausprobiert.

von Gerald K. (geku)


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Martin schrieb:
> Vor kurzem gab es einen Thread, in dem eine Userin einen ESP8266 drei
> Mignons mit einem 50 F Kondensator gepuffert hat. Einfach mal danach
> suchen.

Beitrag "Re: Bauteilsuche? Stepup um 1,5V Batterien leer zu lutschen?"

von Olaf B. (obod0002)


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Harri schrieb:
> Meine ESP8266 (an 18650er Li-Ion) mit ESPeasy drauf brauchen knappe
> 15-20sec bis sie im Fritzbox-WLAN authentifiziert sind und ihre
> Nachricht per MQTT rausgehauen haben

Ich versuche am Wochenende nach den Logs zu schauen.
Ich mag ESPEasy sehr gerne, allerdings nutze ich das "nur" für Zwecke, 
die nicht auf kleine Batterien angewiesen sind.
Die anderen Sensoren nutzen über Arduino.CC zusammengestellten Code.

von Olaf B. (obod0002)


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Harri schrieb:
> Probier doch mal 3-4 Baterien in Reihe mit einem low-power LDO-Regler

das funktioniert leider nicht adhoc, da ich alte Gehäuse von defekten 
Sensoren nutze und somit nur einen sehr begrenzten Platz zur Verfügung 
habe.
Ist aber definitiv eine Überlegung wert, wenn ich einen neuen Sensor 
aufbaue.

von Harald W. (wilhelms)


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Martin schrieb im Beitrag #6985516:

>>> mit einem 50 F Kondensator gepuffert
>>
>> Bei diesen Doppelschichtkondensatoren muss man aufpassen:
>> Es gibt sie mit sehr unterschiedlichen Innenwiderständen.
>
> Danach hat kein Mensch gefragt. Einfach den Thread suchen & durchlesen,
> Opa.

Du meinst, der TE sucht eine nicht funktionierende Schaltung?

von Stefan F. (Gast)


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Olaf B. schrieb:
> Da ich zu viele Mignon Batterien habe, die in anderen Geräten nicht mehr
> nutzbar sind, dachte ich mir, ich könnte die in einem der Sensoren so
> richtig "auslutschen".

Nicht schon wieder. Täglich grüßt das Murmeltiert.

Meine immer noch Finale Antwort dazu: Es lohnt sich nicht.

Wenn man allzu fette Kondensatoren parallel zur Batterie schaltet, dass 
bekommst du alleine schon durch dessen Leckstrom mehr Verluste, als du 
zum Schluss heraus "auslutschen" kannst. Ach - und der Wandler hat 
natürlich auch Verluste.

von Wendels B. (wendelsberg)


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Am meisten wuerde mich das Wechseln aller 2 Tage nerven.

von Olaf B. (obod0002)


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Harri schrieb:
> Meine ESP8266 (an 18650er Li-Ion) mit ESPeasy drauf brauchen knappe
> 15-20sec bis sie im Fritzbox-WLAN authentifiziert sind und ihre
> Nachricht per MQTT rausgehauen haben. Wie kriegst du das in 1 sec hin?
1
ESP32 nach Hardware-Reset ->
2
-> Aktivieren Interrupt für Windmessung
3
-> Grund für Aufwachen bestimmen
4
-> WiFi an
5
-> Daten von Sensor BME280 lesen
6
-> Uhrzeit/Datum von Echtzeituhr via FritzBox beziehen
7
-> 5 Elemente nach ThingSpeak hochladen
8
-> Interrupt für Windmessung deaktivieren
9
-> WiFi deaktivieren
10
-> Schlafen gehen

=> ~ 2 Sekunden
1
18:57:39.026 -> ets Jun  8 2016 00:22:57
2
18:57:39.026 -> 
3
18:57:39.026 -> rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
4
18:57:39.026 -> configsip: 0, SPIWP:0xee
5
18:57:39.026 -> clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
6
18:57:39.026 -> mode:DIO, clock div:1
7
18:57:39.026 -> load:0x3fff0018,len:4
8
18:57:39.026 -> load:0x3fff001c,len:1216
9
18:57:39.026 -> ho 0 tail 12 room 4
10
18:57:39.026 -> load:0x40078000,len:9720
11
18:57:39.026 -> ho 0 tail 12 room 4
12
18:57:39.026 -> load:0x40080400,len:6352
13
18:57:39.026 -> entry 0x400806b8
14
18:57:39.239 -> Wakeup was not caused by deep sleep
15
18:57:39.239 -> vor WiFi=33
16
18:57:40.731 -> Upload ThingSpeak erfolgreich
17
18:57:41.029 -> schlafen..

Da sind noch diverse Waits von mehreren Hundert Millisekunden drin um 
sicherzugehen, daß die vorhergehenden Aktionen erfolgreich waren. Mit 
aufwendigerer Programmierung (Abfangen Fehlerzustände) ist da noch was 
drin.

Der BME-Sensor wird auch gelesen NACHDEM das WiFi schon eingschaltet 
wurde ..

Verbesserungsmöglichkeiten über Verbesserungsmöglichkeiten .. :-)

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Eine feste IP Adresse soll bei einigen Routern erheblich Zeit einsparen.

von Olaf B. (obod0002)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Eine feste IP Adresse soll bei einigen Routern erheblich Zeit einsparen.

definitiv, bei ESPs gilt es
1
das WiFi möglichst sicher und beim ersten Versuch zu verbinden (ein kleines Delay kann bereits diverse Sekunden einsparen)
2
Retries vernünftig zu behandeln (ist Router oder Internet eine gewisse Zeit mal nicht verfügbar: Daten im ESP zwischenspeichern und später hochladen - sonst ist die Batterie beim einmaligen Versuch Daten hochzuladen bereits leer)
3
die WiFi Zeit möglichst kurz halten
4
bestenfalls in WiFi-Zeiten nebenbei noch was "Anderes" erledigen
5
Überlegen, was man wirklich braucht (Messung alle 20min, ok, aber brauche ich dauerhaft wirklich alle Daten SOFORT im Internet? Lasse ich nur jede 2. Messung die Daten hochladen, habe ich den Stromverbrauch DEUTLICH gesenkt! Da komm' ich vermutlich mit keiner noch so guten Programmierung überhaupt nur in die Nähe). In den Nacht- oder Arbeitszeiten ist's noch einfacher Energie zu sparen. Klar, geht nicht bei allen Anwendungen.
6
...

Das Ganze soll ja nicht in Arbeit ausarten, sondern Spaß bringen, 
herausfordernd sein und vllt auch noch einen Sinn haben ;-)

Das Hochladen nach ThingSpeak oben "kostet" mich übrigens die Hälfte der 
online-Zeit. Wenn ich die Daten also auf der eh' verbundenen FritzBox 
zwischenspeichern würde ..

: Bearbeitet durch User
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