Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromverbauch ESP12


von P. F. (pfuhsy)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne folgendes Projekt umsetzten, es sind dabei aber noch so 
einige Hürden zu meistern. Ich hab eine Regenwasserzisterne dessen 
Wasserstand ich von oben per Ultraschallsensor HC-SR04 messen möchte. 
Dazu habe ich das ESP12-Modul mit der ESPEasy-Firmware bespielt und 
konfiguiert. Die Kombi der beiden Module klappt ganz gut und ich 
verbinde sogar mit einem MQTT-Broker. Jetzt will ich das Ganze per 
Batterie betreiben und habe rechnerisch ca. 180 Tage ermittelt, mir zu 
wenig. Ziel ist min. 1 Jahr und länger mit 2x AA Batterien. Es gibt 
dabei noch folgende Probleme:

1. Das Modul hat einen 32bit Counter für den Deepsleep (siehe 
https://www.letscontrolit.com/wiki/index.php?title=SleepMode) und damit 
erreiche ich nur max. 71min. Er braucht ca. 15s zum Hochfahren, Anmelden 
ans WLAN und Übertragung der ersten Werte. Das wären ca. 20 mal am Tag 
für 15s = 300s pro Tag. Siehe Excel.

Kann ich die Zeit vom Deepsleep verlägern ohne einen zusätzlichen 
Controller einzubauen ? Sonst müsste ich ihn ja auch mit einer kleinen 
Software füttern. Mal angenommen ich würde einen ATTiny verwenden der 
den Deepsleep verlängert komme ich zu Problem Nr. 2:

2. Ich verwende den StepUp-Regler MAX1674 da er einer der wenigen ist, 
der den notwenigen Strom für das Modul bereit stellen kann. Bei dem Teil 
ist das aber so, dass der Pin "Shutdown" nur die Wandlung im Chip 
abschaltet und die Spannung die von der Batterie kommt damit einfach zu 
den Verbraucher durchschaltet. Damit bekommen der ESP und HC-SR04 
trotzdem noch etwas Sapnnung was wieder zu einen kleinen Stromfluss 
führt, der mir die Batterie noch schneller leer saugt. Ich weiß den 
genauen Wert nicht mehr, jedoch hab ich das mit nem Osszi nachgemssen 
(0,1ohm Shunt). Natürlich könnte ich auch den ATTiny dafür verwenden um 
die gesamten Elektronik einfach per MOSFET abzuschalten, womit wir aber 
beim Thema zusätzlichen HW-, und SW-Aufwand wären.

Ich wollte nur eine kleine handliche Elektronik mit 
Batterie-Stepup-HC/ESP und den ESP einmal mit der fertigen 
ESPEasy-Firmware flashen, fertig. So ein "riesen" Aufwand will ich gar 
nicht. Hat jemand eine Idee wie man das einfacher umsetzten kann ?

Gruss

von Karl M. (Gast)


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Such mal hier im Forum, was wurde schon alles vor ca. 4 Wochen 
besprochen.

Ich denke, im Ganzen nicht zu schaffen.

von P. F. (pfuhsy)


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Wonach ?

von Arno (Gast)


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Wenn du nicht auf LiPo umstellen willst:

Nimm einen ATTiny und einen L6920-Spannungsregler. Damit kannst du den 
ESP12 auch versorgen (habe ich so laufen) und den kannst du komplett 
abschalten (typ. 9µA Standby laut Datenblatt). Keine Ahnung, wie tief du 
den ATTiny drücken kannst, solange noch ein Taktgeber läuft...

Allerdings halte ich deine Annahme für recht optimistisch - ich messe 
eher 150mA...

Trotzdem kann es reichen, wenn du eher 2x als 20x pro Tag senden kannst.

MfG, Arno

von Stromspardose (Gast)


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P. F. schrieb:
> Das Modul hat einen 32bit Counter für den Deepsleep (siehe
> https://www.letscontrolit.com/wiki/index.php?title=SleepMode) und damit
> erreiche ich nur max. 71min. Er braucht ca. 15s zum Hochfahren, Anmelden
> ans WLAN und Übertragung der ersten Werte. Das wären ca. 20 mal am Tag
> für 15s = 300s pro Tag. Siehe Excel.

Mein Ansatz wäre:

60 Minuten Deep-Sleep.
Beim Aufwachen: WLan AUS lassen, Sensor abfragen, mit letztem Sensorwert 
aus RTC-Speicher vergleichen.

Wenn Änderung > x% : Wlan an, Messwert senden und in den RTC-Speicher.

Zurück in den Deep sleep.

So kommst du je nach Regenmenge auf "23 Mal am Tag für <0.5 Sekunden 
aktiv bei geringem Stromverbrauch ohne Funk" + "1 Mal für 15 Sekunden 
aktiv bei vollem Stromverbrauch".

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Stromspardose schrieb:
> So kommst du je nach Regenmenge auf "23 Mal am Tag für <0.5 Sekunden
> aktiv bei geringem Stromverbrauch ohne Funk" + "1 Mal für 15 Sekunden
> aktiv bei vollem Stromverbrauch".

Wenn die Meßzeit länger ist, macht das so Sinn. Kostet ja jeweils einen 
Neustart sonst bekommt man das WLAN auf dem ESP8266 ja nicht wirklich 
aus.
Ansonsten brauhct der ESP8266 hier unter 3s für Booten, BME280 abfragen, 
LH1750 abfragen, WLAN connect (feste IP, kein DHCP), MQTT-connect und 
schicken der Werte + Akkuspannung.
Mit LiFePO4 China-Akku AA /600mAh? läuft das bei Messung alle 5 Minuten 
rund 3 Wochen. Mir reicht das so, weil der Sensor auf dem Balkon steht 
und Akku wechseln keine 2 Minuten dauert...
Solar macht hier auf Grund der Lage und der nötigen größe der Solarzelle 
keinen Sinn.
LiFePO4 kann man aber mit Rückstromdiode und Spannungsbegrenzung auf 
3,4V recht rigiros an Solarzellen hängen. Die Solarlampen wo die Akkus 
drin sind, machen es noch primitiver.

Gruß aus Berlin
Michael

von Stefan F. (Gast)


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P. F. schrieb:
> Kann ich die Zeit vom Deepsleep verlägern ohne einen zusätzlichen
> Controller einzubauen?

Nein 71 Minuten sind das Maximum. Aber du kannst vor dem Einschlafen 
festlegen, ob er beim nächsten Aufwecken mit oder ohne WLAN starten 
soll. Du könntest ihn 23 mal nach 60 Minuten ohne WLAN aufwecken und 
direkt wieder schlafen legen. Nur beim 24. mal lässt du ihn mit WLAN 
aufwachen und arbeiten.

Für deinen Ansatz mit dem ATtiny als Timer brauchst du einen 
Spannungswandler, der sich komplett abschalten lässt. Zur Not kannst du 
das mit einem MOSFET realisieren. Dabei könnte allerdings der hohe 
Einschaltstrom des Spannungswandlers stören (Spannung sackt kurz ab).

Wenn du vier AA Zellen zur Spannungsversorgung verwendest, wird es 
wesentlich einfacher: http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#akkus

von Wolfgang (Gast)


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Michael U. schrieb:
> Mit LiFePO4 China-Akku AA /600mAh? läuft das bei Messung alle 5 Minuten
> rund 3 Wochen. Mir reicht das so, weil der Sensor auf dem Balkon steht
> und Akku wechseln keine 2 Minuten dauert...
> Solar macht hier auf Grund der Lage und der nötigen größe der Solarzelle
> keinen Sinn.

Das bedeutet eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von 4mW.
Eine frei stehende, fest montierte Solarzelle müsste dafür eine Fläche 
in der Größenordnung von 2 cm² besitzen (zzgl. Ladeverluste).

Liegt dein Balkon im Keller oder warum soll das nicht sinnvoll per 
Solarbetrieb funktionieren?

von Fabela (Gast)


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Stefanus F. schrieb:

> Wenn du vier AA Zellen zur Spannungsversorgung verwendest, wird es
> wesentlich einfacher ...

Er kann auch eine Autobatterie nehmen. Hält noch länger.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Wolfgang schrieb:
> Liegt dein Balkon im Keller oder warum soll das nicht sinnvoll per
> Solarbetrieb funktionieren?

Weil der Weg zum Sensor nicht weit ist. Weil das Sensorgehäuse einfach 
so auf dem Balkonboden steht. Weil...
Eben darum. ;-)

Gruß aus Berlin
michael

von P. F. (pfuhsy)


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Stefanus F. schrieb:
> Nein 71 Minuten sind das Maximum. Aber du kannst vor dem Einschlafen
> festlegen, ob er beim nächsten Aufwecken mit oder ohne WLAN starten
> soll. Du könntest ihn 23 mal nach 60 Minuten ohne WLAN aufwecken und
> direkt wieder schlafen legen. Nur beim 24. mal lässt du ihn mit WLAN
> aufwachen und arbeiten.

Das klingt alles sehr gut. Wie kann ich das mit der ESPEasy-Firmware 
realisieren ?

Michael U. schrieb:
> LiFePO4 kann man aber mit Rückstromdiode und Spannungsbegrenzung auf
> 3,4V recht rigiros an Solarzellen hängen. Die Solarlampen wo die Akkus
> drin sind, machen es noch primitiver.

Meine Vermutung ist, je "primitiver" die Ladung der Akkus ist, desto 
schneller geben die ihren Geist auf. Damit ist mir dann am Ende auch 
nicht geholfen.

Stefanus F. schrieb:
> Dabei könnte allerdings der hohe
> Einschaltstrom des Spannungswandlers stören (Spannung sackt kurz ab).

Ich hatte mit den Oszi mit 330µF Kondensator sogar einen 
Spannungseinbruch von ca. 1,5V gemessen, bei 3,3V Ausgangspg. des 
Reglers. Damit startet der ESP gar nicht erst. Bei 2x 1000µF sieht das 
zwar deutlich besser aus, einbrechen tut sie trotzdem noch um etwa 0,5V.

von Stefan F. (Gast)


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P. F. schrieb:
> Wie kann ich das mit der ESPEasy-Firmware realisieren ?

Keine Ahnung, die kenne ich nicht.

von P. F. (pfuhsy)


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Stefanus F. schrieb:
> Keine Ahnung, die kenne ich nicht.

Aso, ich dachte du hättest schon Erfahrung damit. Ich vermutet so eine 
"Logik" lässt sich nicht damit realisieren.

Wie ich das aus den anderen Beiträgen lesen kann, werde ich ohne 
zusätzliche Aufwände, in HW und SW, nichts ans Ziel kommen.

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