Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP32 Batteriebetrieb für Temp- & Feuchtigkeitsensoren


von Qaldak (Gast)


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Hallo Forum

Zu meinem Projekt: Mit einem ESP32 will ich Bodentemperatur und 
Bodenfeuchtigkeit messen und die Daten via WiFi / MQTT weitersenden. Das 
ganze soll batteriebetrieben funktionieren (in Zukunft inkl Solar). Nach 
einer erfolgreichen Messung wird das Board in den Deep Sleep versetzt.

Leider funktioniert der Batteriebetrieb nicht wie gewünscht. Anfangs 
lief der 18650 Akku ca. 4 Tage. Dann war fertig. Da war aber nur der 
Temperatursensor dran.
Nun habe ich zusätzlich den Sensor für die Bodenfeuchtigkeit 
drangehängt. Für die Optimierung der Akku-Laufzeit habe ich noch ein 
Step Up-Modul (für 3,3v) dazwischengehängt.
Meine Erwartung war, dass der Akku nun länger hält.

Aktuelles Verhalten: sobald ich meinen Akku reinhänge, startet das Board 
(LED leuchtet stark). Schon wenige Sekunden später wird das Leuchten 
immer schwächer und der Controller stellt schliesslich ab. Es reicht 
nicht für den gewünschten Messungs-Durchlauf.

Wenn ich mit dem Multimeter messe, liefert die Batterie nicht die 
gewünschten 3,3v sondern bspw. nur noch 1,3v. Der Step Up erhöht zwar 
auf 2,3v, aber das reicht natürlich nicht. Bevor ich den Akku 
reinhängte, war's der Akku voll (ca. 3,6v).


Meine Komponenten:
- ESP32 Wroom
- Widerstand 4,7 kOhm
- Temperatursensor DS18B20
- Bodensensor
- Step Up
- 1 Akku 18650 3,7v

Den Strom zum Board liefere via Vin-Pin.

Habe auch mit einem zweiten Akku getestet, Ergebnis war dasselbe.

Hat jemand einen Input dazu? Habe ich das Step Up falsch verstanden? 
Sollte ich den Strom nicht via Vin-Pin liefern? Oder verwende ich den 
falschen oder zuwenig Akku?

Im Bereich Akku bin ich ein Newbie und daher dankbar für eure Inputs.

von Qaldak (Gast)


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von Stefan F. (Gast)


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Qaldak schrieb:
> Bevor ich den Akku
> reinhängte, war's der Akku voll (ca. 3,6v).

Lade den mal richtig auf. Ein Voller Lithium Akku hat knapp über 4 Volt.

von Markus (Gast)


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4,2V

von Stefan F. (Gast)


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Mit der Beschreibung deines Spannungswandlers ist etwas faul. Das ist 
ganz sicher kein Step-Up Wandler, sondern ein linearer Spannungsregler 
auf 3,3V. leider fehlt eine glaubhafte Angabe zu nötigen 
Eingangsspannung und so klein wie der ist liefert er vermutlich auch 
nicht genug Strom.

Verwende einen Low-Drop Regler mit 3,3V Ausgangsspannung und mindestens 
500mA Belastbarkeit.

So ein Regler ist übrigens auf deinem ESP Board bereits drauf. Du kannst 
dessen Vin Anschluss direkt an die Batterie anschließen.

Das Board eignet sich für Batteriebtrieb nicht gut, weil die 
Ruhestromaufnahme (im Deep Sleep) bereits einige mA beträgt. Besser geht 
das mit LiFePo4 Akku und einem "nackten" ESP32 Modul ohne Schnickschnack 
drumherum.

von Roger K. (qaldak)


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Stefanus F. schrieb:
> So ein Regler ist übrigens auf deinem ESP Board bereits drauf. Du kannst
> dessen Vin Anschluss direkt an die Batterie anschließen.

Dachte, der Vin zieht so viel wie möglich. Aber wenn der Vin Anschluss 
das bereits regelt, dann brauche ich ja effektiv keinen Wandler. 
Bräuchte ich den auch nicht bei einem "nackten" ESP?

Stefanus F. schrieb:
> Das Board eignet sich für Batteriebtrieb nicht gut, weil die
> Ruhestromaufnahme (im Deep Sleep) bereits einige mA beträgt. Besser geht
> das mit LiFePo4 Akku und einem "nackten" ESP32 Modul ohne Schnickschnack
> drumherum.

Meinst du sowas?
https://www.bastelgarage.ch/esp8266-esp32/esp-boards/esp32-esp-wroom-32

Könnte sonst auch auf ESP8266 wechseln, z.B. Wemos D1 mini oder auch ein 
"nackter":
https://www.banggood.com/ESP8266-ESP-12E-Remote-Serial-Port-WIFI-Transceiver-Wireless-Module-p-980984.html?rmmds=myorder&cur_warehouse=CN

von Stefan F. (Gast)


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Roger K. schrieb:
> Dachte, der Vin zieht so viel wie möglich.

Wo hast du diese Info denn her und was genau soll das bedeuten?

"zieht so viel wie möglich" macht bei mir nur ein Kurzschluss.

> Bräuchte ich den auch nicht bei einem "nackten" ESP?

Der Chip ist für maximal 3,6V ausgelegt, was zu einem LifePo4 Akku 
passt. Aber ein voller LiIo Akku hat 4,2 oder 4,3 Volt, also zu viel.

Dann brauchst einen Spannungsregler, der zusätzlich Strom verbraucht und 
ein paar hundert Millivolt Verluste mit sich bringt. Zum Beispiel einen 
HT7833.

von Roger K. (qaldak)


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Damit meinte ich, dass beim Vin-Anschluss vom Akku bspw. 3,7v verbraucht 
wird, obwohl das Board nur 3,3v benötigt, und so die Akku-Laufzeit 
reduziert wird.
Weiss nicht mehr, wie ich darauf kam. Evtl. auch was falsch verstanden.

von Stefan F. (Gast)


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Man kann nicht Volt verbrauchen, sondern nur Leistung (in Watt).

Der Spannungsregler reduziert die Spannung der Batterie auf 3,3V, indem 
er einen Teil der gelieferten Energie verheizt.

Wenn der ESP zum Beispiel 200mA aufnimmt und die Batterie 4V hat und der 
ESP 3,3V bekommt, dann verheizt der Spannungsregler:

(4V - 3,3V) * 0,2A = 0,07 Watt

Wenn der Mikrocontroller fast keinen Strom aufnimmt, wird auch fast 
keine Energie verheizt.

von Roger K. (qaldak)


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Danke für die Inputs.
Ich werde also mal den Wandler ausbauen und mir ein schlankeres Board, 
sowie einen besseren Akku besorgen.

von Gnorm (Gast)


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Vergiss einfach den Akkubetrieb mit ESPxxx. Die verbrauchen viel zu viel 
Strom. Rechne es einfach mal mit den mAh des Akkus und deiner geplanten 
Betriebsweise durch.

von Roger K. (qaldak)


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Gnorm schrieb:
> Vergiss einfach den Akkubetrieb mit ESPxxx. Die verbrauchen viel zu viel
> Strom. Rechne es einfach mal mit den mAh des Akkus und deiner geplanten
> Betriebsweise durch.

In einem nächsten Schritt wird das Ganze noch mit Solarpanel ergänzt. 
Dann wird der Akku nur noch zwischenzeitlich gebraucht resp fortlaufend 
geladen. Damit wird es ja wohl schon machbar sein, das Teil kabellos zu 
betreiben.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

kannst als Abschärtzung nehmen: ESP8266-12, BME280, LH1750.
Messung alle 5 Minuten, mit LiFePO4 600mAh Laufzeit ca. 3 Wochen.
Steht hier so schon Monate auf dem Balkon, da ist der Weg zum 
Akkuwechsel nicht weit. ;)

Gruß aus Berlin
Michael

von Roger K. (qaldak)


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Michael U. schrieb:
> Laufzeit ca. 3 Wochen.
Mind. sowas möchte ich mit Akku auch erreichen. Oder noch mehr.;-)

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Roger K. schrieb:
> Michael U. schrieb:
>> Laufzeit ca. 3 Wochen.
> Mind. sowas möchte ich mit Akku auch erreichen. Oder noch mehr.;-)

naja, der 600mAh China-Akku ist Größe AA, ich habe zwar auch 18650 als 
LiFePO4 1500mAh hier, die passen aber nicht ohne Tricks in das 
vorhandenen Sensorgehäuse... Damit sollte ohne Änderung dann schon 6-8 
Wochen drin sein.
Über Solarladung habe ich nur kurz nachgedacht, macht hier wenig Sinn, 
soweit weg ist der Balkon ja nicht.
Der ESP32 könnte evtl. noch etwas besser dabei wegkommen, ich baue aber 
nicht um...

Gruß aus Berlin
Michael

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