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Forum: Haus & Smart Home Akku für Sensor im Außenbereich


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Autor: Karls Q. (karlsquell)
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Hallo,

ich möchte eine kleine Messstation mit Kraft-, Temperatur-, 
Luftfeuchtigkeit- und Windsensor kabellos betreiben.
Das ganze soll in einen wasserdichten Kasten unterkommen.
Die Daten sollen mehrmals am Tag zu einem Empfänger gesendet werden.
Als Datenübertragung möchte ich mir Funk, Bluetooth und GSM vorbehalten.

Meine Frage ist, was man hier für Akkus nimmt? Da es ja im Außenbereich 
ist, sind die Teile ja allen Witterungseinflüssen, besonders 
Temperaturschwankungen ausgesetzt.
Kommen da 18650 Li-Ion Zellen in Frage?

Über den Energieverbrauch kann ich jetzt noch nichts sagen. Die Sensoren 
würde etwa einmal die Stunde abgefragt, bzw bei besonderen Ereignissen 
ein Interrupt ausgelöst. Die Daten würde nur etwa 1-2 mal täglich 
versendet.

Der Akku sollte mindestens einen Monat halten. (Ja ich weiß, dafür 
müsste man die genaue Stromaufnahme kennen. Diese Info sollte nur als 
Hinweis dienen.)

Gruß
Johannes

Autor: Udo S. (urschmitt)
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Karls Q. schrieb:
> Das ganze soll in einen wasserdichten Kasten unterkommen.

Kleiner Hinweis:
Wenn du Luftfeuchte messen willst darf der Kasten nicht luftdicht sein.
Besser ist es sowiso das Ganze Regen und Spritzwassergeschützt zu 
machen, aber so daß Luft durchstreichen kann, dann hat man auch kein 
Kondenswasserproblem.

Was machst du denn da mit einem Kraftsensor?

Karls Q. schrieb:
> Über den Energieverbrauch kann ich jetzt noch nichts sagen. Die Sensoren
> würde etwa einmal die Stunde abgefragt, bzw bei besonderen Ereignissen
> ein Interrupt ausgelöst. Die Daten würde nur etwa 1-2 mal täglich
> versendet.

Das klingt eigentlich so, daß man das ggf. auch mit einem Paar AA 
Batterien ein Jahr betreiben könnte. Dann könntest du dir den Aufwand 
mit Akku sparen und hättst nicht die Problematik von Kälte und Akku.

: Bearbeitet durch User
Autor: Jemand (Gast)
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Hallo

"Kommen da 18650 Li-Ion Zellen in Frage?"

Unter der Voraussetzung das der Akku nur mindestens einen Monat halten 
muss, kannst du eigentlich fast alles einsetzen - allerdings müsstest du 
dir schon den Energiebedarf grob ausrechnen (gar nicht so einfach) und 
den Akku entsprechen Dimensionieren.
Für die ganz kalte Jahreszeit wird eine zusätzliche Isolation nicht 
schaden aber dank deiner doch recht "freundlichen" Bedingungen nicht 
unbedingt notwendig sein (Nur mindestens ein Monat, seltenes senden sind 
echte Pluspunkte)

Insgesamt dürfte das aber unter den beschriebenen Bedingungen aber kein 
allzu großes Problem sein, eventuell ist eine Primärzelle (Batterie) 
sogar sinnvoll.

Autor: Karls Q. (karlsquell)
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Udo S. schrieb:
> Kleiner Hinweis:
> Wenn du Luftfeuchte messen willst darf der Kasten nicht luftdicht sein.

Das habe ich etwas ungenau beschrieben... natürlich wären die Sensoren 
kabelgebunden außerhalb des Gehäuses.


> Was machst du denn da mit einem Kraftsensor?

Der Kraftsensor bzw Wägezelle zeigt mir die verbleibende Futtermenge an 
:)


Angenommen ich würde mich für einen Li-Ion Akku entscheiden um den 
Wartungsintervall auch möglichst über einen Monat zu bekommen, hätte ich 
da noch ein paar Fragen.

1)Li-Ion Akkus verlieren mit der Kälte ihre Kapazität, da das Innenleben 
dann nicht mehr so "reaktionsfreudig" ist. Wäre aus diesem Gesichtspunkt 
ein anderer Akkutyp von Vorteil?

2)Eine Zelle hätte eine Nennspannung von 3,7V wodurch ein Boostregler 
benötigt würde, um auf eine Systemspannung von 5V zu kommen.
Sehe ich das richtigt, das der Step-Up die ganze Zeit arbeiten müsste, 
um Sensoren und µC zu versorgen, auch wenn diese im Sleep-Modus wären?!
Andernfalls könnte der µC nicht auf unplanmäßige Interrups reagieren.

Ist das so ein Standardfall weshalb es auch Booster mit einem sehr 
niedrigen Ruhestrom gibt? Oder wird das normalerweise anders gelöst?

Hatte schonmal an einen RTC gedacht, der den Booster von Zeit zu Zeit 
aufweckt, allerdings wäre so ein Reagieren auf Sensor-Interrupts nicht 
möglich, da der µC ja tot ist.

Gruß& Danke
Johannes

Autor: Johannes S. (jojos)
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Funklösung: 
https://forum-raspberrypi.de/forum/thread/41558-tino-batteriebetriebener-funksensor-weiterentwicklung/
Mit RFM95 und LoRa sind auch grosse Reichweiten drin, vielleicht reicht 
das?

Autor: Olaf (Gast)
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> 1)Li-Ion Akkus verlieren mit der Kälte ihre Kapazität, da das Innenleben
> dann nicht mehr so "reaktionsfreudig" ist. Wäre aus diesem Gesichtspunkt
> ein anderer Akkutyp von Vorteil?

Sie verlieren eher an Innenwiderstand als Kapazitaet. Das kann 
natuerlich bei bestimmten Anwendungen (z.B DSLR) bedeuten das man nur 
noch einen Teil der Kapazitaet nutzen kann, aber da du ja nur wenige mA 
oder weniger entnimmst sollte das vernachlaessigbar sein.
Mach dir eher Sorgen um Hitze. Uebliche Lithiumakkus sollten nicht 
heisser wie 60Grad werden und wenn du eine Dose hast wo im Sommer die 
Sonne knackig drauf scheint dann ist das schon moeglich.

> 2)Eine Zelle hätte eine Nennspannung von 3,7V wodurch ein Boostregler
> benötigt würde, um auf eine Systemspannung von 5V zu kommen.
> Sehe ich das richtigt, das der Step-Up die ganze Zeit arbeiten müsste,
> um Sensoren und µC zu versorgen, auch wenn diese im Sleep-Modus wären?!
> Andernfalls könnte der µC nicht auf unplanmäßige Interrups reagieren.

Wenn du so extrem veraltete Controller nimmst die nur mit 5V laufen, ja 
dann ist das so. Wenn du aber irgendwas mit BLE, Wlan oder aehnliches 
nutzt dann ist das alles 3V3 Technik. Ausserdem gibt es durchaus auch 
Schaltregler die mit wenigen Mikroampere auskommen auch wenn sie dauernd 
laufen.

Olaf

Autor: Wolfgang (Gast)
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Karls Q. schrieb:
> Die Daten sollen mehrmals am Tag zu einem Empfänger gesendet werden.
> Als Datenübertragung möchte ich mir Funk, Bluetooth und GSM vorbehalten.

Auch Bluetooth und GSM funktionieren per Funk.

Was meinst du damit genau und wie weit ist der Empfänger von der 
Messstation entfernt?
Wie sieht die Funkstecke geländemäßig aus (Bewuchs, Topographie)?

Autor: Wolfgang (Gast)
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p.s.
Hast du bei der Überlegung zur Funktechnik berücksichtigt, dass mit dem 
Aufbau des 5G Mobilfunknetzes in naher Zukunft mit Abschaltung des GSM 
Netzes zu rechnen ist?

Autor: Bauform B. (bauformb)
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Autor: Wolfgang (Gast)
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Olaf schrieb:
> ..., aber da du ja nur wenige mA oder weniger entnimmst sollte das
> vernachlaessigbar sein.

Da war u.a. die Rede von GSM. Bei einem SIM900 geht die Stromaufnahme 
beim Senden wohl auf 2000mA hoch. Unter "wenige" verstehe ich etwas 
anderes.
https://arduino-hannover.de/2014/04/20/mein-paket-ein-sim900-gsmgprs-shield/

Da ist der Innenwiderstand nicht mehr ganz egal.

Olaf schrieb:
>> 1)Li-Ion Akkus verlieren mit der Kälte ihre Kapazität, da das Innenleben
>> dann nicht mehr so "reaktionsfreudig" ist. Wäre aus diesem Gesichtspunkt
>> ein anderer Akkutyp von Vorteil?
>
> Sie verlieren eher an Innenwiderstand als Kapazitaet.

Übrigens gewinnen die Akkus bei Kälte eher an Innenwiderstand ;-)

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