Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP8266 Module mit Batterie betreiben - Strom sparen


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von Lwad (Gast)


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Hi Leute, bestimmt hat jemand hier Erfahrung damit, ich noch nicht:

Ich möchte einen Reed-Kontakt überwachen, der also entweder geschlossen 
oder offen ist (mit Magnet/ohne Magnet in der Nähe). Immer, wenn er 
seinen Zustand ändert (zufällig alle paar Stunden), will ich das mit 
einem ESP8266-Modul senden, ansonsten soll das Modul möglichst tief 
(stromsparend) schlafen.

Als Modul habe ich sowas hier im Auge: 
Ebay-Artikel Nr. 173055126600

aber es geht wahrscheinlich auch das kleinste Modul, Drähte anlöten und 
unbenötigte Sachen ablöten vom Board schreckt mich nicht.

Also was sagt Ihr - wie viele uA im sleep mode braucht man mindestens 
dafür und welches Modul am besten + ggf. wie umbauen?

von my2ct (Gast)


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Lwad schrieb:
> Also was sagt Ihr - wie viele uA im sleep mode braucht man mindestens
> dafür und welches Modul am besten + ggf. wie umbauen?

Du bist wahrlich nicht der erste, der auf die Idee kommt, den ESP8266 
mit Batterien zu betreiben. Mit "tief schlafen" als Stichwort liegst du 
schon richtig und wenn du "Deep Sleep" in die Suchmaschine deiner Wahl 
eintippelst, bekommst du da auch etliche Treffer.

Oder du guckst direkt hier im Forum, z.B.
Beitrag "ESP8266 + Deep Sleep"

von Lwad (Gast)


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ok, es geht mir auch weniger darum, wie ich diesen deep sleep mode 
einstelle, sondern wie viel Strom dann tatsächlich noch fließt auf dem 
Modul, durch Spannungswandler usw. - demzufolge sind evtl. andere Module 
besser geeignet als das da oben?

Was ich auch noch nicht weiß, ist, ob der in beide 
egeländerungsrichtungen "auchwachen kann, oder nur bei H_>L oder 
umgekehrt, und demzufolge, welchen sleep mode ich verwenden kann.

Hat jemand den Stom gemessen / wie sind Eure Erfahrungen?

von my2ct (Gast)


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Lwad schrieb:
> Hat jemand den Stom gemessen / wie sind Eure Erfahrungen?
Unter dem Stichwort "mailbox notifier" oder "mailbox sensor" findest du 
diverse Erfahrungsberichte.
Die oft vorhandene Power-LED solltest du besser entfernen ;-)
Wie sieht denn der Schaltplan von deinem Modul aus?

von Andre (Gast)


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Solche Boards haben meist einen höheren Stromverbrauch im Schlafmodus. 
Der integrierte Spannungsregler ist nicht auf wenig Ruhestrom ausgelegt 
und der UART-USB Wandler verbraucht auch ständig Strom.

Da kommst du besser mit z.B. einem ESP-12F und baust den Rest 
Stromsparend Drumherum. Und den USB-UART Wandler nur zum programmieren 
anstecken.

Wecken kannst du den ESP8266 auf Aktionen nur, indem du den ResetPin 
kurzzeitig auf Ground ziehst. Du musst dir also ein zusätzliche 
Schaltung zwischen dem Reedkontakt und dem ESP bauen.

von Klaus R. (klara)


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Lwad schrieb:
> Also was sagt Ihr - wie viele uA im sleep mode braucht man mindestens
> dafür

Mein D1 Mini verbraucht im DeepSleep wenn ich direkt über den +3,3 V - 
Pin einspeise 87 µA.

https://www.reichelt.de/d1-mini-esp8266-v3-0-d1-mini-p253978.html?search=D1+Mini
mfg klaus

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Lwad schrieb:
> Also was sagt Ihr - wie viele uA im sleep mode braucht man mindestens
> dafür und welches Modul am besten + ggf. wie umbauen?

http://stefanfrings.de/esp8266/index.html#wemosd1mini

Weiter unten steht noch mehr zum Thema.

von Joachim B. (jar)


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von Schlaumaier (Gast)


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Eine wichtigste Frage ist. Wie Zeitgenau muss der Sensor reagieren. ??

Sonst würde ich den ESP einfach schlafen legen ohne Schaltung. Nach 
einer Zeit X wacht er auf, guckt nach was Sache ist, reagiert wenn nötig 
und pennt weiter.

Bei der Rückmeldung für ein Fenster auf Kipp reichen 30 Sekunden.
Bei der Rückmeldung als Einbruchsalarm sind 30 Sekunden eine Ewigkeit.

Es kommt ergo auf das Projekt an.

von MaWin (Gast)


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Lwad schrieb:
> Also was sagt Ihr

WLAN (Dauerconnection) ist die blödeste Funkverbindung wenn man Strom 
sparen will weil man auf Batteriebetrieb Wert legt.

Obwohl, Autoakkus sind auch Batterien.

Such dir eine tauglichere Funkverbindung, machen 
Fernthermometerhersteller schliesslich auch.

von Joachim B. (jar)


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MaWin schrieb:
> WLAN (Dauerconnection) ist die blödeste Funkverbindung wenn man Strom
> sparen will weil man auf Batteriebetrieb Wert legt.

noch blöder ist es den wlan connect immer aufrecht zu erhalten!
Man darf auch mal abschalten!

Also deep sleep, wakeup, connect, Daten übertragen, disconnect, deep 
sleep!

von Schlaumaier (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> noch blöder ist es den wlan connect immer aufrecht zu erhalten!
> Man darf auch mal abschalten!

Das sollte doch jeder wissen der ein Handy hat. Funk frisst massig 
Strom.
inkl. GSM, WLAN, BT u.s.w.

von Sascha W. (sascha-w)


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@Lward

wenn du beide Zustandsänderungen erfassen willst, geht das bei Benutzung 
des Deepsleeps nur mit zusätzlicher externer Hardware.
Ich würde da vorschlagen mit einem CMOS was passendes zu basteln was bei 
Änderung am Schalter das komplette ESP-Modul ein und zeitgesteuert oder 
vom ESP ausgelöst wieder abschaltet. Den CMOS versorgst du direkt von 
der Batterie damit hast du keinen nennenswerten Ruhestromverbrauch. Hast 
du beim Reedkontakt noch die Wahl einen mit Umschaltkontakt zu nehmen? 
Hätte den Vorteil das man die Schaltung so gestalten könnte das in 
keinem Zustand unnötig Strom über einen Pullup/Pulldown fließen müsste.

Sascha

von Klaus R. (klara)


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Sascha W. schrieb:
> Ich würde da vorschlagen mit einem CMOS was passendes zu basteln was bei
> Änderung am Schalter das komplette ESP-Modul ein und zeitgesteuert oder
> vom ESP ausgelöst wieder abschaltet.

Ich hätte da vielleicht etwas. Ich suche auch nach einer Lösung die mir 
87 µA erspart und bin auf einen Timer gestoßen der Intervalle von 100 ms 
to 7200 s unterstützt und nur 35 nA benötigt.

https://www.ti.com/product/TPL5110?qgpn=tpl5110

Angehangen habe ich ein Auszug vom Datenblatt mit der externen 
Schaltung. Die passt genau für meine Zwecke. Ich habe nur kein Boost, 
sondern ein Stepdown.

Allerdings scheint es nicht so einfach zu sein den TPL5110 einzeln zu 
kaufen. Ein Breakboard kostet 10 €. Ich will aber nur ein IC, wenn es 
geht gleich 10 Stück.
Beitrag "TPL5110 Ultra Low Power Timer wo kaufen?"

mfg Klaus

von Helmut -. (dc3yc)


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Klaus R. schrieb:
> Ich will aber nur ein IC, wenn es
> geht gleich 10 Stück.

Dann gehe halt auf deinen Link, klicke auf "Order now" und scrolle dann 
herunter, bis du auf "Request samples" klicken kannst. Dann bekommst du 
welche!

: Bearbeitet durch User
von Apollo M. (Firma: @home) (majortom)


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Helmut -. schrieb:
> bis du auf "Request samples" klicken kannst. Dann bekommst du
> welche!

... das ist bei TI schon länger schwierig geworden, jeder Request muss 
von einem Marketing/Sales Boy approved werden, bin schon oft 
"durchgefallen", aber es hat auch schon wiederholt geklappt - auch beim 
TPL5110, dazu gibt es noch einen super duper mosfet switch.

von Helmut -. (dc3yc)


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Bei mir hat's bisher immer geklappt. Liegt vielleicht auch an der 
"Klitsche", bei der ich bin.

von Wolfgang (Gast)


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von Klaus R. (klara)


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Wolfgang schrieb:
> Wo hast du denn geguckt?
> 
https://www.digikey.de/product-detail/de/texas-instruments/TPL5110DDCR/296-47225-1-ND/7688235

Kann ich bei Digikey auch als Privater kaufen. Gibt es einen 
Mindestbetrag?
Früher waren dies die Hürden.
mfg Klaus

von Klaus R. (klara)


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Helmut -. schrieb:
> Bei mir hat's bisher immer geklappt. Liegt vielleicht auch an der
> "Klitsche", bei der ich bin.

Bis vor 10 Jahren habe ich auch so einige Samples von TI bekommen.
mfg Klaus

von Klaus R. (klara)


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Wolfgang schrieb:
> Beitrag "[Biete] Sammelbestellung de.Mouser.com 2020"

Muß ich mir merken.
Danke.
mfg Klaus

von Klaus R. (klara)


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Klaus R. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Wo hast du denn geguckt?
>>
> 
https://www.digikey.de/product-detail/de/texas-instruments/TPL5110DDCR/296-47225-1-ND/7688235
>
> Kann ich bei Digikey auch als Privater kaufen. Gibt es einen
> Mindestbetrag?
> Früher waren dies die Hürden.
> mfg Klaus

Mindestbestellwert 50 €, Porto 18 €.

Da ist Mouser günstiger. So weit ich mich erinnere hat Mouser auch einen 
Mindestbestellwert von 50 €, dafür fallen, so meine ich, keine 
Portokosten oder Zollgebühren an.

Interessant ist noch
https://www.develektro.com
Hier kann man als Privatperson Produkte von Farnell kaufen.

Mindestbestellwert 10 €, Porto 9 €.

mfg Klaus

von Gerald K. (geku)


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Ich betreibe meine ESP8266-01 Anwendung AL2G4 mit zwei Primärzellen.

Ich habe drei Varianten untersucht :

1.) 2x Li-SOCl2 AA-Zellen LS1500 parallel geschaltet (graue Kurve)

2.) 2x Alkali AA-Zellen in Serie geschaltet ohne 20F LIC (blaue Kurve)

3.) 2x Alkali AA-Zellen in Serie geschaltet mit 20F LIC (orange Kurve)

Testbedingung : 1 quittiertes Telegramm pro Stunde


Die Variante 1 kann über ein Jahr betrieben werden.
Die beiden LS1500 sind mit einer Schottky-Diode entkoppelt.

Die Variante 2 funktioniert 14 Tage. Dann wird das System instabil und 
endet mit einem hängen geblieben ESP8266.

Die Variante 3 funktioniert bis jetzt (163 Tage) einwandfrei.

Der ESP8266 wird nur für den Sende- und anschließenden Empfangsvorgang 
von  einem MSP430 über einen FET kurzzeitig angeschaltet.

Anmerkungen :
In den Varianten 2 u. 3 wären die Schottky-Diode nicht notwendig 
gewesen.

Zusätzlich sind bei allen Varianten 4x 100µF Mehrschichtkondensatoren 
vorhanden.

von Klaus R. (klara)


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Gerald K. schrieb:
> Der ESP8266 wird nur für den Sende- und anschließenden Empfangsvorgang
> von  einem MSP430 über einen FET kurzzeitig angeschaltet.

500 µA sind aber recht viel Strom für eine Ruhephase. Welchen MSP430 
nimmst Du als Timer? Welchen FET?
mfg klaus

von Gerald K. (geku)


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Klaus R. schrieb:
> 500 µA sind aber recht viel Strom für eine Ruhephase.

Ich verwende für meine Sensoren (Reedkontakte und PIR) Pullups.
Der LIC hat einem Ruhestrom. In der Zwischenzeit habe ich von den MSP430 
internen Pullups auf externe Pullups umgestellet (1MOhm) (Redesign: 
AL2G4-B)

Interessant wäre eine externe Lösung für den Timer. Dann kann man mit 
den Sleepmode 4 noch einiges an Strom einsparen.


Klaus R. schrieb:
> Welchen MSP430
> nimmst Du als Timer?

Ich verwende den TIMER1_A0 des MSP430G2553. Leider kann man damit 
keine Stunde erreichen, so muss in der Software die Zeit verlängert 
werden. Die Stunde ist die Überwachungszeit, ob der Melder noch lebt. 
Weiters lässt sich beim Aufwecken durch den internen Timer der Sleepmode 
4 nicht verwenden, da der Takt nicht abgeschaltet werden darf und so ist 
der Stromverbrauch auch etwas höher.

Klaus R. schrieb:
> Welchen FET?

Ich verwende den ZXM61N02F. Daher schalte ich den Ground vom ESP8266-1 
weg.

: Bearbeitet durch User
von Klaus R. (klara)


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Gerald K. schrieb:
> Ich verwende den TIMER1_A0 des MSP430G2553. Leider kann man damit
> keine Stunde erreichen, so muss in der Software die Zeit verlängert
> werden. Die Stunde ist die Überwachungszeit, ob der Melder noch lebt.
> Weiters lässt sich beim Aufwecken durch den internen Timer der Sleepmode
> 4 nicht verwenden, da der Takt nicht abgeschaltet werden darf und so ist
> der Stromverbrauch auch etwas höher.

Wenn Du den MSP430 nur als Timer einsetzt dann verstehe ich dies Konzept 
nicht so richtig.

Klaus R. schrieb:
> Mein D1 Mini verbraucht im DeepSleep wenn ich direkt über den +3,3 V -
> Pin einspeise 87 µA.
>
> https://www.reichelt.de/d1-mini-esp8266-v3-0-d1-mini-p253978.html?search=D1+Mini

Wie gesagt, mein D1 Mini ESP8266 braucht im DeepSleep 87 µA. Der 
DeepSleep kann bis 71 Minuten dauern. Es geht aber auch noch mehr.
https://thingpulse.com/max-deep-sleep-for-esp8266/
When I tried ESP.deepSleep(ESP.deepSleepMax()) with the max deep sleep 
value being around 3:46h the ESP8266 woke up after 3:25h. 

Aber ein D1 Mini Pro ESP8266 braucht schon 240 µA. Da muß man in der Tat 
schon aufpassen.

mfg Klaus

von Gerald K. (geku)


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Klaus R. schrieb:
> Wenn Du den MSP430 nur als Timer einsetzt dann verstehe ich dies Konzept
> nicht so richtig.

Damals hatte ich nur den ESP8266-01 zur Verfügung. Der hatte für meine 
Anwendung (2 Reedkontakte, PIR und ein Gehäusekontakt) zu wenig 
Eingänge.

Im Internet kursierte die Meldung, dass der ESP8266-01 Probleme bei 
Aufwecken hatte. So wollte ich den ESP durch einen anderen MC 
kontrollieren.
Da ich das AT Interface verwende gibt es keinen Softwareeingriff auf den 
ESP. Der ESP kann durch das eigene Programm sehr leicht in seinem 
Echtzeitverhalten für WLAN gestört werden. Bei fehlerhafter Verbindung 
wird der ESP neu gestartet.

Weiters wollte ich keinen Spannungswandler von den Primärzellen auf 5V 
einsetzten. Das Problem liegt in der Störstrahlung des Wandlers auf den 
ESP Funk. Auch verschlechtert sich mit einem Wandler der Wirkungsgrad.

Der MSP430 ist nicht nur ein "Timer", sondern übernimmt auch die 
Parametrisierung des ESP (z.B. Serveradresse, Serverport ... ).
Weiters ist er auch für die Filterung der Sensordaten zuständig.
Auch die Wiederholung von fehlerhaften Datenpakete (UPD), 
Versorgungsspannungsmessung gehen vom MSP aus.

Interessant ist welcher Betrieb kostengünstiger ist, 2x Alkali oder 2x 
LS14500? Der Aufwand fürs Tauschen der Zellen sollte auch berücksichtigt 
werden.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Klaus R. schrieb:
>> Kann ich bei Digikey auch als Privater kaufen. Gibt es einen
>> Mindestbetrag?
>> Früher waren dies die Hürden.
>> mfg Klaus
>
> Mindestbestellwert 50 €, Porto 18 €.

Falsch - inhaltlichen Erfassung einfacher Texte musst du noch mal üben:

"Kostenlose Lieferung nach Deutschland für Bestellungen im Wert von 50 
EUR oder mehr. Für Bestellungen im Wert von unter 50 EUR werden 
Versandkosten in Höhe von 18 EUR berechnet."
https://www.digikey.de/de/resources/local-support#FAQs7

von Klaus R. (klara)


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Wolfgang schrieb:
> Falsch - inhaltlichen Erfassung einfacher Texte musst du noch mal üben:

Danke. Gut das wir hier im Forum immer wieder hilfreiche Gäste haben.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User

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