Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP32 / PI-Zero Steuerung über LTE & Telegram Bot


von Klaus E. (klause_123)


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Hallo Zusammen,

meine bisherigen Erfahrungen im Bereich Mikrocontroller haben sich auf 
das Nachbauen und anpassen bestehender Projekte (ESP32-CAM  Pi  PiZero 
/ Rock64) beschränkt, für mein neustes Projekt gibt es leider nichts von 
der Stange.

Gegebenheiten:
Kein Strom
Kein Wifi
Alle 2-3 Monate vor Ort
12V 20Ah Blei Akku mit Tiefenentladungsschutz
LTE Empfang vorhanden

Option:
Einspeisung PV Modul

Oberstes Ziel ist es remote z.B. über einen Telegramm Bot, manuell, 
einzelne Bilder anzufordern.

Als Lösungsansatz habe ich 2 Gedanken.

1. Pi Zero mit LTE Header / LTE Stick und Kamera

2. ESP32-CAM und ein LTE Modul

Das System müsste sich im Tiefschlaf befinden.
Alle X Minuten, zwischen 06:00 und 23:00 sollte der Telegramm Client und 
das LTE Modul aufwachen, prüfen ob ein Befehl eingegangen ist und 
entweder wieder herunterfahren, oder diesen ausführen.
Als Befehl stelle ich mir vor <boot> <picture> <sleep> vor
<boot> hochfahren des Foto Moduls
<picture> anfertigen und versenden vom Bild
<sleep> Rückkehr in Tiefschlaf und LTE Intervall

Ich erwarte jetzt natürlich keine vollumfängliche Lösung für mein 
Problem, ich würde mich vielmehr über Gedanken und Einschätzungen zu 
meinen Überlegeungen und über neue Ideen freuen.

von Klaus E. (klause_123)


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Auch wenn bisher keine Antwort gekommen ist, möchte ich den Thread nicht 
verwaisen lassen, sondern mein weiteres Vorgehen dokumentieren, um 
anderen eine Lösung zu hinterlassen, oder zumindest Sackgassen 
aufzuzeigen.

Stand:
1.
Raspberrys verfügen über keine interne Deepsleep Funktion, ich kann das 
System Herunterfahren, benötige aber einen externen Trigger, um zu 
Booten.

Pi Zero mit LTE Header / LTE Stick, Kamera und ESP32 als Boot Trigger

2.
Ein ESP32-CAM Modul mit Telegramm Bot habe ich schnell aufgesetzt 
bekommen, läuft aktuell nur über Wifi.
Ebenfalls habe ich die Deep Sleep Funktion mit Timer / externem Trigger 
konfiguriert.

Timer läuft ab / Trigger -> Wakeup -> Loop: Telegramm bot & Sleep Timer 
-> Sleep

Es ist möglich über den Bot /start & /photo zu senden und die Befehle 
werden ausgeführt, sobald der nächste Wakeup ausgeführt wurde.

Als nächsten Schritt, möchte ich die Verbindung über LTE erreichen, 
hierzu habe ich mir ein LILYGO®TTGO T-SIM7600E-L1C 4G LTE CAT4 bestellt.

Da mir die Erfahrung fehlt, verfolge ich 2 Lösungsansätze damit.
2.1
Das LILYGO Board mit einer Kamera bestücken und Wakeup  Telegramm  LTE 
über ein gerät laufen lassen.

2.2
Das LILYGO Board als Wifi Router und für die Wakeup Routine verwenden.

Timer Wakeup LILYGO -> LTE Verbindung -> Wifi Hotspot -> Wakeup Trigger 
-> ESP32 Wakeup -> Verbindung WiFi -> Loop:  Telegramm bot & Sleep Timer 
-> Sleep Trigger LILYGO -> Sleep ESP32 -Sleep LILYGO

von STK500-Besitzer (Gast)


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Für Raspberries gibt es das StromPi: eine USV mit Weckfunktion und 
solchen Spielereien.
Für das ESP32-Cam-Modul müsste man sowas wohl selber bauen (RTC...).

von Frank K. (fchk)


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Wenn Du ein LTE-Modul mit serieller Schnittstelle verwendest, dann wird 
diese serielle Schnittstelle sicher auch ein RING-Signal haben. Das wird 
aktiv, wenn Du das LTE-Modul anrufst. Damit kannst Du dann deinen 
Rechner plus Kamera einschalten, hochfahren, Bild machen und wieder 
ausschalten.

Viele LTE-Module haben auch einen internen IP-Stack und interne 
FTP/HTTP/SMTP-Clients, die sich über AT-Befehle steuern lassen.

fchk

von Klaus E. (klause_123)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Für Raspberries gibt es das StromPi: eine USV mit Weckfunktion und
> solchen Spielereien.

Hatte ich auch schon gesehen, ist mit 50€ für einen Wakeup etwas 
übertrieben, wenn man das Lademanagement nicht braucht, reicht hier ein 
ESP32 zum triggern.

> Für das ESP32-Cam-Modul müsste man sowas wohl selber bauen (RTC...).

Die ESP32 Module verfügen über einene eingebaute Deepsleep Funktion, die 
sehr sparsam ist und über einen Wakeup Timer verfügt.

von Klaus E. (klause_123)


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Frank K. schrieb:
> Wenn Du ein LTE-Modul mit serieller Schnittstelle verwendest, dann wird
> diese serielle Schnittstelle sicher auch ein RING-Signal haben. Das wird
> aktiv, wenn Du das LTE-Modul anrufst. Damit kannst Du dann deinen
> Rechner plus Kamera einschalten, hochfahren, Bild machen und wieder
> ausschalten.

Dafür müsste das Modul aber dauerhaft eingeschaltet sein oder?

> Viele LTE-Module haben auch einen internen IP-Stack und interne
> FTP/HTTP/SMTP-Clients, die sich über AT-Befehle steuern lassen.

Danke für den Tipp, das könnte ich mir gut vorstellen, um größere 
Fotopakete von einer Wildkamera oder ähnlichem abzugreifen. Bleibe aber 
erstmal beim  Telegramm Bot um hin und wieder ein einzelnes Foto 
anzufordern, funktioniert das bisher sehr komfortabel.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Klaus E. schrieb:
> Dafür müsste das Modul aber dauerhaft eingeschaltet sein oder?

Im Normalfall schon.
Auf Empfang zu bleiben kostet immer Energie.

Manche Module (z.B. uBlox) kann man per Software ein- und ausschalten.
Dann könntest du deine Lösung mit dem Pollen problemlos realisieren.

von Klaus E. (klause_123)


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STK500-Besitzer schrieb:

> Im Normalfall schon.
> Auf Empfang zu bleiben kostet immer Energie.

Das möchte ich natürlich vermeiden und nur in intervallen verbunden 
sein.
Wie oben beschrieben, kann ich über den Telegramm Bot Befehle versenden 
und sobald die Verbindung verfügbar ist, werden diese abgearbeitet.

Ich habe nochmal einen Überblick zu dem Board angehängt, wenn alles 
klappt wie ich es mir vorstelle, kann ich über den USB-C Port noch eine 
Kamera einbinden und habe sonst alles auf einer Platine untergebracht.

von STK500-Besitzer (Gast)


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Klaus E. schrieb:
> Das möchte ich natürlich vermeiden und nur in intervallen verbunden
> sein.
Ja, das hatte ich geschrieben ("Pollen" = in regelmäßigen Abständen 
etwas abfragen).

Klaus E. schrieb:
> kann ich über den USB-C Port noch eine
> Kamera einbinden

Wenn es dafür einen Treiber gibt...

Ansonsten müsstest du halt ein LTE-Modem über den WSP ansteuern und den 
Telegram-Bot entsprechend "verbiegen", dass er über das Modem 
kommuniziert.

von Rüdiger B. (rbruns)


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von Fooji (Gast)


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Ich hab noch nicht so ganz verstanden, warum du den Raspberry Zero 
brauchst. LTE-Modem kannst du auch am ESP32 dranknoten.

von Fooji (Gast)


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Und: Wenn du 'nen PiZero hast, warum dann nicht die Kamera da 
dranknoten?

Trigger aus dem DeepSleep kannst du mit einem NE555 oder einer 
Echtzeituhr erledigen. Letztere brauchst du ja vielleicht sowieso.

von Frank K. (fchk)


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Klaus E. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Wenn Du ein LTE-Modul mit serieller Schnittstelle verwendest, dann wird
>> diese serielle Schnittstelle sicher auch ein RING-Signal haben. Das wird
>> aktiv, wenn Du das LTE-Modul anrufst. Damit kannst Du dann deinen
>> Rechner plus Kamera einschalten, hochfahren, Bild machen und wieder
>> ausschalten.
>
> Dafür müsste das Modul aber dauerhaft eingeschaltet sein oder?

Ja. Das kostet natürlich Energie. Aber es muss ja nur der Empfänger an 
sein, der Sender muss sich nur alle halbe Stunde oder so zurückmelden. 
Dadurch brauchst Du deutlich weniger Energie, als wenn Du ständig eine 
IP-Verbindung offen hast.

Zur Größenordnung: Ein Quectel EC21 CAT1 Modem braucht ca 5mA im Sleep 
Modus, ca 40mA im Idle ohne USB (also Empfangsbereitschaft), USB braucht 
nochmal 10mA extra (willst Du also nicht), und beim LTE Datentransfer 
sind es ca 1A mit Peaks bei 2.5A (die Deine Versorgung jederzeit 
schaffen muss).

fchk

von mIstA (Gast)


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Gehn wir das doch mal von der anderen Seite an:

Klaus E. schrieb:
> Alle 2-3 Monate vor Ort

Also sagen wir mal 90 Tage.

> 12V 20Ah Blei Akku mit Tiefenentladungsschutz

Wieviel kriegst Du aus diesem tatsächlich raus, bevor der 
Tiefentladungsschutz abschaltet? Frank schreibt von einem LTE-Modul mit 
Verbrauchsspitzen von 2,5A, davon kommt am (nicht mehr ganz vollen) Akku 
wohl immer noch ein knappes Ampere an, das er liefern muß ohne den 
Tiefentladeschutz zu triggern.

Klaus E. schrieb:
> Alle X Minuten, zwischen 06:00 und 23:00

Setzen wir mal X mit 60 an, dann sind das 18 Mal pro Tag, in 90 Tagen 
also 1620 Mal; damit bleiben Dir (unter Vernachlässigung des 
Ruheverbrauchs) etwas über 12,3mAh (oder ca. 44,4As) für jede 
Aufwachphase.

> sollte der Telegramm Client und das LTE Modul aufwachen,
> prüfen ob ein Befehl eingegangen ist und entweder wieder
> herunterfahren, oder diesen ausführen.

Wie lang dauert so ein Durchlauf ohne ein Foto zu machen? Kannst Du 
zumindest in der WLAN Variante ja mal testen, wobei der LTE 
Verbindungsaufbau sicher länger dauert.

Wird jedenfalls ziemlich eng werden, vom Energiebudget her, schließlich 
brauchen der ESP im Sleep und der StepDown ja auch noch etwas Strom und 
zwar ständig; außerdem ist da noch kein einziges Photo gemacht und 
übertragen.

von Rol B. (rol_b385)


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Hallo Klaus,

bist Du mit deinem Projekt weitergekommen?

Ich stehe vor einem ähnlichen Problem und würde mich dazu gerne 
austauschen...


Gruß
Roland

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