Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optimale Batterieversorgung für ESP32C3/C2: Erfahrungen und Ratschläge gesucht


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich wende mich an die Expertenrunde hier im Forum mit einer Frage zur 
Batterieversorgung des ESP32 (C3/C2). Bisher habe ich drei AA-Batterien 
in Kombination mit einem LDO verwendet, um meinen ESP32 zu betreiben. 
Mit den Ergebnissen bin ich bisher aus folgenden Gründen nicht 
zufrieden:

1. Platzbedarf der Batterien – Externes Gehäuse oder ungemütliche 
Unterbringung auf dem PCB

2. Trotz niedrigem Energiebedarf (kleiner 50 µA) mittels Software- und 
Hardwareoptimierungen bin ich mit dem Wirkungsgrad und der Laufzeit 
unzufrieden

Ich setze die Module für den Betrieb von E-Paper Displays ein, die 
mittels TCP API von einem zentralen Server mit Bildern gefüttert werden. 
Wi-Fi ist also ein Muss.

Ich habe bereits im Voraus mehrere Beiträge und Artikel gelesen habe 
allerdings nicht wirklich Fortschritte erzielt.

Meine Hauptanliegen sind die Effizienz der Energieversorgung und die 
Maximierung der Batterielebensdauer. Ich würde gerne erfahren, welche 
Bauteile und Zelltypen Ihr verwendet! Vielleicht hat bereits jemand 
einen goldenen Kompromiss gefunden?

Beste Grße
Simon L.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Wie viele Jahre soll es denn laufen?

Ein LP2950 LDO braucht so 75-100µA, AA hat 2000mAh. Zusammen mit den 
50µA Last hält das bestimmt 1,5 Jahre.

: Bearbeitet durch User
von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Wie viele Jahre soll es denn laufen?
>
> Ein LP2950 LDO braucht so 75-100µA, AA hat 2000mAh. Zusammen mit den
> 50µA Last hält das bestimmt 1,5 Jahre.

Mit einem Satz von drei Zellen sollte mindestens ein Betrieb von zwei 
Jahren realisiert werden.

Der LP2950/51 ist ein interessantes Bauteil scheidet allerdings schon 
wegen des Ausgangsstromes von 100 mA aus. Die ESPs brauchen auch mit 
Softwareoptimierungen (Start des Wi-Fi Moduls ohne Netzwerkscan) 
mindestens 150~250 mA in der Spitze. Ein Elko am Ausgang oder 
vergleichbare Bastellösungen möchte ich ausschließen.

Beste Grüße
Simon L.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Mit einem Satz von drei Zellen sollte mindestens ein Betrieb von zwei
> Jahren realisiert werden.
Und wieder eine Scheibe der Salami.
Ein TLV709 hat typ 3µA Io, das reicht dann für 4Jahre, wenn die Mignon 
nicht vorher ausgelaufen sind.

Eine einlötbare AA Lithiumzelle braucht nur 1/3 vom Platz.
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=D600%2FXCR14505_LFU_DB-EN.pdf
https://www.reichelt.de/lithium-batterie-aa-mignon-2700-mah-u-fahne-1er-pack-xcr14505-lfu-p207428.html?&trstct=pol_5&nbc=1

Falls die Last nicht direkt mit 3,6V klar kommt, dazu einen 1µA LDO für 
33ct der mit 20mV auskommt, fertig sind die stabilen 3,3V/51µA für 5 
Jahre, falls die nächste Salamischeibe nichts anderes fordert.
https://www.digikey.de/de/products/detail/diodes-incorporated/AP2138N-3-3TRG1/4470804

: Bearbeitet durch User
von J. S. (jojos)


Lesenswert?

Die Laufzeit hängt doch erheblich vom Intervall ab in dem Wifi 
eingeschaltet wird, das ist der Stromfresser. Bei 1-2 mal am Tag Infos 
zum darstellen holen wird die Batterie deutlich länger halten als 
ständige Bereitschaft oder pollen im Minutentakt.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Ist eine nicht genannte Pulsbelastung jetzt die nächste Salamischeibe?
Egal, der AP2138N-33 kommt auch mit 100mA klar.

von Fred F. (fred08151)


Lesenswert?

Ich habe eine LiFePO4-Zelle mit 280Ah am ESP32.
Wielange sie halten wird, kann ich noch nicht abschätzen.
Die Selbstentladung wird da wohl eher ein Problem werden.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Ich habe bereits im Voraus mehrere Beiträge und Artikel gelesen habe
> allerdings nicht wirklich Fortschritte erzielt.

War da auch der Artikel Versorgung aus einer Zelle aus dem hiesigen 
Wiki dabei? Da wird das eigentlich in epischer Breite erläutert.

von Thomas G. (thomas_g760)


Lesenswert?

Warum 3x AA?  2x 1.5V Primärzellen ohne LDO verbrauchen auch nichts wenn 
nichts verbraucht wird.
Persönlich nehme ich  nur noch 3.2V LiFePo4 eine AA Zelle für solchen 
Sensor Kram. Brauch auch kein LDO und liefert von 3.3V bis 3.0V fast die 
gesamte Kapazität der Zelle.
Bei 2.9V wird komplett abgeschaltet um die Zelle zu schützen.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> 2. Trotz niedrigem Energiebedarf (kleiner 50 µA) mittels Software- und
> Hardwareoptimierungen bin ich mit dem Wirkungsgrad und der Laufzeit
> unzufrieden

Wie kommt ein ESP32 mit aktiviertem WLAN auf 50uA ?  80-170mA sind 
üblich.

Wolf17 schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Mit einem Satz von drei Zellen sollte mindestens ein Betrieb von zwei
>> Jahren realisiert werden.
> Und wieder eine Scheibe der Salami.

Das kannst du so was von vergessen. Selbst mit einem Autoakku nicht.

Falsche Technik.

von Simon L. (plaenkler)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Erstmal vielen Dank für die zahlreichen und schnellen 
Antworten/Vorschläge!

Wolf17 schrieb:
> Und wieder eine Scheibe der Salami.

Ich hatte in meiner initialen Frage mehr an „was geht“ als „was muss“ 
gedacht um die Vielfalt der Vorschläge nicht auf einen spezifischen Fall 
einzugrenzen. Allerdings verstehe ich, dass konkrete Antworten auf 
undetaillierte Fragen sich nicht in Einklang bringen lassen. Bitte an 
dieser Stelle um Absolution. :)

Wolf17 schrieb:
> Eine einlötbare AA Lithiumzelle braucht nur 1/3 vom Platz.

Super! Die Dinger hatte ich gar nicht auf dem Schirm Footprint, Spannung 
und Kapazität scheinen vielversprechend. Allerdings verunsichert mich 
folgende Anmerkungen im Datenblatt: "Max.continuous current 50mA 
Max.Pulse Capability 100mA".

Wolf17 schrieb:
> Ist eine nicht genannte Pulsbelastung jetzt die nächste Salamischeibe?

Ganz richtig, da wären wir wieder bei den Salamischeiben. Ich fasse, um 
den Diskurs zu vereinfachen also nochmal zusätzliche Spezifikationen für 
das aktuelle Projekt zusammen:

1. Empfohlene Betriebsspannung des/der Module (dem angehängten Bild zu
entnehmen): Min. 3.0, Typ. 3.3, Max. 3.6

2. Erfahrungsgemäßer Energiebedarf zur Laufzeit: Min. 50µA, Typ. 80mA, 
Max. 250mA

3. Langzeitbetrieb >2 Jahre geplant bedeutet eine geringe 
Selbstentladung der Zellen und ein niedriger Ruhestrom sind ein Muss.

J. S. schrieb:
> Die Laufzeit hängt doch erheblich vom Intervall ab in dem Wifi
> eingeschaltet wird, das ist der Stromfresser.

Das Intervall ist vorerst nicht zu berücksichtigen, am Server kann dem 
Intervall zur Laufzeit modifiziert werden ist also variabel.

Wolf17 schrieb:
> Falls die Last nicht direkt mit 3,6V klar kommt, dazu einen 1µA LDO für
> 33ct der mit 20mV auskommt, fertig sind die stabilen 3,3V/51µA für 5
> Jahre, falls die nächste Salamischeibe nichts anderes fordert.

Damit sind, wir denke ich bereits kurz vor dem Ziel. Allerdings bleiben 
ein paar kleine Punkte offen. Im Idealfall sollte der LDO im Äußersten 
mehr als 250 mA liefern können gleiches gilt für die Zellen. Zusätzlich 
wäre auch der Spannungsabfall bei den Zellen in Korrelation mit der 
Dropout-Spannung des Reglers zu bedenken.

Vielen Dank und Beste Grüße
Simon L.

: Bearbeitet durch User
von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Axel S. schrieb:
> War da auch der Artikel Versorgung aus einer Zelle aus dem hiesigen
> Wiki dabei? Da wird das eigentlich in epischer Breite erläutert.

Ja, den Artikel habe ich gelesen. Ich habe diesen Beitrag eröffnet, weil 
ich daraus für meinen Fall nicht schlauer geworden bin.

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Wie kommt ein ESP32 mit aktiviertem WLAN auf 50uA ?  80-170mA sind
> üblich.

Bei den 50uA geht es um den Ruhezustand (Deep Sleep)

Michael B. schrieb:
> Das kannst du so was von vergessen. Selbst mit einem Autoakku nicht.
>
> Falsche Technik.

Ok, eine Erklärung warum dem so ist, wäre hilfreich damit ich 
AA-Batterien vielleicht dauerhaft ausschließen kann? Wenn nicht mit 
Batterien welche Technik ist dann für einen ausdauernden Betrieb 
geeignet?

von Obelix X. (obelix)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Das Intervall ist vorerst nicht zu berücksichtigen, am Server kann dem
> Intervall zur Laufzeit modifiziert werden ist also variabel.

Doch der ist sogar entscheident für die Laufzeit.

Es ein unterschied ob du im jede Minute aus dem Standby aufwachst und 
für 5s 200mA verbrauchst oder nur 2 mal am Tag für 5s 200mA verbrauchst.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Wie kommt ein ESP32 mit aktiviertem WLAN auf 50uA ?  80-170mA sind
>> üblich.
>
> Bei den 50uA geht es um den Ruhezustand (Deep Sleep)

Eben. Also das was richtige uC mit <1uA schaffen.
So bald WLAN an ist, schläft er nicht mehr.

> Michael B. schrieb:
>> Das kannst du so was von vergessen. Selbst mit einem Autoakku nicht.
>> Falsche Technik.
>
> Ok, eine Erklärung warum dem so ist, wäre hilfreich damit ich
> AA-Batterien vielleicht dauerhaft ausschließen kann? Wenn nicht mit
> Batterien welche Technik ist dann für einen ausdauernden Betrieb
> geeignet?

Ein WLAN-Gerät ist überhaupt nicht für Batteriebetrieb geeignet.

Entweder Netzversirgung, oder kein WLAN. Eventuell BLE aka BlueTooth low 
energy aber auch das hält nicht Jahre. Funk auf Empfang ist nun mal ein 
Stromfresser.

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Obelix X. schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Das Intervall ist vorerst nicht zu berücksichtigen, am Server kann dem
>> Intervall zur Laufzeit modifiziert werden ist also variabel.
>
> Doch der ist sogar entscheident für die Laufzeit.
>
> Es ein unterschied ob du im jede Minute aus dem Standby aufwachst und
> für 5s 200mA verbrauchst oder nur 2 mal am Tag für 5s 200mA verbrauchst.

Das stimmt natürlich. Allerdings ist dieser Umstand gleichzeitig die 
Kernfunktion der Angelegenheit. Sprich: Kann nicht geändert oder 
entfernt werden.

Nehmen wir also für weitere rein theoretische Überlegungen an, das Gerät 
wacht nur einmal im Monat auf.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Nehmen wir also für weitere rein theoretische Überlegungen an, das Gerät
> wacht nur einmal im Monat auf.
Dann die Stromaufname und Zeit messen und hier angeben. Notfalls mit 
Shunt und Speicheroszi.
Wunschbetriebszeit 2 Jahre. Bitte Details. Gehen Akkus und Solarzellen?
Gutes Preis/Leistungsverhältnis haben Alkali Monozellen mit 20Ah. Norma 
1,89€/3?

von Simon L. (plaenkler)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Nehmen wir also für weitere rein theoretische Überlegungen an, das Gerät
>> wacht nur einmal im Monat auf.
> Dann die Stromaufname und Zeit messen und hier angeben. Notfalls mit
> Shunt und Speicheroszi.

Im Anhang befindlich eine reproduzierbare Messung der Software auf dem 
µC. Der Messung entsprechend braucht ein Durchlauf ca. 200 mC.

Wolf17 schrieb:
> Wunschbetriebszeit 2 Jahre. Bitte Details. Gehen Akkus und Solarzellen?
> Gutes Preis/Leistungsverhältnis haben Alkali Monozellen mit 20Ah. Norma
> 1,89€/3?

Der Preis für die Komponenten ist nur peripher von Interesse, ob LDO, 
Tantals oder andere kostspielige Bauteile spielt erstmal keine Rolle.
Alles nach dem Motto „kleiner Formfaktor möglichst lange Laufzeit“.

: Bearbeitet durch User
von Matthias T. (matthiasthiele)


Lesenswert?

Wenn ich richtig gerechnet habe, brauchst Du bei einem mittleren 
Verbrauch von 50 mA in zwei Jahren knapp 900 Ah. Bist Du sicher, dass Du 
das WLAN alle 20 Sekunden anschmeißen musst? Wie bereits mehrere 
geschrieben haben, ist das ziemlich sicher Dein Problem.

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Matthias T. schrieb:
> Wenn ich richtig gerechnet habe, brauchst Du bei einem mittleren
> Verbrauch von 50 mA in zwei Jahren knapp 900 Ah. Bist Du sicher, dass Du
> das WLAN alle 20 Sekunden anschmeißen musst? Wie bereits mehrere
> geschrieben haben, ist das ziemlich sicher Dein Problem.

In der Messung habe ich zwei Zyklen manuell angestoßen. Das Display 
wacht nie alle 20 Sekunden auf, sondern ein mal im Monat.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> ein Durchlauf ca. 200 mC.
Wenn das alle Stunden einmal passiert, und dazwischen nur 50µA gebraucht 
werden, liegt der Durchschnitt bei ~0,1mA.
Mit der AA Li geht es 2 Jahre. Für den Pulsstrom empfehle ich 
niederohmige Supercaps parallel zur AA. Zwei von diesen für 3,70€ in 
Reihe haben 12F <0,1R.
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=B300%2FWEC3R0_256QG_DB-EN.pdf

: Bearbeitet durch User
von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> ein Durchlauf ca. 200 mC.
> Wenn das alle Stunden einmal passiert, und dazwischen nur 50µA gebraucht
> werden, liegt der Durchschnitt bei ~0,1mA.
> Mit der AA Li geht es 2 Jahre. Für den Pulsstrom empfehle ich
> niederohmige Supercaps parallel zur AA. Zwei von diesen für 3,70€ in
> Reihe haben 12F <0,1R.
> 
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=B300%2FWEC3R0_256QG_DB-EN.pdf

Ich behalte den Gedanken mit den Caps im Hinterkopf. Meine Reaktion auf 
den ersten Vorschlag mit Li Primärzellen war ein bisschen zu 
recherchieren, dabei bin ich auf folgendes Modell gestoßen:

https://www.jauch.com/downloadfile/5d4abf21411cdc497f3918dcd7036a873/er14505j-t.pdf

Zwei dieser Zellen im parallelen Betrieb sollten meine Anforderungen 
doch erfüllen können? Jetzt fehlt nur ein passender LDO, welcher die 3.6 
V herunterregelt. Dafür könnte ich noch einen Vorschlag gebrauchen.

: Bearbeitet durch User
von Fred F. (fred08151)


Lesenswert?


von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Fred F. schrieb:
> Der wurde schon genannt:
> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlv709.pdf

Nein, der liefert maximal 150 mA. Wie bereits oben beschrieben ist eine 
der Anforderungen, dass der LDO mindestens 250 mA liefern kann.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Zwei dieser Zellen im parallelen Betrieb sollten meine Anforderungen
> doch erfüllen können? Jetzt fehlt nur ein passender LDO, welcher die 3.6
> V herunterregelt. Dafür könnte ich noch einen Vorschlag gebrauchen.
Datenblatt nicht gelesen? Oder was gefällt nicht?
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AP2138-9.pdf
Warum überhaupt einen LDO?

Zwei der genannten parallel senken den Ri auf 1R5. Hoffentlich bleibt 
das über die Jahre.
Einen low ESR mit einigen mF würde ich auf jeden Fall einbauen.

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Zwei dieser Zellen im parallelen Betrieb sollten meine Anforderungen
>> doch erfüllen können? Jetzt fehlt nur ein passender LDO, welcher die 3.6
>> V herunterregelt. Dafür könnte ich noch einen Vorschlag gebrauchen.
> Datenblatt nicht gelesen? Oder was gefällt nicht?
> https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AP2138-9.pdf

Im Datenblatt steht bei „IOUT = 250mA“ ist die Dropout-Spannung „Typ. 
400 mV Max. 600 mV“. Vielleicht verstehe ich etwas falsch, aber damit 
gerate ich unter die Versorgungsspannung von 3.3 V, oder?

Wolf17 schrieb:
> Warum überhaupt einen LDO?

Ich bin ein Frischling und Amateur. Ich kenne keine bessere Alternative.
Hochfrequente Bauteile möchte ich wegen RF vermeiden.

Wolf17 schrieb:
> Zwei der genannten parallel senken den Ri auf 1R5. Hoffentlich bleibt
> das über die Jahre.

Ein berechtigter Einwand, aber was kann ich dagegen tun, außer eine 
geringere Gesamtkapazität bei einer Zelle in Kauf zu nehmen?

Beste Grüße
Simon L.

von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Im Datenblatt steht bei „IOUT = 250mA“ ist die Dropout-Spannung „Typ.
> 400 mV Max. 600 mV“.
Und wo werden die 0,25A gebraucht? Die Messung zeigt nur knapp über 
0,1A.
Sonst bitte selber suchen und Datenblätter lesen, hier ein erster 
Hersteller:
https://www.ti.com/power-management/linear-regulators-ldo/products.html

>> Warum überhaupt einen LDO?
> Ich bin ein Frischling und Amateur. Ich kenne keine bessere Alternative.
> Hochfrequente Bauteile möchte ich wegen RF vermeiden.
Frage nicht verstanden? Ich würde die Li ohne LDO direkt anschließen.

>> Zwei der genannten parallel senken den Ri auf 1R5. Hoffentlich bleibt
>> das über die Jahre.
> Ein berechtigter Einwand, aber was kann ich dagegen tun, außer eine
> geringere Gesamtkapazität bei einer Zelle in Kauf zu nehmen?
siehe "niederohmige Supercaps parallel zur AA"

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Frage nicht verstanden? Ich würde die Li ohne LDO direkt anschließen

Yep, Frage falsch verstanden. Ist es denn ok den ESP an seiner maximal 
zulässigen Spannung zu betreiben O.o?

Wolf17 schrieb:
> iehe "niederohmige Supercaps parallel zur AA"

Alles klar, da muss ich offensichtlich erst noch Lektüre konsumieren.

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Ist es denn ok den ESP an seiner maximal
> zulässigen Spannung zu betreiben O.o?

Sicher, sind ja nicht die maximum Ratings, sondern die empfohlenen.

von Simon L. (plaenkler)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ron-Hardy G. schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Ist es denn ok den ESP an seiner maximal
>> zulässigen Spannung zu betreiben O.o?
>
> Sicher, sind ja nicht die maximum Ratings, sondern die empfohlenen.

Nach diesem Hinweis in die beschriebenen „Absolute Maximum Ratings“ 
geschaut und siehe da. 3.6 V -.-

von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Wie bereits oben beschrieben ist eine
> der Anforderungen, dass der LDO mindestens 250 mA liefern kann.

Ich empfehle wie Espressif, den Spannungsregler für mindestens 500 mA 
auszulegen. Es läuft sonst nicht langzeit-stabil.

> Vielleicht verstehe ich etwas falsch, aber damit
> gerate ich unter die Versorgungsspannung von 3.3 V, oder?

Ja ist so. Wobei der Chip auch mit etwas weniger Spannung stabil läuft. 
Der verwendete Flash Speicher ist da der begrenzende Faktor. Meine 
ESP8266 Module laufen mit 2,8 Volt stabil, darunter nicht mehr.

: Bearbeitet durch User
von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Steve van de Grens schrieb:
> Ich empfehle wie Espressif, den Spannungsregler für mindestens 500 mA
> auszulegen. Es läuft sonst nicht langzeit-stabil.

Ok, gibt es da eine konkrete Empfehlung, die ich in meiner Evaluation 
berücksichtigen kann?

Beste Grüße
Simon L.

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Nach diesem Hinweis in die beschriebenen „Absolute Maximum Ratings“
> geschaut und siehe da. 3.6 V -.-

Da steht aber auch: Stress ÜBER den max.ratings...

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Ron-Hardy G. schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Nach diesem Hinweis in die beschriebenen „Absolute Maximum Ratings“
>> geschaut und siehe da. 3.6 V -.-
>
> Da steht aber auch: Stress ÜBER den max.ratings...

Schon klar, aber die Primärzellen liefern am Anfang bestimmt auch mehr 
als die Nennspannung.

von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> k, gibt es da eine konkrete Empfehlung, die ich in meiner Evaluation
> berücksichtigen kann?

https://www.tme.eu/Document/518ee50b428e44b1d7a5af85218fcf3b/esp32-wroom-32du.pdf

Tabelle 2: "Minimum current delivered by power supply" "500 mA"

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Steve van de Grens schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> k, gibt es da eine konkrete Empfehlung, die ich in meiner Evaluation
>> berücksichtigen kann?
>
> 
https://www.tme.eu/Document/518ee50b428e44b1d7a5af85218fcf3b/esp32-wroom-32du.pdf
>
> Tabelle 2: "Minimum current delivered by power supply" "500 mA"

Ich dachte eher an eine Modellbezeichnung für einen LDO.

von Ron-Hardy G. (ron-hardy)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> aber die Primärzellen liefern am Anfang bestimmt auch mehr
> als die Nennspannung.

Das stimmt allerdings.

von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Ich dachte eher an eine Modellbezeichnung für einen LDO.

XC6220B331 oder HT7833

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Steve van de Grens schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Ich dachte eher an eine Modellbezeichnung für einen LDO.
>
> XC6220B331 oder HT7833

Ich finde den HT7833 eine traumhafte Wahl. Danke dafür! Jetzt muss ich 
nur noch eine Lib für KiCAD oder Eagle finden. :D Ist bekannt wo 
Footprint, 3D Model usw. auffindbar sind? Habe mir aufgrund der 
niedrigen Bestände mal 1000 Stk. bei LCSC gesichert.

: Bearbeitet durch User
von Mehmet K. (mkmk)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Ich finde den HT7833 eine traumhafte Wahl
Der Dropout ist aber ziemlich hoch bei diesem LDO.

von Simon L. (plaenkler)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Mehmet K. schrieb:
> Simon L. schrieb:
>> Ich finde den HT7833 eine traumhafte Wahl
> Der Dropout ist aber ziemlich hoch bei diesem LDO.

Im aktuellsten Datenblatt vom Hersteller steht das der HT7833 lediglich 
360 mV (typ.) braucht. Ist das denn besonders hoch? Wichtig ist mir in 
erster Linie der Ruhestrom (4 µA) und das eine Spannung am Eingang 
größer 7.2 V toleriert wird.

: Bearbeitet durch User
von Steve van de Grens (roehrmond)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Ich finde den HT7833 eine traumhafte Wahl. Danke dafür! Jetzt muss ich
> nur noch eine Lib für KiCAD oder Eagle finden.

Ich habe für den Schaltplan das Symbol 
Regulator_Linear:MCP1700-3002E_SOT89 verwendet, und den Footprint 
Package_TO_SOT_SMD:SOT-89-3

Simon L. schrieb:
> Im aktuellsten Datenblatt vom Hersteller steht das der HT7833 lediglich
> 360 mV (typ.) braucht. Ist das denn besonders hoch?

Du siehst ja selbst, dass der CX6220 deutlich weniger drop-out Spannung 
hat, aber nur maximal 6V verträgt. Für 4xAA Batteriehalter ist mir das 
zu knapp.

: Bearbeitet durch User
von Wolf17 (wolf17)


Lesenswert?

Steve van de Grens schrieb:
> 4xAA Batteriehalter
Für zuverlässige Funktion über Jahre halte ich Batteriekontakte für 
riskant. Deshalb hatte ich das einlöten von 3,6V Li empfohlen.

von Keks F. (keksliebhaber)


Lesenswert?

Hallo,

ich sehe das Problem in der verwendeten MCU. Ein vernünftiges 
batteriebetriebenes System auf Laufzeit hat eine Schaltung, die ohne 
Spannungsanpassungen über den gesamten Spannungsverlauf der Versorgung 
bestromt werden kann.
Dazu ist der ESP nicht in der Lage. Gleichzeitig ist WLAN nicht 
energiesparend, selbst der ESP unterstützt BLE.

Zusammenfassend sollst du einen anderen Chip nehmen, und je nach Auswahl 
dann auf BLE setzen, oder 433MHz o.Ä., oder LoRa. Entsprechend muss dann 
auch ein zentrales Brückengerät eingesetzt werden.
So ist auch ein Ruhestrom von <1µA möglich und die Sendezeiten verwenden 
weniger Strom und sind deutlich kürzer.

Allgemein empfehle ich auch die Einlesung in Budgetierung 
batteriebetriebener Geräte. Kurzum, was nützt dir x Ruhestrom, wenn du 
1% der Zeit das 1000-fache des Ruhestromes verbrauchst?

: Bearbeitet durch User
von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Keks F. schrieb:
> Hallo,
>
> ich sehe das Problem in der verwendeten MCU.

Ich entwickle Software mit Golang, C++ und diversen Webstacks. Ein MCU 
muss in meinem Fall eine Softwareumgebung bieten, in die sich schnell 
eingearbeitet ist. Meine Augen und Ohren sind offen für Vorschläge!

Beste Grüße
Simon Lukas

von Mehmet K. (mkmk)


Lesenswert?

Was ich schon mal eingesetzt habe war der Timer TPL5110 bzw. TPL5111.
Mit diesem Timer konnte ich die gesamte Schaltung ausschalten. Nach 
einer einstellbaren Zeit (max. 2 Std.)  hat dann dieser Timer die 
Schaltung wieder aktiviert.
Während der Aus-Zeit hing nur der Timer mit einigen 10nA an der 
Batterie.

Aber 6V sind auch hier das Ende der Fahnenstange.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


Lesenswert?


von Keks F. (keksliebhaber)


Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Keks F. schrieb:
>> Hallo,
>> ich sehe das Problem in der verwendeten MCU.
>
> Ich entwickle Software mit Golang, C++ und diversen Webstacks. Ein MCU
> muss in meinem Fall eine Softwareumgebung bieten, in die sich schnell
> eingearbeitet ist. Meine Augen und Ohren sind offen für Vorschläge!
> Beste Grüße
> Simon Lukas

Deine Umgebung ist weniger entscheidend, als was du machen möchtest.
Über Funk irgendwelche Bilder (Datengröße?) zu bekommen und zu einem 
ePaper Controller zu senden kann so ziemlich jede MCU über I2C oder SPI.
Da musst du deine Anforderungen schon genauer beschreiben als deine 
Entwicklungsumgebungspräferenz.
Bei so grober Beschreibung kann ich spontan empfehlen dich in den 
Portfolios von STM, Nordic, und WCH umzuschauen.

Es ist auch nicht aufgeschlüsselt worden, woraus sich der Ruhestrom 
zusammensetzt.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Thomas G. schrieb:
> 1.5V Primärzellen ohne LDO verbrauchen auch nichts wenn
> nichts verbraucht wird.

Du kennst welche ohne Selbstentladung?

von Loco M. (loco)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Simon L. schrieb:
> Mehmet K. schrieb:
>> Simon L. schrieb:
>>> Ich finde den HT7833 eine traumhafte Wahl
>> Der Dropout ist aber ziemlich hoch bei diesem LDO.
>
> Im aktuellsten Datenblatt vom Hersteller steht das der HT7833 lediglich
> 360 mV (typ.) braucht. Ist das denn besonders hoch? Wichtig ist mir in
> erster Linie der Ruhestrom (4 µA) und das eine Spannung am Eingang
> größer 7.2 V toleriert wird.

Wo kommen denn jetzt die 7.2 V plötzlich her? Ist das eine neue 
Salamischeibe, oder ein Stück Leberkäse. In meinen Augen Käse, weil dann 
über die Hälfte der Batteriekapazität im LDO verheizt wird.

Ich stimme Keks zu, daß der ESP32 nicht die beste Wahl für eine 
Batterieanwendung ist. Aber in deinem Fall trotzdem machbar, nachdem du 
es ja geschafft hast denn Standby-Verbrauch auf 50 µA zu bringen, und 
jedes Aufwachen des Displays (1x pro Monat) nur etwa 200 mC (= 0,055 
mAh) benötigt.

Also: 440 mAh Standby + 12 * 0,055 mAh = 441 mAh pro Jahr

Mit zwei 1,5 V AA Lithium-Primärbatterien in Reihe, ohne einen LDO, hast 
du ausreichend Reserven für mehr als 2 Jahre. Diese Zellen können höhere 
Ströme liefern, haben eine geringe Selbstentladung, und liegen lange 
Zeit über 1,6 V (= 3,2 V für den ESP, siehe angehängtes Datenblatt).

von Thomas G. (thomas_g760)


Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
>
> Du kennst welche ohne Selbstentladung?

Ja, die Lithiumchlorid Primärzellen mit 3.6V, die entladen sich nicht. 
Aber die sind nicht für solche Hochstromanwendungen gedacht.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Thomas G. schrieb:
> Ja, die Lithiumchlorid Primärzellen mit 3.6V, die entladen sich nicht.
> Aber die sind nicht für solche Hochstromanwendungen gedacht.

und wären sie dann nicht off topic?

von Uwe B. (boerge) Benutzerseite


Lesenswert?

Moin,

...es kann sein, dass mein Thema zu dieser Diskussion nicht ganz 
passt...

Beim Lesen kam bei mir die Frage auf, ob ESP-NOW 
(https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/network/esp_now.html) 
den Energie-Verbrauch eines ESP verringern würde. Ich denke da nicht an 
den eigentlichen Stromverbrauch des ESP, sondern an das 
Laufzeitverhalten bei bestimmten notwendigen Schritten. Bei WLAN wäre 
das u.a. Anmelden am AP, IP-Konfiguration/Ermittlung (DNS, DHCP) von 
Sender/Empfänger etc..

Hat da jemand schon Erfahrungen gesammelt?

Grüße Uwe

von Uwe B. (boerge) Benutzerseite


Lesenswert?

Uwe B. schrieb:
> Bei WLAN wäre
> das u.a. Anmelden am AP, IP-Konfiguration/Ermittlung (DNS, DHCP) von
> Sender/Empfänger etc..

Um es nochmal deutlicher zu machen, hier ein typischer Ablauf:
* ESP aufwecken
* Sensordaten auslesen
* WLAN einschalten
* am AP anmelden
* an einem MQTT-Broker anmelden
* Sensordaten an MQTT-Broker publizieren
* ESP schlafen legen

In einem Projekt von mir, konnte ich die Laufzeit für diesen Ablauf auf 
ca. 2s 
(https://github.com/boerge42/weatherstations/tree/master/esp8266/sensor_modul) 
optimieren.

Frage ist also, können diese 2s mit ESP-NOW als Datenübertragungsmedium 
weiter minimiert werden. Klar ist natürlich, dass sich das MQTT-Zeugs 
auf die Empfängerseite verlagert, was aber nicht den großen Einfluß an 
der Laufzeit hat. In dem Bild 
https://github.com/boerge42/weatherstations/blob/master/esp8266/images/serial2plot.png 
ist es das Gewackel ganz rechts in der Kurve...

Grüße Uwe

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Wolf17 schrieb:
> Und wo werden die 0,25A gebraucht? Die Messung zeigt nur knapp über
> 0,1A.

Dann hast du Mist gemessen oder irgendwelche größeren Puffer dazwischen 
gehabt.

von Simon L. (plaenkler)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
> Wolf17 schrieb:
>> Und wo werden die 0,25A gebraucht? Die Messung zeigt nur knapp über
>> 0,1A.
>
> Dann hast du Mist gemessen oder irgendwelche größeren Puffer dazwischen
> gehabt.

Nein, kein Mist und kein Puffer. Der ESP braucht nicht mehr Energie, um 
sich mit dem WiFi zu verbinden und über die TCP API ein Bild für das 
E-Paper Display abzuholen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.