Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP32 als Außensensor mit Batterie/Akku betreiben


von Alexander N. (alexneumann)


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Hallo,

bei mir läuft ein Raspi als Basisstation und ich habe 3 ESPs als 
Sensoren für die Messung mit dem BME280. 2 ESPs laufen per USB staionär, 
einer läuft mit diesem Battery Board 
(https://www.ebay.de/itm/186289708248) mit einer CR123A. Hält nicht 
lange durch, was ein Fehlkauf.

Was für ein Battery Board wäre da besser? Es gibt vermutlich auch 
Battery Boards mit Spannungswandler? Ein Buck-Boost-Wandler wäre wohl 
der Königsweg, weil er die Batterie/den Akku am besten ausnutze kann. 
Gibt es solche B-. Boards mit BB-Wandler? Oder wäre ein separater 
Wandler besser?

Perspektivisch soll auch Luftqualität und UV-Licht gemessen werden und 
ich möchte am ESP die Spannnug als Indikator für den Zustand des Akkus 
übertragen. Muss ich bei mehr Sensoren etwas beachten? Steigt dadurch 
der Verbrauch deutlich? Der ESP selbst kann die Spannung nicht auslesen. 
Gibt es da Möglichkeiten das zu übermitteln?

Ich habe mal (nach einer Anleitung die ich leider nicht mehr habe) einen 
Spannungsteiler mit Jumper-Kabeln gebaut, der mir halbwegs realistische 
Werte ausgegeben hat. Frage ist, ob das nötig ist oder auch anders geht?

Grüße
Alex

von Harald K. (kirnbichler)


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Alexander N. schrieb:
> Hält nicht lange durch, was ein Fehlkauf.

Der ESP32 ist der Fehlkauf. WLAN verbraucht viel zu viel Strom, als daß 
es irgendwie sinnvoll wäre, sowas mit Batterien zu versorgen.

von Εrnst B. (ernst)


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Der ESP32 hätte schon ein paar taugliche Stromspar-Modi.
Man muss sich halt etwas einschränken, z.B. nur einmal alle 5 Minuten 
aufwachen, Messwerte nehmen&sammeln, nur jede Stunde (oder bei großen 
Messwert-Änderungen) mal das WLan anwerfen und die gesammelten Daten 
schicken...
Oder (je nach ESP-Variante) auf Bluetooth LE, Zigbee, ... ausweichen.

Klar, andere µC und Funkmodule sind deutlich besser für Batteriebetrieb 
geeignet.
Selbst mit "Steinzeittechnik" wie Mega328p und NRF24+-Funkmodul kriegt 
man etliche Jahre aus zwei AAA-Alkalines bei minütlicher Messung und 
Übertragung.

von Alexander N. (alexneumann)


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Da ich mich bisher nur mit den ESP beschäftigt habe bleibe ich dabei. 
Deep sleep wird natürlich genutzt. Aktuell sendet er alle 10 Minuten 
Daten. Das genügt.

Ich brauche nur Hilfe bei der Wahl DRS richtigen battery boards und ob 
man da einen separaten Spannungswandler benötigt.

von Joachim B. (jar)


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Εrnst B. schrieb:
> kriegt
> man etliche Jahre aus zwei AAA-Alkalines

wenn sie nicht vorher auslaufen! (ich würde nie mehr Alkalines nutzen)

von Oliver R. (superberti)


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Für Deine Zwecke würde sich ein FireBeetle 2 (ESP32-C6, z.B. bei 
BerryBase) sehr gut eignen. Der ganze Batterie/Solarkram ist schon 
onboard und mit 16 µA Deep-Sleep für das gesamte Board kommst Du auch 
mit kleineren Akkus recht weit.
Ich verwende einen 1000 mAh Lipo und eine kleine 5x5 cm Solarzelle an 
diesem Board und der Akku ist eigentlich immer voll.
Kostet wenig, kann viel. Ich verwende allerdings ein LoRa-Modul zum 
Funken und nicht das WLAN/Bluetooth des C6.

Gruß,
Oliver

von Manfred P. (pruckelfred)


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Harald K. schrieb:
> Der ESP32 ist der Fehlkauf. WLAN verbraucht viel zu viel Strom, als daß
> es irgendwie sinnvoll wäre, sowas mit Batterien zu versorgen.

Das befürchte ich auch.

Alexander N. schrieb:
> Da ich mich bisher nur mit den ESP beschäftigt habe bleibe ich dabei.
> Deep sleep wird natürlich genutzt. Aktuell sendet er alle 10 Minuten
> Daten. Das genügt.

Ermittele den tatsächlichen Verbrauch und rechne diesen gegen den 
Energiegehalt der angestrebten Batterie(en).

von Sebastian W. (wangnick)


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Alexander N. schrieb:
> 2 ESPs laufen per USB staionär, einer läuft mit diesem Battery Board
> (https://www.ebay.de/itm/186289708248) mit einer CR123A. Hält nicht
> lange durch, was ein Fehlkauf.

Das Batterieboard ist ja für LiIon-Akkus konzipiert. Funktioniert das 
auch mit CR123A? Wie erzeugt es die 5V-Spannung?

Es wäre sinnvoll, den Linearregler von 5V zurück auf 3V3 auf dem 
ESP-Board zu umgehen; deren Grundverbrauch ist oft recht hoch.

LG, Sebastian

von Michael B. (laberkopp)


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Alexander N. schrieb:
> Was für ein Battery Board wäre da besser?

Du hast eine Akkuplatine mit einer nicht-wiederaufladbaren Lithiumzelle 
bestückt ?

Und dieses Board enthält 2 kräftige (1A+) Spannungswandler die dauernd 
laufen ?

Klar ist die Batterie schnell leer.

Die beste Energieversorgung bekommtst du mit einem Prozessor, der direkt 
an den Akku kommt, also bei Lithium mit 2.5 bis 4.2V läuft. Ein ESP also 
nicht. Der ist wegen WLAN sowieso ein Stromfresser. Es hat seinen Grund, 
warum Funkthermometer etc. mit BLE oder 4333MHz arbeiten und nicht mit 
WLAN.

Du kannst jetzt entweder alles ignorieren, oder begreifen daß die 
kommerziellen Hersteller schon ihre Gründe haben.

von Harry L. (mysth)


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Michael B. schrieb:
> mit BLE oder 4333MHz arbeiten und nicht mit
> WLAN.

Heute eher mit ZigBee und/oder Mater.

von Alexander N. (alexneumann)


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Oliver R. schrieb:
> Der ganze Batterie/Solarkram ist schon onboard

Was meinst du mit der ganze batterie-kram ist schon onboard? Verwendest 
du bei dem lipo noch einen Spannungswandler oder so?

von Schwierig (ruelps)


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Soll Dir das jetzt auch noch jemand vorlesen???

von Obelix X. (obelix)


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Alexander N. schrieb:
> und ich habe 3 ESPs

Was bedeutet das bei dir, sitzt der ESP32 auf irgendeinem Board auf dem 
noch andere Stromverbraucher sind? Google mal nach "esp32 battery 
powered", ich habe jetzt keine Lust das für dich zu machen.

Alexander N. schrieb:
> Ich brauche nur Hilfe bei der Wahl DRS richtigen battery boards und ob
> man da einen separaten Spannungswandler benötigt.

Evtl. brauchst du auch Hilfe bei der Wahl des richtigen ESP32-Boards.

: Bearbeitet durch User
von Dieter S. (hotsystems)


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Alexander N. schrieb:
> Ich habe mal (nach einer Anleitung die ich leider nicht mehr habe) einen
> Spannungsteiler mit Jumper-Kabeln gebaut,

Wie soll das funktionieren ?
Je nach Qualität der Jumperkabel haben die annähernd 0 Ohm, also 
Kurzschluss.

von Joachim B. (jar)


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Dieter S. schrieb:
> Alexander N. schrieb:
>> Ich habe mal (nach einer Anleitung die ich leider nicht mehr habe) einen
>> Spannungsteiler mit Jumper-Kabeln gebaut,
>
> Wie soll das funktionieren ?
> Je nach Qualität der Jumperkabel haben die annähernd 0 Ohm, also
> Kurzschluss.

dafür gibt es die 4w Messung

von L.S. (lagerschaden)


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Oliver R. schrieb:
> Für Deine Zwecke würde sich ein FireBeetle 2 (ESP32-C6, z.B. bei
> BerryBase) sehr gut eignen. Der ganze Batterie/Solarkram ist schon
> onboard und mit 16 µA Deep-Sleep für das gesamte Board kommst Du auch
> mit kleineren Akkus recht weit.

https://www.berrybase.de/dfrobot-firebeetle-2-esp32-c6-iot-dev-board-wi-fi-6-bt-5-zigbee-3.0-solarbetrieb-160mhz-3.3v

Das klingt ja interessant. Wenn ich das richtig verstehe, dann brauche 
ich da nur einen Li-Ion-Akku und eine eine Solarzelle (falls >6 Volt 
dann mit Buck-Konverter nach 5 Volt) ranhängen und die Hardware ist bis 
auf die Sensoren etc  fertig.

von Dieter S. (hotsystems)


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Joachim B. schrieb:
> dafür gibt es die 4w Messung

Richtig, aber auch dafür werden Widerstände benötigt, die der TO nicht 
erwähnt hat.

von Joachim B. (jar)


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Dieter S. schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> dafür gibt es die 4w Messung
>
> Richtig, aber auch dafür werden Widerstände benötigt, die der TO nicht
> erwähnt hat.

doch er hat Jumperkabel, er kann gleichlange in Reihe und/oder parallel 
schalten und dann funktioniert die 4w Messung eher wieder.

von Oliver R. (superberti)


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Hallo,

> Oliver R. schrieb:
>> Für Deine Zwecke würde sich ein FireBeetle 2 (ESP32-C6, z.B. bei
>> BerryBase) sehr gut eignen. Der ganze Batterie/Solarkram ist schon
>> onboard und mit 16 µA Deep-Sleep für das gesamte Board kommst Du auch
>> mit kleineren Akkus recht weit.
>
> 
https://www.berrybase.de/dfrobot-firebeetle-2-esp32-c6-iot-dev-board-wi-fi-6-bt-5-zigbee-3.0-solarbetrieb-160mhz-3.3v
>
> Das klingt ja interessant. Wenn ich das richtig verstehe, dann brauche
> ich da nur einen Li-Ion-Akku und eine eine Solarzelle (falls >6 Volt
> dann mit Buck-Konverter nach 5 Volt) ranhängen und die Hardware ist bis
> auf die Sensoren etc  fertig.

Ja, das ist so. Du bekommt sogar problemlos die Akkus mit passendem 
Stecker sowie die kleinen Solarzellen. Ich würde bei den Solarzellen 
allerdings nicht auf eine höhere Spannung mit Buck-Konverter gehen, 
sondern zwei passende parallel schalten. Aber wie gesagt: Eine kleine 
Zelle mit 5x5 cm reicht im Halbschatten locker aus (LoRa-Datensendung 
mit 150 bytes alle zwei Minuten).
Achja, ein Spannungsteiler für die Messung der Batteriespannung mit dem 
internen ADC ist auch vorhanden. Nicht berauschend genau, aber 
ausreichend.

Gruß,
Oliver

: Bearbeitet durch User
von Fred F. (fred08151)


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Bei mir laufen die ESPs mit BME280 per LiFePO4.
Allerdings wachen sie nur alle 30 Minuten auf und senden per WLAN.
Wie lange der Akku durchhält kann ich aber noch nicht sagen. Läuft seit 
ca. 2 Jahren mit einer prismatischen 280Ah-Zelle.

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