Soweit recherchiert benötigt man zum erzeugen der 3,3 V für den ESP an einer (oder mehreren parallel geschalteten) 18650 LiIon Batterie einen Boost-Converter auf 5V und dann einen LDO uf die 3,3 V zurück. Ich plane einen Low-Power Shield und der Akku soll möglichst lange halten, da kommen die Wandlungsverluste ungünstig. Ich lade den Akku bei Bedarf extern, sprich mein Shield hat keine Ladebuchse sondern nur einen Batteriehalter. Sowohl LiIon als auch LiPo liefern nominal 3,7 V was für die meisten LDOs einfach zuwenig ist für eine stabile 3,3 V Spannung. Auch geht die Akkuspannung wohl rasch runter, trotz genügend Restkapazität. Eine Serienschaltung zweier Akkus würde genügend (evtl sogar wieder zuviel?) Spannung zum direkteb Betrieb am LDO ohne StepUp davor liefern, aber ich habe keine Erfahrung wie sich die Serienschaltung der 18650 verhält. Der ESP steuert über eine KSQ eine LED die mit 100 mA betrieben wird. Den ESP selbst hoffe ich über Deep-Sleep bis auf wenige Mikroampere runter zu bekommen, vielleicht werden es aber nur 1-5 mA, beim senden über Bluetooth aber sicher kurzfristig mal mehr. Das nur zur Info. Gibt es einen Königsweg oder muss man sich einfach für ein "Übel" entscheiden? Wie habt ihr sowas umgesetzt?
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Du brauchst einen Buck-Boost-Converter. https://www.amazon.de/-/en/iHaospace-TPS63020-Automatic-Buck-Boost-Converter-black/dp/B096FNSVN7
Welche Spannung benötigt denn die LED? Es gibt extra Buck-Boost-Regler wie den TPS63051, der aus 2.5 bis 5.5V konstante 3.3V macht bei knapp 50µA Iq, dann sparst du dir bei einer Zelle den LDO.
Mario M. schrieb: > Du brauchst einen Buck-Boost-Converter. Falls man aus einer LiIon-Zelle mit ihren maximal 4,2V eine Spannung von 5V erzeugen wollte, würde ein Boost-Konverter reichen. Der ESP dürfte allerdings eher mit 3.3V laufen.
Olli Z. schrieb: > Eine Serienschaltung zweier Akkus würde genügend (evtl sogar wieder > zuviel?) Spannung zum direkteb Betrieb am LDO ohne StepUp davor liefern, Sie würde genug Spannung zum Betrieb an eine Stepdown erlauben, der dann einen besseren Wirkungsgrad hat und der auch leichter in "stromsparend" erhältlich ist. Ein LDO würde zwingend für einen Wirkungsgrad <50% sorgen... > aber ich habe keine Erfahrung wie sich die Serienschaltung der 18650 > verhält. Es wäre sowieso ratsam, "gleich gute" Zellen zu nehmen, damit sie sich annähernd "gleich schnell" entladen. Und beim Laden hast du dann ja sowieso zwei Einzelzellen.
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Der ESP32-C6 geht bis 3.0V runter. Die gängigen LiPo Akkus sind bei 3.0V praktisch leer, es ist kaum was zu holen wenn man noch tiefer entladen möchte. Selbst bei 3.3V ist nicht mehr viel drin. Es wäre also wahrscheinlich ausreichend eine einzelne Zelle ohne Step-Up zu nutzen. Olli Z. schrieb: > Sowohl LiIon als auch LiPo liefern nominal 3,7 V was für die meisten > LDOs einfach zuwenig ist für eine stabile 3,3 V Spannung. Dann nimm halt nicht einen der meisten LDOs. Es gibt sehr gute DC-DC Step-Down Wandler (z.B. TPS62840) die auch 0V Dropout können, indem einfach der MOSFET auf 100% Duty-Cycle geschaltet wird und somit die Akkuspannung fast direkt (über die Induktivität) am Ausgang anliegt. Olli Z. schrieb: > möglichst lange Verträgt sich sowieso nicht mit einem LDO - da verheizt du ja bald die Hälfte der Energie. Gerade den stromhungrigen ESP32 sowie deine High-Power-LED solltest du nur per Schaltregler versorgen. Brauchst du denn WiFi? Das frisst sowieso sehr viel Energie. Wenn dir BLE reicht nimm vielleicht einen nRF54 o.ä., der geht bis 1.7V runter. Allgemein sind die ESP32 sehr Energie -Ineffizient, wenn es dir um Akkulaufzeit geht sind die keine gute Wahl. Zum Vergleich: - ESP32-C6 braucht nur mit CPU, ohne Funk, ca 30mA. Beim Senden BLE 8dBm weit über 100mA. - nRF54 braucht nur mit CPU 2.6mA. BLE Senden 8dBm 10mA. Der nRF54 braucht bei maximaler Sendeleistung 3× weniger Energie als der ESP32 ohne zu senden, nur für die CPU! Nicht umsonst halten BLE-Tracker/Tags à la AirTag Jahre mit einer einzigen Knopfzelle, die benutzen aber auch keinen ESP32 und ziemlich sicher keinen Step-Up und keinen LDO. Mario M. schrieb: > Buck-Boost-Converter IMO Unnötig.
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Niklas G. schrieb: > Der ESP32-C6 geht bis 3.0V runter. Die gängigen LiPo Akkus sind bei 3.0V > praktisch leer, es ist kaum was zu holen wenn man noch tiefer entladen > möchte. Selbst bei 3.3V ist nicht mehr viel drin. Es wäre also > wahrscheinlich ausreichend eine einzelne Zelle ohne Step-Up zu nutzen. D.H. du würdest den ESP ohne LDO direkt an die Batterie klemmen?
Olli Z. schrieb: > Niklas G. schrieb: >> Der ESP32-C6 geht bis 3.0V runter. Die gängigen LiPo Akkus sind bei 3.0V >> praktisch leer, es ist kaum was zu holen wenn man noch tiefer entladen >> möchte. Selbst bei 3.3V ist nicht mehr viel drin. Es wäre also >> wahrscheinlich ausreichend eine einzelne Zelle ohne Step-Up zu nutzen. > D.H. du würdest den ESP ohne LDO direkt an die Batterie klemmen? Mit einer maximalen Eingangsspannung von 3.6V wird er die 4.2V einer vollen Zelle sicherlich mögen!
Olli Z. schrieb: > D.H. du würdest den ESP ohne LDO direkt an die Batterie klemmen? Ohne LDO, mit Step-Down-Schaltregler: Niklas G. schrieb: > Step-Down Wandler (z.B. TPS62840) Wenn die Batteriespannung sich der eingestellten Ausgangsspannung nähert (hier also 3.3V) verbindet dieser Wandler die Batterie direkt mit dem ESP32. Solange die Batteriespannung höher ist, wird sie effizient heruntergewandelt.
Also ne Zener Diode mit hohem Wirkungsgrad ;-) Ja für Lipos klingt das gut. Wie verhält das sich bei Lithium-Ionen Akkus? Leider gibt es kein Angebot an Shields mit diesem Bauteil ...
Olli Z. schrieb: > Also ne Zener Diode mit hohem Wirkungsgrad Nein, ein Schaltregler! Ideale Dioden gibt's auch, aber das ist was ganz anderes. Olli Z. schrieb: > Wie verhält das sich bei Lithium-Ionen Akkus? IIRC genauso. Olli Z. schrieb: > Leider gibt es kein Angebot an Shields mit diesem Bauteil ... Du möchtest doch sowieso dein eigenes Shield bauen? Olli Z. schrieb: > Ich plane einen Low-Power Shield Ansonsten gibt es noch jede Menge weitere effiziente Schaltregler... Da muss man wohl etwas Bauteilrecherche betreiben
Olli Z. schrieb: > Der ESP steuert über eine KSQ eine LED die mit 100 mA betrieben wird. Dafür brauchst du wahrscheinlich sogar mehr als 3,3 Volt.
Es gibt auch ESP32 mit Akku. Allerdings ein bisschen teurer. https://www.aliexpress.com/item/1005009432510079.html
Alexander schrieb: > Es gibt auch ESP32 mit Akku. Allerdings ein bisschen teurer. Das schöne ist aber, dass Adafruit, von der das Board kopiert wurde, die Schaltungsunterlagen öffentlich verfügbar gemacht hat: https://learn.adafruit.com/adafruit-esp32-c6-feather/downloads Der LDO, ein RT9080, hat lediglich 0.31V Dropout-Spannung und 2µA Ruhestrom - Nicht die dümmste Idee. Was der RT9080 macht, wenn Vin < Vout, vermag ich gerade allerdings nicht zu sagen.
Dann lieber original bei Adafruit kaufen ist ja sogar noch billiger als bei AliExpress.
Ich habe mir jetzt mal ein paar Dinge bestellt zum experimentieren und messen. Darunter nen LiPo und ein LiIon Akku sowie div. Laderegler, aber auch das Feather-Shield. Ich nutze dann einen Z2MQTT Stack auf dem ESP und werde mich mal ein wenig mit den Energiesparoptionen des Chips vertraut machen. Sicher brauche ich für meinen einfachen LED Aktor keine 160 MHz Taktfrequenz, da reicht auch die kleinst einstellbare. Das Wifi Modem und anderes Zeugs werde ich auch aus lassen. Da ich nen Aktor und keinen Sensor baue kann ich die CPU nicht zu lange schlafen lassen. Schade das es für Funkprotokolle keine abgetrennte Empfangshardware gibt die die CPU bei erkennen der MAC Adresse aufweckt, so wie in RDKS Sensoren.
Olli Z. schrieb: > Schade das es für Funkprotokolle keine abgetrennte Empfangshardware gibt > die die CPU bei erkennen der MAC Adresse aufweckt, so wie in RDKS > Sensoren. Um die MAC Adresse zu empfangen, muss der Empfänger logischerweise ständig eingeschaltet sein. Der Energieverbrauch der CPU macht im Warrezustand nur einen kleinen Bruchteil aus. Du könntest den Aktor in regelmäßigen vorhersagbaren Intervallen lauschen lassen. Dann ist er natürlich auch nur zu diesen Zeitpunkten ansprechbar.
Das schöne am MQTT ist ja das senden und empfangen asynchron laufen, d.h. es gehen keine Events verloren. Ich kann (muss wohl) damit leben wenn das Modul sich nur einmal pro Minute mit der MQTT verbindet und schaut ob es was zu tun gibt. Das muss ich mal fingerprinten wieviel Energie dafür verbraucht wird...
Olli Z. schrieb: > Schade das es für Funkprotokolle keine abgetrennte Empfangshardware gibt > die die CPU bei erkennen der MAC Adresse aufweckt, so wie in RDKS > Sensoren. Praktisch alle Funk-Controller können das, auch die ESP32. Nur sind die ESP32 und WiFi halt so ineffizient dass man damit nicht viel gewinnt. Und ein Funkmodem auf Empfang hat eben immer einen gewissen Grundverbrauch, auch wenn die CPU im Deep-Sleep ist. Der gängige Trick ist es, dass man regelmäßig ein kurzes Datenpaket sendet und danach für wenige Millisekunden auf Empfang geht. Die Gegenstelle muss entsprechend schnell reagieren. Natürlich hat man so eine gewisse Latenz, weil man immer auf das nächste Paket des Aktors warten muss. Dafür kann man so leicht einen Durchschnittsverbrauch im μA-Bereich erzielen, aber eben nicht mit den ESP32. Olli Z. schrieb: > Z2MQTT Wenn du also nur ZigBee brauchst, hast du ja eine große Auswahl an effizienten Funk-Controllern (inkl den nRF54 oder auch STM32WB) und bist nicht auf die ESP32 angewiesen.
Danke, ja die Nordic-Chip scheinen sehr viel geeigneter zu sein. Jetzt habe ich aber bereits ein paar ESP32-C6 auf div. Shields (Waveshare, Xiao Seeed und bald auch nen Feather) mit denen ich erst mal teste.
Schon mal an einen LiFePO4 gedacht ? Dann braucht es keinen LDO oder Buck-Boost.
Da du doch schon den XIAO ESP32C6 hast, kannst du doch einfach einen LiIon 18650 Akku als Spannungsversorgung nutzen: "Leveraging Power Consumption: Offers four working modes, including a deep sleep mode with consumption as low as 15 μA, along with support for lithium battery charge management." https://wiki.seeedstudio.com/xiao_esp32c6_getting_started/
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Ich habe heute dies von mir bestellte Boost-Modul bekommen, welches 3,7 V auf 5 V (und andere Spannungen) heben kann. Das ist für einen Einsatz ja dann eher ungeeignet, denn besser wäre ja ein Buck-Boost Modul direkt mit 3,3 V, aber das ist noch im Zulauf. Das Modul arbeitet ab 2,0 V und ist kurzschlussfest am Ausgang. Auf dem Modul ist ein "MCP1640", welcher eigentlich speziell für Batterieanwendungen gedacht ist. Bei geeigneter Beschaltung sollte der auch 3,3 V liefern können. Leider schluckt das Teil in meinem Lasttest bei 50 mA Nutzlast gute 20 mA zusätzlich, was ich mir jetzt nicht so erklären kann.
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Olli Z. schrieb: > Leider schluckt das Teil in meinem Lasttest bei 50 mA Nutzlast gute 20 > mA zusätzlich, was ich mir jetzt nicht so erklären kann. Wenn die Batteriespannung geringer ist, als die Ausgangsspannung, dann muss das so sein. Außerdem hat jeder Schaltwandler Verluste. Die sind bei sehr geringer Belastung typischerweise hoch. Deswegen detzt man nicht einen 2000W Wandler ein, wenn man nur 5W braucht. Vergleiche die Eingangsleistung mit der Ausgangsleistung. Wenn du 80% Wirkungsgrad hast, kannst du zufrieden sein. Leistung = Spannung * Strom
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Wenn ich den Graphen dazu befrage sollte ich ja bei über 90% liegen. Das entspricht aber nicht den Messwerten. Ich muss mal die Bauteile vergleichen...
Olli Z. schrieb: > Wenn ich den Graphen dazu befrage sollte ich ja bei über 90% liegen Mag sein, aber nur wenn du die Schaltung auch genau so aufbaust, wie es der Hersteller gemacht hat. Rate mal, wie die Chinesen das ganze Modul für 99 Cent verkaufen können, und damit auch noch Gewinn machen, obwohl schon der Chip darauf bereits die Hälfte davon kostet.
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Mag sein, obgleich die Chinesen den Chip für 1,29€ im 10er-Pack verkaufen und daran sicher auch noch verdienen. Der wird in der Herstellung nur wenige Cent kosten und keine 50 Cent wie Du meinst. Spielt aber auch keine Rolle da der Boost-Wandler ohnehin der falsche ist. Boost-Wandler benötigen ja wenigstens Vin < Vout, was bei einem LiIon (4,2 V) ja nicht immer der Fall ist.
Olli Z. schrieb: > Wenn ich den Graphen dazu befrage sollte ich ja bei über 90% liegen. Das > entspricht aber nicht den Messwerten. Was machst du dir da Sorgen um ein paar Prozent, wenn du den Gesamtwirkungsgrad hinterher mit einem LDO sowieso auf unter 60% reduzierst? Olli Z. schrieb: > Soweit recherchiert benötigt man zum erzeugen der 3,3 V für den ESP an > einer (oder mehreren parallel geschalteten) 18650 LiIon Batterie einen > Boost-Converter auf 5V und dann einen LDO uf die 3,3 V zurück Wo hast du das "recherchiert"? Ist das ein KI-Mehrheitsentscheid über viele ins Netz gestellte Anfängerlösungen? Ich bin mir absolut sicher, dass man das mit einem gut designten Schaltregler direkt auf 3V3 auch schafft. Und dann hat man auch nicht gleich einen 34% schlechteren Wirkungsgrad (das verheizt der LDO von 5V auf die nötigen 3V3). Die Reihenschaltung zweier Akkus und ein effizienter Stepdown wäre hier mein Ansatz. Da bekommt man mit geeigneter Bauteilauswahl und definiertem LAstbereich leicht auf 95% Wirkungsgrad.
Lothar M. schrieb: > Die Reihenschaltung zweier Akkus Findet man in den wenigsten Geräten heutzutage, selbst leistungshungrige Smartphones haben meist nur 1 Zelle...
Niklas G. schrieb: > Lothar M. schrieb: >> Die Reihenschaltung zweier Akkus > Findet man in den wenigsten Geräten heutzutage, selbst leistungshungrige > Smartphones haben meist nur 1 Zelle... Dann nimmt man 1 Lipo Akku und einen Stepdown, der den Eingang direkt auf den Ausgang durchschalten kann. Dann reicht wie erwähnt locker 1 Akku: Niklas G. schrieb: > Der ESP32-C6 geht bis 3.0V runter. Die gängigen LiPo Akkus sind bei 3.0V > praktisch leer Aber so ein System designt dann auch nicht der Laie, der eigentlich erst mal auf 5V hochtakten und dann auf 3V3 linear herunterreglen wollte.
Lothar M. schrieb: > Aber so ein System designt dann auch nicht der Laie Eigentlich muss man nur ein Schaltregler Modul/Board auftreiben das einen 100% Duty Modus kann. Wird's halt nicht für $1 bei AliExpress geben. Die TI Evalboards (z.B. TPS62840-1YBGEVM56) sind allerdings wirklich etwas teuer.
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