Projekt-Review: Energy Harvesting mit BQ25570 & LiPo (Solar)

[Leiname S. (leiname_s)]

Hallo zusammen,

ich arbeite gerade an einer stromsparenden, solarbetriebenen 
Fernbedienung mit einem ESP32-S3-Wroom-1, die über eine Solarzelle (und 
Akku) versorgt werden soll.

Da ich noch nicht so erfahren bin wäre ich auch sehr dankbar, wenn ihr 
kurz über meinen Schaltplan schauen könnten ob alles Sinn ergibt und so 
funktioniert wie gewollt. Vor allem bei der Verschaltung von meinem 
BQ25570 und dem Anschluss vom MCP73831-2-MC mit dem akku bin ich mir 
noch unsicher.

Projektübersicht:
Stromquelle: Kleine PET Solarzelle(Vmp: 5V, Imp: 100mA)
Energy Harvester: BQ25570
Lade-/Debuggingschnittstelle: USB_C mit MCP73831-2-MC
MCU: ESP32-S3-Wroom-1
Peripherie:
IR-LED
IR-Sensor(TSOP31240)
18Knöpfe mit CD74HC4067 Multiplexer

Ziel ist es ein System, das primär über solar geladen wird, aber auch 
optional über USB-C geladen werden kann. Außerdem meine größte Frage:
Der Parallele Betrieb von BQ25570 und MCP73831. Gibt es keine Probleme 
wenn beide ICs am selben Akku angeschlossen sind?

Vielen Dank schonmal fürs anschauen.
Ich freue mich auch über Kritik und Verbesserungsvorschläge!

Viele Grüße

Emanuel

[Harald K. (kirnbichler)]

Leiname S. schrieb:
> ich arbeite gerade an einer stromsparenden, solarbetriebenen
> Fernbedienung mit einem ESP32-S3-Wroom-1, die über eine Solarzelle (und
> Akku) versorgt werden soll.

Stromsparend und ESP32 beißt sich. Fernbedienung lässt auf Gebrauch 
innerhalb von Gebäuden schließen, und das wiederum legt eine sehr, sehr 
geringe Ausbeute der Solarzelle nah.

Vergiss' die Solarzelle, nimm stattdessen einen größeren Akku.

Und warum ausgerechnet ein ESP32? Willst Du etwa WLAN zur Fernbedienung 
von irgendwas verwenden?

[Leiname S. (leiname_s)]

Harald K. schrieb:
> Stromsparend und ESP32 beißt sich. Fernbedienung lässt auf Gebrauch
> innerhalb von Gebäuden schließen, und das wiederum legt eine sehr, sehr
> geringe Ausbeute der Solarzelle nah.

Tatsächlich ist hier mein Vorbild die Samsung SolarCell Remote. Die 
nutzt genau das Prinzip. Ich möchte die Fernbedienung später vielleicht 
mal in mein SmartHome integrieren.

[Lu (oszi45)]

Leiname S. schrieb:
> solarbetriebenen Fernbedienung

Kein Problem: Wenn Du nun ein 400W-Modul anschließt, kannst Du jetzt im 
Winter 3 Watt ernten. Dann rechne die kurzen Sonnenstunden aus. 3W*3h=9 
Wh
Die Ernte reicht dann völlig aus, um Deinen ESP bei Sonne zu 
betreiben. 8-)

[Björn W. (bwieck)]

Wozu der Multiplexer? Der ESP hat doch genügend I/O frei.

[Leiname S. (leiname_s)]

Mein ESP läuft natürlich nicht dauerhaft. Meinen Berechnungen zufolge 
erntet die Zelle selbst bei nur 1% der Nennleistung(Innenraum) als der 
Deep Sleep verbraucht. Zudem gibt es ja noch einen Akku der über usb-c 
aufgeladen werden kann. Nur weiß ich nicht ob meine Schaltung korrekt 
ist, was der Hauptgrund für diesen Post war.
P.s. Meine Berechnungen:
Deep Sleep: ca. 15uA -> in 24h 0,36mAh
Aktivität(ESP-NOW): Ein Sendevorgang dauert inkl. Wake up ca 200ms bei 
100mA sind das nur 0,0055mAh.
Tagesbedarf (bei 10 Betätigungen): 0,36mAh + 0,055mAh = ca. 0,42mAh Pro 
Tag.
Mein Solar Modul hat eine Pmax von 500mW. Gehen wir im tiefsten 
Winter/Innenraum von nur 0,5% Wirkungsgrad aus was schon sehr 
konservativ ist. Das entspricht einer Ernte-Leistung von 2,5mW.
Bei 3,3V am Ausgang des BQ25570 fließen also effektiv 0,75mA Ladestrom 
in den Akku.
Selbst wenn nur 2h am Tag dieses minimale Licht vorhanden ist werden 
1,5mAh geerntet. Meine Ernte (1,5mAh) ist selbst unter den miesesten 
Bedingungen fast 4x so hoch wie der Tagesbedarf von meinem 
ESP32(0,42mAh).

[Leiname S. (leiname_s)]

Danke für den Tipp! Ich fand diese Lösung persönlich einfach schöner. 
Kannst du evtl, falls du dich damit auskennst, mal über meinen 
Schaltplan schauen und mir sagen ob alles passt?

[Silc P. (silch12)]

Du wirst fast ausgeschlossen auf deine 2.5mW kommen. 0.5% der max 
Leistung eines Solarmodulen in Innenräumen ist ziemlich weit daneben... 
Die Leistung ist exponentiell mit der Lichtstärke verknüpft.

Schau dir diese Artikel mal an. Im letzten hat's eine Licht-Leistungs 
Kurve:
https://www.research-collection.ethz.ch/entities/publication/7379b008-72aa-468c-b8c1-05ac7f5404f0
https://www.research-collection.ethz.ch/entities/publication/e63806e8-fcb0-46b1-8b8a-1c695698e4d5
https://arxiv.org/abs/2601.03171