Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP-01 mit 1S-LiPo


von Johannes K. (anamollo)


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Hallo liebe Leute!

Es geht konkret um den Betrieb eines ESP-01-Boards mit ausschließlich 
einer LED (3mm) mit Vorwiderstand.
Der LiPo-Akku soll (1 Zelle, 3.7 V) soll diesen ESP-01 mit Strom 
versorgen.
Am ESP soll ein USB-C-Lademodul angeschlossen werden, um den LiPo 
entsprechend laden zu können.
Da der LiPo mit 3.7 V Spannung nicht den benötigten 3.3 V des ESPs 
entspricht, frage ich hier nach einer einfachen Schaltung 
(Spannungsregler?) oder noch einfacher nach einem einfachen 
Spannungsregler mit 3 Pins, der die 3.7 V auf 3.3 V herunterbringt.

USB-Charger    Akku        Spannungsregler            ESP-01
  (0) -------|=====|-------------(o)------------------->(0)

Wichtig dabei ist, dass der Spannungsregler so wenig Strom wie nötig 
benötigt.


Vielen Dank!

: Bearbeitet durch User
von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Gibt genug LDOs mit geringer Ruhestromaufnahme. Der TPS709A33DBVT von TI 
hat z.B. ~1.5µA

von Vanye R. (vanye_rijan)


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Ist 150mA nicht etwas knapp fuer potentielles WLAN?

Vanye

von Hans W. (hanswieland)


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Vanye R. schrieb:
> Ist 150mA nicht etwas knapp fuer potentielles WLAN?

ja, ist zu wenig. Versuche es mit

XC6220B301 oder 331
RT9080-30 oder 33
HT7830 oder 33

: Bearbeitet durch User
von Johannes K. (anamollo)


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Danke.

Es sollte halt generell wenig Zusatzbeschaltung verwendet werden, zwecks 
Platzmangel.

von Hans W. (hanswieland)


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Johannes K. schrieb:
> Platzmangel

Bedenke, dass so ein Spannungsregler Kühlung braucht. Das ESP Modul 
natürlich auch.

: Bearbeitet durch User
von Dieter S. (hotsystems)


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Johannes K. schrieb:
> generell wenig Zusatzbeschaltung verwendet werden, zwecks
> Platzmangel.

Aber stabil funktionieren soll es doch auch.
Also ist doch der Platzbedarf von den notwendigen Bauteilen abhängig.

: Bearbeitet durch User
von Johannes K. (anamollo)


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Nochmal zu dem Thema eine Frage:

Ich habe nun in Google nach dem HT7833 gesucht und folgenden Link zu 
einem anderen bezeichneten Bauteil (bei reichelt) gefunden:

Shop:
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/ldo-regler_fest_3_3_v_to-92-90114
Datenblatt:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/MCP1702_MIC.pdf

Da haut das mit der Drop-Out-Spannung nicht hin, wenn ich den 
Spannungswandler mit Vin = 3.7V versorge, aber 3.3V erhalten möchte, 
oder liege ich da falsch?

Gruß

von Walter S. (avatar)


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du liegst richtig

von F. (radarange)


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Ein paar Fragen:
- Wie oft bzw. lang ist der ESP32 an? Wenn er die ganze Zeit an ist, ist 
ein möglichst effizienter Spannungsregler sinnvoller als einer mit 
geringem Ruhestrom.
- Wieviel Strom wird maximal benötigt?
- Was sind denn konkret die Platzverhältnisse?
- Was darf's kosten?
- Suchst du einen Chip nebst Beschaltung oder ein fertiges Modul?

von Johannes K. (anamollo)


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>- Wie oft bzw. lang ist der ESP32 an? Wenn er die ganze Zeit an ist, ist
>ein möglichst effizienter Spannungsregler sinnvoller als einer mit
>geringem Ruhestrom.
ESP-01.
Er ist "ständig an", d.h. 99% im Deep-Sleep, da ich wie o.g. Akkubetrieb 
mit langer Laufzeit benötige.

>- Wieviel Strom wird maximal benötigt?
Es hängt am ESP-01 lediglich eine externe LED mit Vorwiderstand (330 
Ohm), der ESP benötigt nach Erwachen aus dem Deep-Sleep genug Saft, um 
WLAN für eine gewisse Zeit (ca. 1 min.) stabil bereit zu stellen. 
Außerdem leuchtet auch nur dann in dieser Minute die LED und erlischt 
nach besagter Zeit wieder.

>- Was sind denn konkret die Platzverhältnisse?
Die Platzverhältnisse: Ein Handgerät in etwa so groß (L.,B.) wie eine 
Apple-TV-Fernbedienung von der Länge und Breite. Die Tiefe nicht mehr 
als 30 mm.

>- Was darf's kosten?
Der Spannungsregler? der allein wird denke ich nicht all zu viel kosten.

>- Suchst du einen Chip nebst Beschaltung oder ein fertiges Modul?
Der ESP-01 ist die Basis und den möchte ich verwenden.


>du liegst richtig
Was mich sehr oft wundert und auch bei diesem Thema:
Es scheint ja ein Thema zu sein, welches voll im Trend ist (ESP-01, 
InternetOfThings,..). Und dabei findet man im Netz so gut wie nirgends 
eine Appel-Ei-Regel, wie man diesen Allerwelts-Chip mit einem LiPo 
versorgt.
So nach dem Motto: "Da nimmste den Chip XY, Kondensator gegen Masse und 
schon funzt das WLAN ohne Probleme mit nem 1S-LiPo.."

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (bitverdreher)


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Deswegen nimmt man fuer so etwas auch eine LiFePO4 Batterie und laesst 
den Spannnungsregler weg.

von Hans W. (hanswieland)


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Der MCP1702 ist zu schwach.

Das ESP-01 Modul läuft auch noch mit 2,8V. Wenn du Glück hast sogar mit 
2,5V. Hängt vom verwendeten Flash Speicher ab.

: Bearbeitet durch User
von Johannes K. (anamollo)


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>Deswegen nimmt man fuer so etwas auch eine LiFePO4 Batterie und laesst
>den Spannnungsregler weg.
Ok, aber dann kann ich vermutlich auch den LiPo-Charger TP4057 nicht 
dafür verwenden, oder?
Interessant wäre dann auch noch die hoffentlich genormte Baugröße, damit 
man bei einem Wechsel des Akkus nicht das gesamte Gehäuse redesignen 
muss...

von F. (radarange)


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Johannes K. schrieb:
>>- Wie oft bzw. lang ist der ESP32 an? Wenn er die ganze Zeit an ist, ist
>>ein möglichst effizienter Spannungsregler sinnvoller als einer mit
>>geringem Ruhestrom.
> ESP-01.
> Er ist "ständig an", d.h. 99% im Deep-Sleep, da ich wie o.g. Akkubetrieb
> mit langer Laufzeit benötige.

Jetzt wird's tatsächlich interessant, einen Linearregler gegen einen 
Schaltregler zu vergleichen. Dafür bräuchte man dann aber konkretere 
Angaben zum Stromverbrauch in verschiedenen Betriebszuständen. Bei 99% 
heißt das aber, das Ding ist jeden Tag etwa 15 Minuten nicht im 
deep-sleep.

>>- Wieviel Strom wird maximal benötigt?
> Es hängt am ESP-01 lediglich eine externe LED mit Vorwiderstand (330
> Ohm), der ESP benötigt nach Erwachen aus dem Deep-Sleep genug Saft, um
> WLAN für eine gewisse Zeit (ca. 1 min.) stabil bereit zu stellen.
> Außerdem leuchtet auch nur dann in dieser Minute die LED und erlischt
> nach besagter Zeit wieder.

Okay, du brauchst also eine Minute lang WLAN, etwa 15x am Tag.

>>- Was sind denn konkret die Platzverhältnisse?
> Die Platzverhältnisse: Ein Handgerät in etwa so groß (L.,B.) wie eine
> Apple-TV-Fernbedienung von der Länge und Breite. Die Tiefe nicht mehr
> als 30 mm.

Ich habe gerade keine Apple-TV-Fernbedienung zur Hand, daher die Frage: 
Wievielen Fußballfeldern entspricht das?

>>- Was darf's kosten?
> Der Spannungsregler? der allein wird denke ich nicht all zu viel kosten.

Okay, dann die Luxusvariante: Buck-Boost mit geringem Ruhestrom und 
hoher Schaltfrequenz. Ist gegebenenfalls weniger effizient als andere 
Lösungen, dafür kannst du deinen Akku aber tatsächlich deutlich weiter 
entladen.
Ich such dir nachher mal was von TI raus, aber beschwer dich dann nicht, 
wenn die Spannungsversorgung teurer ist als der Rest.

>>- Suchst du einen Chip nebst Beschaltung oder ein fertiges Modul?
> Der ESP-01 ist die Basis und den möchte ich verwenden.

Das heißt, du hast kein Problem damit, dir deine eigene Platine für die 
Spannungsversorgung zu designen? Das öffnet natürlich Möglichkeiten, die 
mit der Verwendung eines fertigen Schaltregler-Moduls so nicht möglich 
sind.

von Stephan S. (uxdx)


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Johannes K. schrieb:
>>Deswegen nimmt man fuer so etwas auch eine LiFePO4 Batterie und laesst
>>den Spannnungsregler weg.
> Ok, aber dann kann ich vermutlich auch den LiPo-Charger TP4057 nicht
> dafür verwenden, oder?
> Interessant wäre dann auch noch die hoffentlich genormte Baugröße, damit
> man bei einem Wechsel des Akkus nicht das gesamte Gehäuse redesignen
> muss...

<Ironie on>
Genau deswegen ist die Verwendung von LiFePO4-Akkkus seit Jahren völlig 
ungebräuchlich und sie werden auch gar nicht mehr hergestellt.
<Ironie off>

Mein Gott, dann nimm halt einen LiFePO4-Charger wie z.B. den CN3058, es 
gibt in diesem Forum sogar Threads darüber

: Bearbeitet durch User
von Johannes K. (anamollo)


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Hallo F.

Danke für deine ausführliche Antwort.


Ich habe seit meinem letzten Beitrag nach der anscheinend "besseren 
Alternative" mit einem LiFePo4 gegooglt.
Da dieser ja wie mein Vorredner bereits sagte direkt 3.2 V liefert, wäre 
der LiFePo4 denke ich ideal für mein Projektchen.
Den LiFePo-USB-Charger (Modul) habe ich mir dazubestellt (da andere 
Ladespannung als beim LiPo) und werde das testen.

Somit entfallen mir dann zusätzliche Bauteile, was wiederum die Größe 
des Ganzen gering hält.
Die Akkuzelle scheint auf eine typische Mignon-Größe genormt zu sein, 
was einen weiteren Vorteil bietet (bei LiPo ist es anscheinend 
herstellerspezifisch, was ich aus dem Flugmodellbau kenne, da kocht 
jeder Hersteller der Akkus sein eigenes Süppchen).

Gruß

von Hans W. (hanswieland)


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Wie hast du dir das Aufwecken aus dem Deep-Sleep vorgestellt? Ohne 
externe Schaltung geht das nicht mit dem ESP-01 Modul, denn der 
Timerausgang GPIO16 ist nicht herausgeführt.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Jetzt wird's tatsächlich interessant, einen Linearregler gegen einen
> Schaltregler zu vergleichen.

Da ist der Dampfer laengst abgefahren. Es gibt mittlerweile Schaltregler 
mit einem Iq im uA Bereich. Bei dem hohen Iq von einem ESP8266 
vermutlich bereits uebertrieben. Allerdings koennte man IMHO noch 
einiges gewinnen wenn man eine Sepic Topologie verwendet um den Akku 
besser zu nutzen.

Aber hier haben wir ja einen unerfahrenen Anfaenger. Wenn der einen 
modernen Schaltregler designt, hat das Wlan vom ESP gleich nur noch 
halbe Reichweite.

Man kann also sicher viel verbessern, aber man muss auch jemanden etwas 
Playground zum lernen lassen. .-)

Vanye

von Hans W. (hanswieland)


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Vanye R. schrieb:
> Allerdings koennte man IMHO noch
> einiges gewinnen wenn man eine Sepic Topologie verwendet um den Akku
> besser zu nutzen.

Der ESP braucht im ungünstigsten Fall 2,8 Volt. Zuzüglich 0,3 Volt 
Drop-Out komme ich auf 3,1 Volt. Ich würde keinen Lithium Akku tiefer 
entladen wollen.

von Johannes K. (anamollo)


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>Wie hast du dir das Aufwecken aus dem Deep-Sleep vorgestellt?

Ich gehe mit dem Taster auf den RESET-Pin vom ESP. Das funktioniert 
einwandfrei.

von Loco M. (loco)


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Johannes K. schrieb:
> der LiFePo4 denke ich ideal für mein Projektchen.
> Den LiFePo-USB-Charger (Modul) habe ich mir dazubestellt (da andere
> Ladespannung als beim LiPo) und werde das testen.
>
> Somit entfallen mir dann zusätzliche Bauteile, was wiederum die Größe
> des Ganzen gering hält.

Wer sorgt dafür, dass der Akku nicht tiefentladen wird? Kann das dein 
unbekanntes LiFePO4-USB-Charger Modul?

von Hans W. (hanswieland)


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Johannes K. schrieb:
> Ich gehe mit dem Taster auf den RESET-Pin vom ESP. Das funktioniert
> einwandfrei.

Ja, das geht ohne GPIO16

von Johannes K. (anamollo)


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Hallo,

es handelt sich um diesen USB-LiFePo-Charger:

https://de.aliexpress.com/item/1005009698594531.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.5.155118026AjhiU&gatewayAdapt=glo2deu


Jetzt stehe ich aber vor dem nächsten Problem...
Der ESP soll auch während des Ladens mit 3.3V versorgt werden, d.h. 
Betriebsspannung des ESPs (3.3V) entspricht nicht der Ladespannung des 
Akkus.
D.h. dass ich den ESP nicht parallel zum Akku und dem Ausgang des 
Chargermoduls verbinden darf.

Wie kann man das dann machen, dass der ESP nicht die Ladespannung 
abbekommt?
Doch ein Spannungsregler zwischen Akku und ESP? (was wieder nicht mit 
der Drop-Out-Spannung hinhaut).

Gruß

: Bearbeitet durch User
von Hans W. (hanswieland)


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Johannes K. schrieb:
> was wieder nicht mit der Drop-Out-Spannung hinhaut

Nochmal: der ESP braucht keine 3,3V. Es genügen 2,8V.

Und die 3,6V verträgt er auch.

: Bearbeitet durch User
von Alexander (alecxs)


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Es wäre schon eher das Thema, der Stromverbrauch darf nicht dem 
Ladestrom addiert werden.

Kauf lieber ein Modul mit Tiefentladeschutz und separatem Lastausgang 
für Verbraucher.

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