Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESP32 im Batteriebetrieb - Laufzeit maximieren


von Christian B. (christian_b844)


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Hallo,

bin neu hier im Forum. Habe nicht allzu viel Erfahrung mit µC oder 
Elektronik aber (meist) viel Freude daran. Wie auch immer, habe mich 
aufgrund eines konkreten Problems angemeldet und erhoffe mir hier 
Informationen zu bekommen.

Ich plane ein Projekt (bzw. setze es bereits um) in welchem ich einen 
ESP32 in einer Umgebung ohne fixer Stromversorgung einsetzen muss 
(Auto). Aktuell denke ich an CR123 Batterien da die Spannung konstant 
gehalten werden kann und auch die Kapazität okay ist. Leider ist das 
aktuell meine größte Sorge.
Der ESP32 fungiert als Access Point und zieht somit auch relativ viel 
Strom.

Welche Möglichkeiten habe ich hier, die Laufzeit so lange wie möglich 
rauszuzögern? Effektiv in Betrieb ist er nur für ungefähr 30 Sekunden, 
danach könnte er wieder auf unbestimmte Zeit schlafen. Aufwecken geht 
nur kabellos (weil Verkabelung dort zu umständlich), und ich glaube das 
lässt sich dann nicht mit den Sleep-Modi vereinbaren.

Danke vorab!

von John P. (brushlesspower)


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Hallo,

der ESP32 ist alles andere als Stromsparend, besonders wenn WLAN aktiv 
ist.
Da wird deine CR123 Batterie nicht lange halten.

Warum kann der ESP32 nicht von der Auto Boardspannung versorgt werden?

Zündung an = WLAN an
Zündung aus = WLAN aus

von Christian B. (christian_b844)


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Ja, anhand der Eckdaten habe ich das leider vermutet.

Möchte das möglichst Bedienerfreundlich bauen, ein Einbau an die 
Auto-Boardspannung setzt leider Kenntnisse mit der Eletronik voraus (und 
die habe ich, genau genommen, selbst nicht).

Suche anscheinend also nach einer Eierlegenden Wollmilchsau :(

von John P. (brushlesspower)


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Du könntest die Boardspannung messen, wenn diese größer 12,5V (genauen 
Wert müsste man noch anpassen) kann man davon ausgehen, dass der Motor 
an ist (Lichtmaschine lädt).

Dann erst WLAN an.

Aber selbst beim messen der Spannung ist der ESP32 nicht wirklich super.

Ich weiß aber auch nicht wie schnell/wann WLAn verfügbar sein soll?

Das müsstest du mal genauer ausführen....

von Helmut -. (dc3yc)


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Im Auto ist's doch kein Problem. Da gibt es ein Dauerplus 
(Zigarettenanzünder oder Handschuhfach oder so). Da sollte keine 
Batterie nötig sein. Und auf Youtube gibt es ein schönes Video vom 
Schweizer, wie man das sonst lösen kann. 
https://www.youtube.com/watch?v=FrCgQgahzsI

von J. B. (Gast)


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Helmut -. schrieb:
> Da gibt es ein Dauerplus

Bei den Fahrzeugen die ich kenne ist der Zigarettenanzünder auch erst 
mit der Zündung an.
Deshalb ganz einfach: USB-Lader in die Buchse, Kabel direkt an ESP, 
schaltet sich dann mit der Zündung ein.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Christian B. schrieb:
> Ich plane ein Projekt (bzw. setze es bereits um) in welchem ich einen
> ESP32 in einer Umgebung ohne fixer Stromversorgung einsetzen muss
> (Auto).
Ein Auto hat eine fixe Stromversorgung. Und die braucht man auch bei 
einem ESP wenn der drahtlos aufgeweckt werden soll. Dann muß er nämlich 
immer laufen.

> ein Einbau an die
> Auto-Boardspannung setzt leider Kenntnisse mit der Eletronik voraus (und
> die habe ich, genau genommen, selbst nicht).
Warum machst Du dann so etwas? Das wird nichts. Autoelektronik ist alles 
andere als trivial (Bordnetz Störungen ect.). Mit Arduino copy&paste 
kommst Du da nicht weit.

von Christian B. (christian_b844)


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Das ist ein wenig mein Problem. Ich möchte eine relativ einfache, 
universelle Lösung finden, ohne groß mit bestehender Elektronik 
rumwerkeln zu müssen (also alles was über mein Projekt selbst) raus 
geht. Im besten Fall möchte ich das Teil auch anderen zur Verfügung 
stellen - und das wäre eine große Hürde.
Da das Teil dann im Kofferraum sein soll - und teils ohne direkten 
Durchgang nach vorne (zumindest ohne die Verkleidung zu entfernen) - 
fällt diese Stromversorgung daher eher flach.

von Christian B. (christian_b844)


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Andreas B. schrieb:
> Warum machst Du dann so etwas? Das wird nichts. Autoelektronik ist alles
> andere als trivial (Bordnetz Störungen ect.). Mit Arduino copy&paste
> kommst Du da nicht weit.

Weil ich die Software schreiben kann und ich kleinere Schaltungen 
hinbekomme. In die Autoelektronik möchte ich, aufgrund des Sachwertes, 
jedoch nicht eingreifen.

von Stefan F. (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Aktuell denke ich an CR123 Batterien

Hat Heise dich dazu verleitet?

Die Batterie ist viel zu schwach. Schau ins Datenblatt 
https://data.energizer.com/pdfs/123.pdf

Laut erstem Diagramm sackt die Spannung unter Last mit 100 Ohm (30mA) 
von Anfang an auf 2,8V. Der ESP nimmt aber sehr viel mehr Strom auf, 
also wird die Spannung noch weiter absacken. Außerdem benötigt er unter 
Verwendung eines FLash Speichers laut Datenblatt mindestens 3,0V (meiner 
Erfahrung nach reichen 2,8V).

Außerdem kann man die Batterie so nicht vollständig ausnutzen, weil ihre 
Spannung im Laufe der Zeit noch weiter absackt.

> Der ESP32 fungiert als Access Point
> Effektiv in Betrieb ist er nur für ungefähr 30 Sekunden,
> danach könnte er wieder auf unbestimmte Zeit schlafen.
> Aufwecken geht nur kabellos

Moment mal: Ein Access Point muss für die Clients immer erreichbar sein. 
Wie stellst du dir das vor: Du schaltest den Access Point für wenige 
Sekunden ein und genau in dieser Zeit müssen alle Clients sich mit ihm 
verbinden? Und wie soll das "kabellos" gehen, während er aus geschaltet 
ist?

WLAN ist entweder an oder aus. Wenn ein WLAN Gerät sich 200ms lang nicht 
mehr meldet, dann ist es "weg". Entsprechend kannst du den Deep-Sleep 
Modus vergessen.

> Möchte das möglichst Bedienerfreundlich bauen, ein Einbau an die
> Auto-Boardspannung setzt leider Kenntnisse mit der Eletronik voraus

Die meisten Autos haben eine 12V Buchse mit Dauerstrom. Darin kannst du 
ein handelsübliches Handy- Smartphone- oder TomTom Ladegerät mit 5V 
Ausgang einstecken. Daran wiederum wird jedes handelsübliche ESP32 Board 
laufen.

Und wenn dein Auto keine solche Steckdose hat, kannst du sie von einer 
Werkstatt nachrüsten lassen, so teuer sind die nicht, dass man sich 
davor scheuen müsste.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Christian B. schrieb:
> Da das Teil dann im Kofferraum sein soll

Na, dann pack halt eine Autobatterie in den Kofferraum.
Nur mal als Anhaltspunkt: Ein ESP32 braucht etwa 100mA.
Eine Li-Ion Monozelle (Typ D) liefert ca. 10Ah. Damit läuft Dein ESP 
(bei 3V mit Längsregler) knapp 4 Tage.

Ansonsten hat Stefan das wesentliche dazu schon gesagt.

: Bearbeitet durch User
von Christian B. (christian_b844)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Hat Heise dich dazu verleitet?

Von Heise habe ich das nicht, jedoch von hier: 
https://www.radioshuttle.de/media/tech-infos/esp32-mit-batteriebetrieb/

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Moment mal: Ein Access Point muss für die Clients immer erreichbar sein.
> Wie stellst du dir das vor: Du schaltest den Access Point für wenige
> Sekunden ein und genau in dieser Zeit müssen alle Clients sich mit ihm
> verbinden? Und wie soll das "kabellos" gehen, während er aus geschaltet
> ist?

Ja, das ist mir bekannt. Deswegen meinte ich das es hier wohl keine 
Option ist den Sleep Modus zu nutzen. Zugegeben, hier habe ich mich oben 
sehr unglücklich ausgedrückt:
"Aufwecken geht
nur kabellos (weil Verkabelung dort zu umständlich), und ich glaube das
lässt sich dann nicht mit den Sleep-Modi vereinbaren."

von Stefan F. (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Von Heise habe ich das nicht, jedoch von hier:
> https://www.radioshuttle.de/media/tech-infos/esp32-mit-batteriebetrieb/

Der Vorschlag mit der CR-123 ist jedenfalls noch schlechter, als zwei AA 
Primärzellen zu verwenden. Du kannst dazu gerne noch weitere 
Datenblätter konsultieren, die sind sich da alle ziemlich einig.

In dem Artikel wird die Stromaufnahme auch falsch angegeben. Bei WLAN 
Betrieb seien es bis zu 80-180mA. Tatsächlich sind es Impulse von mehr 
als 400mA.

Siehe https://www.ondrovo.com/a/20170207-esp-consumption/
Da hat jemand am ESP8266 gemessen, der ESP32 ist ähnlich.

Espressif empfiehlt im Datenblatt, die Stromversorgung für mindestens 
500mA auszulegen.

von Christian B. (christian_b844)


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Danke für die Info. Habe dem Artikel wohl zu viel Glaube geschenkt. Bei 
einer Investition von zwei, drei Euro für die Batterie habe ich mir 
nicht groß Gedanken gemacht. Stromsparend zu sein ist natürlich ja 
sowieso ein brauchbarer Ansatz.
Scheinbar muss ich wohl doch den Ansatz mit der Bordelektronik wählen, 
dazu hole ich mir dann aber wohl Unterstützung.

von Stefan F. (Gast)


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Christian B. schrieb:
> Scheinbar muss ich wohl doch den Ansatz mit der Bordelektronik wählen,
> dazu hole ich mir dann aber wohl Unterstützung.

Unabhängig von deinem KFZ gibt es portaböe Akkus in zahlreichen 
Varianten zu kaufen - auch in groß. Sogar mit 5V Spannungsregler - nennt 
sich dann Powerbank.

von Christian B. (christian_b844)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Unabhängig von deinem KFZ gibt es portaböe Akkus in zahlreichen
> Varianten zu kaufen - auch in groß. Sogar mit 5V Spannungsregler - nennt
> sich dann Powerbank.

Diese Idee hatte ich ursprünglich schon, aufgrund der darin verbauten 
Akkus habe ich jedoch davon abgesehen (Hitzeentwicklung im Auto, Kälte 
im Winter) - eine abnehmende Kapazität war da meine geringste Sorge 
(Brand, etc).

von Wolfgang (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> In dem Artikel wird die Stromaufnahme auch falsch angegeben. Bei WLAN
> Betrieb seien es bis zu 80-180mA. Tatsächlich sind es Impulse von mehr
> als 400mA.

Der hohe Strom fließt nur für einige Millisekunden
>
> Espressif empfiehlt im Datenblatt, die Stromversorgung für mindestens
> 500mA auszulegen.

Die 500mA können aber auch aus einem Pufferkondensator/Supercap kommen. 
Das muss nicht direkt die Batterie liefern.

von Stefan F. (Gast)


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Den ESP32 kann man direkt ohne Spannungsregler an LiFePO4 Akkus 
betreiben. Diese gelten als relativ sicher.

Zum Laden brauchst du ein spezielles Ladegerät für diesen Akkutyp.

von Philip S. (Firma: ueberblick industries) (ueberblick)


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Der "normale" ESP32 ist hier gar nicht so gut geeignet, denn er kann 
sein WiFi nicht getrennt abschalten.

Der ESP32-S2 kann das und noch dazu hat er einen ultra low power 
Coprozessor, den man wunderbar verwenden kann, um den Hauptprozessor 
nebst Wifi in regelmässigen Abständen zu wecken, nachdem er sich selber 
schlafen gelegt hat.

von Stefan F. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Der hohe Strom fließt nur für einige Millisekunden

Ja schon, aber auch die mittlere Stromaufnahme (ca. 100mA) ist viel zu 
hoch für die CR123.

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