Vergleich zweier Alkali AA Primärzellen (Serie) mit zwei Li-ClO2 AA Primärzellen in einer Melderanwendung. Ohne 20F/LIC ist die Betriebszeit erheblich kürzer! Nach 233 Tagen wird bei Alkali (2 in Serie) die minimale Betriebsspannung des ESP8266 unterschritten. Die Li-ClO2 Zellen (2 in Parallelschaltung) erreichen die minimale Betriebspannung von 2,6V erst nach 279 Tagen. Die Notwendwendigkeit einen LIC einzusetzen besteht darin, dass der Innenwiderstand der Primärzellen für den kurzen, allerdings hohen Strombedarf des ESP8266 zu hoch ist und der LIC den Spitzenstrom liefert. Bei den Li-ClO2 Zellen reichen 4x100uF Mehrschichtkondenatoren aus. Der Melder mit Alkali Batterien gibt 21 Tage lang Unterspannungswarnungen ab, der mit Li-ClO2 Batterien gibt einen Tag lang Unterspannungswarnungen ab, bevor er ausfällt.
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Sehr interessant! Auch interessant wie flach die Lithium Spannungen liegen.
Tobi schrieb: > Sehr interessant! > Auch interessant wie flach die Lithium Spannungen liegen. Bei den Lithiumzellen liegt noch eine Schottkydiode in Serie. Diese verhindert Kurzschlußströme falls eine Zelle verkehrt eingelegt wurde. Die tatsächliche Spannung der Lithiumzellen liegt im ca. 0,2V höher. Die Spannungsmessung erfolgte während des Betriebes mit den Boardmitteln (ADC) des MSP430G2553. Die Alkalizellen nähern sich der unteren Betriebspannungsgrenze in einem schleifenden Schnitt und arbeitet je nach Tolerenz des ESPs noch einige Tage. Bei den Lithiumzellen endet der Betrieb abrupt innerhalb ein zwei Tage. Der Anstieg der Spannung bei Betriebsbeginn ist durch das Laden des 20F LICs (LihiumIonenkondensatores) bedingt.
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Gerald K. schrieb: > Die Alkalizellen nähern sich der unteren Betriebspannungsgrenze in einem > schleifenden Schnitt und arbeitet je nach Tolerenz des ESPs noch einige > Tage. Nunja, wenn Du die Alkalizellen nur bis 1,3V nutzt, dürfte noch ca. die Hälfte der Energie drin sein. Alkalizellen sind erst bei ca. 1V leer. Für Deine Anwendung brachst Du drei Alkalizellen in Reihe.
Interessantes Experiment! Wenn den beiden Alkali-Zellen ein 20 F Kondensator zur Seite gestellt wird, würde das ebenfalls eine flachere Entladungskurve und eine längere Standzeit ergeben?
Harald W. schrieb: > Gerald K. schrieb: > Nunja, wenn Du die Alkalizellen nur bis 1,3V nutzt, dürfte > noch ca. die Hälfte der Energie drin sein. Alkalizellen sind > erst bei ca. 1V leer. Für Deine Anwendung brachst Du drei > Alkalizellen in Reihe. Bei drei Alkalizellen wird die maximale Spannung (beim MSP430G2553 liegt bei 4,1V, die maximale Betriebsspannung bei 3,6V, beim ESP8266 liegt die maximale Betriebsspannung ebenfalls bei 3,6V), überschritten. Drei Alkalizellen in Serie liefern am Beginn mindestens 4,5V. Daher würde die Lösung einen Spannungswandler benötigen, mit dem Nachteil einer höheren Verlustleitung speziell im Ruhezustand. Außerdem erzeugt der Wandler HF Störungen die den ESP in seiner Funktion beeinträchtigen. Die Reichweite sinkt.
Alles gut und schön, aber für den Preis von zwei LS 14500 mit 297 Tagen Laufzeit bekommt man eine Handvoll (n) Alkaline AAs mit n/2 * 233 Tagen Laufzeit.
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Karsten schrieb: > Interessantes Experiment! Wenn den beiden Alkali-Zellen ein 20 F > Kondensator zur Seite gestellt wird, würde das ebenfalls eine flachere > Entladungskurve und eine längere Standzeit ergeben? Ja, da bei den Primärzellen der Innenwiderstand im Laufe der Entladung stark zunimmt. Da der ESP8266 nur während der kurzenen Betriebsphase viel Energie benötigt kann der LIC in den langen Pausen wieder aufgeladen werden. Fast leere Alkalizellen laden den LIC noch auf eine ausreichende Spannung auf, selbst wenn der Innenwiderstand der Zellen schon einige zig Ohm beträgt. Selbst ein Strommesser in Sub-mA-Bereich kann vor dem LIC eingefügt werden, ohne den Betrieb zu stören. Mulitmeter in diesen Strombereich haben bekanntlich schon einen großen Innenwiderstand. Das in der Beilage enthaltene Diagramm ist so entstanden.
Gerald K. schrieb: > Bei drei Alkalizellen wird die maximale Spannung (beim MSP430G2553 liegt > bei 4,1V, die maximale Betriebsspannung bei 3,6V, beim ESP8266 liegt die > maximale Betriebsspannung ebenfalls bei 3,6V), überschritten. Dann kommen als Alternative zu den teuren "Lithiums" wohl nur noch drei Ni-Akkus in Frage. Aber ob die mehr Stunden schaffen wie die Alkalis?
Gerald K. schrieb: > Drei Alkalizellen in Serie liefern am Beginn mindestens 4,5V. Daher > würde die Lösung einen Spannungswandler benötigen, mit dem Nachteil > einer höheren Verlustleitung speziell im Ruhezustand. Außerdem erzeugt > der Wandler HF Störungen die den ESP in seiner Funktion beeinträchtigen. > Die Reichweite sinkt. und wie wären 3 Alkalizellen + Diode oder 2
Jim schrieb: > Alles gut und schön, aber für den Preis von zwei LS 14500 mit 297 > Tagen Laufzeit bekommt man eine Handvoll (n) Alkaline AAs mit n/2 * 233 > Tagen Laufzeit. Das ist auch der Grund warum ich in meinem Melder wahlweise mit zwei Li-SO2 parallel oder zwei Alkali seriell betreiben kann. Der Jumper K11 https://www.mikrocontroller.net/attachment/587713/AL2G4-F_SCH_1_.PDF darf nur bei Alkalibatterien gesteckt sein. Der Betrieb von Lithumprimärzellen mit gesteckten Jumper führt zur Zerstörung von MSP, ESP und LIC. Der Preis der LS14500 hängt stark von der Bezugsquelle ab: Von 3,47€ pro Stück: https://www.amazon.de/Saft-10er-Pack-LS14500-Batterien/dp/B08MW24XL3/ref=asc_df_B08MW24XL3/ bis 14,99€ pro Stück: https://www.conrad.at/de/p/saft-ls-14500-spezial-batterie-mignon-aa-lithium-3-6-v-2600-mah-1-st-651153.html Außerdem streuen Alkalizellen in ihrer Kapazität sehr stark. Ich habe schon viel kürzer Betriebszeiten erlebt. Die Gefahr des Ausrinnens von Alkalizellen am Ende iherer Lebensdauer ist viel größer als bei den Lithiumprimärzellen.
fahrradfahrer schrieb: > und wie wären 3 Alkalizellen + Diode oder 2 Diode zur Spannungsverringerung klappt nicht, weil der Spannungs- abfall an einer Diode abhängig vom durchfliessendem Strom ist.
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Harald W. schrieb: > Dann kommen als Alternative zu den teuren "Lithiums" wohl nur noch > drei Ni-Akkus in Frage. Aber ob die mehr Stunden schaffen wie die > Alkalis? Die beiden parallelen LS1450 haben 2x2600 mAh. 3xNih in Serie haben 750mAh. Um die Laufzeit nicht durch die Selbstentladung zu bestimmen würde ich ENELOOP verwenden. https://de.elv.com/panasonic-eneloop-4er-pack-nimh-akkus-micro-750-mah-071501 750mA würden für 43 Tage, mit Wandler noch weniger, reichen. Der Platzbedarf für drei AA-Zellen mit Wandler ist nicht vorhanden (siehe Beilage)
Harald W. schrieb: > fahrradfahrer schrieb: >> und wie wären 3 Alkalizellen + Diode oder 2 > > Diode zur Spannungsverringerung klappt nicht, weil der Spannungs- > abfall an einer Diode abhängig vom durchfliessendem Strom ist. Ja richtig ich dachte die stromaufnahme der Schaltung wäre hoch genug, damit die Kennlinie ihre Wirkung zeigt. Leider ist beide kennlinie immer Milliampere angegeben, so dass man nicht so ganz genau sehen kann wann sie wirkt.
fahrradfahrer schrieb: > Ja richtig ich dachte die stromaufnahme der Schaltung wäre hoch genug, > damit die Kennlinie ihre Wirkung zeigt. Leider ist beide kennlinie immer > Milliampere angegeben, so dass man nicht so ganz genau sehen kann wann > sie wirkt. https://www.mikrocontroller.net/attachment/587724/Stromverbrauch.jpg Der durchschnittliche Strom beträgt 0,53mA.
fahrradfahrer schrieb: >>> und wie wären 3 Alkalizellen + Diode oder 2 >> >> Diode zur Spannungsverringerung klappt nicht, weil der Spannungs- >> abfall an einer Diode abhängig vom durchfliessendem Strom ist. > > Ja richtig ich dachte die stromaufnahme der Schaltung wäre hoch genug, > damit die Kennlinie ihre Wirkung zeigt. Leider ist beide kennlinie immer > Milliampere angegeben, so dass man nicht so ganz genau sehen kann wann > sie wirkt. Nun, der ESP8266 ist ein Verbraucher, dessen Stromaufnahme, je nach verwendetem Programm, stark schwankt.
Gerald K. schrieb: > fahrradfahrer schrieb: >> Ja richtig ich dachte die stromaufnahme der Schaltung wäre hoch genug, >> damit die Kennlinie ihre Wirkung zeigt. Leider ist beide kennlinie immer >> Milliampere angegeben, so dass man nicht so ganz genau sehen kann wann >> sie wirkt. > > https://www.mikrocontroller.net/attachment/587724/Stromverbrauch.jpg > Der durchschnittliche Strom beträgt 0,53mA. Du kannst ja mal eine Si Diode testen mit einer vollen Li-ClO2 AA Primärzellen, und schauen ob die Spannung genug reduziert wird. Da die Schaltung ja mindestens 0,4mA zieht, ist das vielleicht eine Möglichkeit günstige Zellen zu verwenden.
@Gerald (TO) Weshalb nimmst Du nicht einen LiFePo4 Akku? Der vereint die Vorteile der von Dir getesteten Batterien. Die Entladekurve ist recht flach, die erhöhte kurzfristige Strombelastung ist kein Problem für ihn. Zudem ist er wiederaufladbar, also Nachhaltig.
Jörg R. schrieb: > @Gerald (TO) > Weshalb nimmst Du nicht einen LiFePo4 Akku? Der vereint die Vorteile der > von Dir getesteten Batterien. Die Entladekurve ist recht flach, die > erhöhte kurzfristige Strombelastung ist kein Problem für ihn. Zudem ist > er wiederaufladbar, also Nachhaltig. Den gibt es sogar in der passenden Baugröße und die Spannungen passen perfekt.
Ein Herzschrittmacher z.B., der urplötzlich leer ist, macht wenig Freude. Ähnlich dürfte es Deiner Anwendung gehen. Ein abruptes Ende einer Li-Zelle lässt wenig Zeit zum Tausch. Je nachdem, wie wichtig das Gerät ist, sollte man deshalb rechtzeitig Vorsorge treffen.
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Jörg R. schrieb: > @Gerald (TO) > Weshalb nimmst Du nicht einen LiFePo4 Akku? Der vereint die Vorteile der > von Dir getesteten Batterien. Die Entladekurve ist recht flach, die > erhöhte kurzfristige Strombelastung ist kein Problem für ihn. Zudem ist > er wiederaufladbar, also Nachhaltig. Das ist in erster Linie ein Platzproblem. Das Gehäuse ist vorgegeben. https://de.elv.com/softline-gehaeuse-lichtgrau-024264 Guter Preis (0,69€) und gefällig Aussehen. Größer als AA-Size geht wegen der Höhe <16mm nicht. https://www.akkushop-austria.at/at/32-volt-solar-akku-lithium-ifr-14500-aa-600mah-lifepo4-akku-mit-kopf-ungeschuetzt-142-x-506mm Ich ohne Änderungen zwei Stück mit je 600mA einbauen. Mit 2x600mA statt 2x2600 hätte ich nur 23% der Kapazität. Das wären 64Tage. Ich müsste alle 2 Monate die Akkus tauschen statt alle 9 Monate neue Li-ClO2 Batterien. Aber ich werde mir die Akkus ansehen und die Kurven in 2 bis 3 Monate ergänzen. Danke für den Tipp.
oszi40 schrieb: > Ein Herzschrittmacher z.B., der urplötzlich leer ist, macht wenig > Freude. Ähnlich dürfte es Deiner Anwendung gehen. Ein abruptes Ende > einer Li-Zelle lässt wenig Zeit zum Tausch. Je nachdem, wie wichtig das > Gerät ist, sollte man deshalb rechtzeitig Vorsorge treffen. Darum habe ich die Umschaltemöglichkeit auf Alkali vorgesehen. Auch Jörg's Anregung wäre eine Möglichkeit. Wenn einzelne Melder ausfallen ist das nicht so tragisch. Die Primärzellen haben gegenüber den Akkus den Vorteil, dass Tiefentladung keine Rolle spielt. Die Reaktion reicht nach einem Urlaub aus, eine Tiefentladung könnte in diesem Zeitraum den Akku zerstören. Der Unterschied zwischen Primärzelle mit 9 Monate und 2 Monate bei Akkus bedeutet bei einem Alarmsystem mit 10 Melder: 60 Akkus pro Jahr tauschen und laden oder 14 Primärzellen pro Jahr tauschen.
Gerald K. schrieb: > Jörg R. schrieb: >> @Gerald (TO) >> Weshalb nimmst Du nicht einen LiFePo4 Akku? > > Das ist in erster Linie ein Platzproblem. Das Gehäuse ist vorgegeben. Wie sieht es denn mit LiPo Flachakkus aus, Lithium Polymer? https://www.eremit.de/c/3-7v-lipo-akkus Bist bei dem Gehäuse tatsächlich festgelegt?
Jörg R. schrieb: > Wie sieht es denn mit LiPo Flachakkus aus, Lithium Polymer? > https://www.eremit.de/c/3-7v-lipo-akkus > Bist bei dem Gehäuse tatsächlich festgelegt? Ja, ich habe das Gehäuse in größerer Stückzahl eingekauft und ein großer Teil meiner "Bastelein" passiert auf dem Gehäuse und dem Stromversorgungkonzept. Da ich mit SMD und Heißluft arbeite, habe ich mir einen Rahmen fürs Auftragen der Lötpaste gebaut, den ich wiederverwenden kann. Passen würde maximal die Größe 52mmx40mmx10mm: https://www.eremit.de/p/eremit-3-7v-2500mah-lipo-104050 Bei 2500mAh müsste ich alle 4 Monate bzw. 120Tage den Akku aufladen. Bei 10 Melder müßte ich alle 12 Tage im Schnitt einen Akku laden. Mit zunehmendem Alter des Akkus nimmt die Zeit ab. Wie sieht es LiPo Flachakkus mit dem Verhalten bei Tiefentladung aus? Welches Brandrisiko geht von dem Melder aus?
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Gerald K. schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Wie sieht es denn mit LiPo Flachakkus aus, Lithium Polymer? >> https://www.eremit.de/c/3-7v-lipo-akkus >> Bist bei dem Gehäuse tatsächlich festgelegt? > > Ja, ich habe das Gehäuse in größerer Stückzahl eingekauft und ein großer > Teil meiner "Bastelein" passiert auf dem Gehäuse und dem > Stromversorgungkonzept. Ok, dann leuchtet das mit dem Gehäuse ein. > Passen würde maximal die Größe 52mmx40mmx10mm: > > https://www.eremit.de/p/eremit-3-7v-2500mah-lipo-104050 > > Bei 2500mAh müsste ich alle 4 Monate bzw. 120Tage den Akku aufladen. Für mich wäre das vertretbar. Ich würde die Akkus und das System mit guten Steckverbindungen ausstatten, dann ist der Wechsel einfach. Ich hätte auch einige geladene Akkus im Vorrat. Dann kann sofort gewechselt werden. Der getauschte Akku kann in Ruhe geladen werden und wartet auf den nächsten Einsatz. Die Lithium-Thionylchlorid (Li-SOCL2) sind auf Dauer schon ein Kostenfaktor. > Wie sieht es LiPo Flachakkus mit dem Verhalten bei Tiefentladung aus? Der Akku den Du verlinkt hast hat einen Tiefentladeschutz der bei 3V greift. Ich nehme an dass alle LiPos von der Website über einen Tiefentladeschutz verfügen. > Welches Brandrisiko geht von dem Melder aus? Es sind halt Akkus;-)
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Jörg R. schrieb: > Die Lithium-Thionylchlorid (Li-SOCL2) sind auf Dauer schon ein > Kostenfaktor. Dafür sind sie auch nicht gedacht. Diese Zellen sind in Langzeitanwendungen mit geringem und sehr geringem Strom, weil die Selbstentladung sehr klein ist, so 1-2%/ Jahr. Exakt diese Zelle ist in meinem Tauchcomputer drin, hab ich vor kurzem gewechselt.
Falk B. schrieb: > Jörg R. schrieb: >> Die Lithium-Thionylchlorid (Li-SOCL2) sind auf Dauer schon ein >> Kostenfaktor. > > Dafür sind sie auch nicht gedacht. Diese Zellen sind in > Langzeitanwendungen mit geringem und sehr geringem Strom, weil die > Selbstentladung sehr klein ist, so 1-2%/ Jahr. Exakt diese Zelle ist in > meinem Tauchcomputer drin, hab ich vor kurzem gewechselt. Die Lithium-Thionylchlorid (Li-SOCL2) sind in letzter Zeit erheblich teuerer geworden. Ich werde das Programm in Richtung weniger Stromverbrauch optimieren (Reduktion auf die Häfte ist denkbar) und Alkalibatterien einsetzen. Dann müßte ein Betrieb über ein Jahr möglich sein. Danke für eure Anregungen!
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Gerald K. schrieb: > Ich werde das Programm in Richtung weniger Stromverbrauch optimieren > (Reduktion auf die Häfte ist denkbar) und Alkalibatterien einsetzen. > Dann müßte ein Betrieb über ein Jahr möglich sein. Vielleicht solltest Du Dir doch noch irgendeine Lösung zur besseren Ausnutzung der Alkalizellen ausdenken. Ein Entladeschluss bei 1,3V wird bei Fertiggeräten gerade auch hier im Forum gern als "Schrott ab Werk" bezeichnet und das m.E. zu Recht. Aber vielleicht hast Du ja auch eine gute Möglichkeit für eine Zweitnutzung dieser nur halb entladenen Zellen.
Gerald K. schrieb: > > Die Lithium-Thionylchlorid (Li-SOCL2) sind in letzter Zeit erheblich > teuerer geworden. > Gibt auch günstige Angebote. Und bei entsprechender Stückzahl ab 1,45€ /Stück https://www.nkon.nl/de/disposable-batteries/lithium/aa-14500/eve-er14505-aa-lithium.html
Bernd K. schrieb: > Gibt auch günstige Angebote. > Und bei entsprechender Stückzahl ab 1,45€ /Stück > https://www.nkon.nl/de/disposable-batteries/lithium/aa-14500/eve-er14505-aa-lithium.html Danke für die Information!
Harald W. schrieb: > Vielleicht solltest Du Dir doch noch irgendeine Lösung zur besseren > Ausnutzung der Alkalizellen ausdenken. Ein Entladeschluss bei 1,3V > wird bei Fertiggeräten gerade auch hier im Forum gern als "Schrott > ab Werk" bezeichnet und das m.E. zu Recht. Aber vielleicht hast Du > ja auch eine gute Möglichkeit für eine Zweitnutzung dieser nur halb > entladenen Zellen. Das Problem mit der Stromversorgung des Funkmoduls ESP8266 besteht darin, dass dieser kurzzeitig ein Spitzenstrom im dreistelligen mA-Bereich benötigt. https://ullisroboterseite.de/esp8266-strom.html Hier ist der Innenwiderstand der Stromversorung der begrenzende Faktor. Der Innerwiderstand der Zellen nimmt mit zunehmender Entladung stark zu. Bei 1,3V Leerlaufspannung kann eine Alkali Primärzelle schon einen erheblichen Innenwiderstand aufweisen. Dieser bewirkt eine starken Spannungseinbruch, der den ESP8266 stört. Abhilfe war ein 20F LIC (Lithumionenkondensor) parallel zur Batterie. Dieser übernimmt die Lieferung des Stromes während der Stromspitzen. Ohne LIC ist bei Alkalizellen spätestens nach 14 Tagen Schluß. Mit LIC nach 233 Tagen. Ich werde einmal den Innenwiderstand der Alkali bei 1,3V messen.
Hallo Gerald, welchen Typ hast Du als 20F LIC gewählt & wo gekauft? K.
Gerald K. schrieb: > Abhilfe war ein 20F LIC (Lithumionenkondensor) parallel zur Batterie. Ob man den wirklich braucht? Der ist RIESIG! > Dieser übernimmt die Lieferung des Stromes während der Stromspitzen. > Ohne LIC ist bei Alkalizellen spätestens nach 14 Tagen Schluß. Mit LIC > nach 233 Tagen. Ich werde einmal den Innenwiderstand der Alkali bei 1,3V > messen. Die Frage ist, ob man dem ESP8266 die Stromspitzen ein wenig abgeöhnen kann, wenn man die Sendeleistung drosselt bzw. den Takt runterschraubt.
Falk B. schrieb: > Ob man den wirklich braucht? Der ist RIESIG! > Nein, diese hab ich bei einem Abverkauf günstig erst gekauft. Bei Li-SOCl2 reichen 4x 100uF Mehrschichtkondensatoren, bei Alkali brauchts wesentlich mehr. Ein Vorteil ist, ich kann die Battern tauschen ohne, dass das Systen resetiert. Nachteil: der LIC verträgt keine Tiefentladungen. > > Die Frage ist, ob man dem ESP8266 die Stromspitzen ein wenig abgeöhnen > kann, wenn man die Sendeleistung drosselt bzw. den Takt runterschraubt. Leider habe ich in dieser Richtung nichts gefunden.
Karsten schrieb: > Hallo Gerald, > > welchen Typ hast Du als 20F LIC gewählt & wo gekauft? > > K. Vor 3,4 Jahren bei Conrad 1663719 um 7,95€ Ich habe 12 Stück seit über 3 Jahren durchgehend in Betrien ohne Ausfälle.
Noch eine mögliche Alternative wären die 1.5V Lithium Primärzellen (Li-FeS2), z.B. Energizer Ultimat Li. Die haben eine relativ konstante Ausgangsspannung bis kurz vor ganz leer, man kann also mit 2 Zellen in Serie quasi die volle Kapazität nutzen bevor die Mindestspannung unterschritten wird. Sollten also ein gutes Stück länger als Alkaline halten. Und der Innenwiderstand ist ziemlich niedrig, für den ESP braucht man da keine zusätzlichen Pufferkondensatoren.
Gerald K. schrieb: > Vor 3,4 Jahren bei Conrad 1663719 um 7,95€ > Ich habe 12 Stück seit über 3 Jahren durchgehend in Betrien ohne > Ausfälle. Ersatz wäre der VMF706M3R8 70F/3,8V. Dieser hat den gleichen DC-ESR 250mOhm und ist dabei kleiner und preiswerter. Der Leckstrom ist statt 2μA 8μA. https://mou.sr/3JW2rkM
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Beitrag #7344112 wurde vom Autor gelöscht.
Jakob L. schrieb: > Noch eine mögliche Alternative wären die 1.5V Lithium Primärzellen > (Li-FeS2), z.B. Energizer Ultimat Li. Die haben eine relativ konstante > Ausgangsspannung bis kurz vor ganz leer, man kann also mit 2 Zellen in > Serie quasi die volle Kapazität nutzen bevor die Mindestspannung > unterschritten wird. Sollten also ein gutes Stück länger als Alkaline > halten. Und der Innenwiderstand ist ziemlich niedrig, für den ESP > braucht man da keine zusätzlichen Pufferkondensatoren. https://www.akkushop-austria.at/at/energizer-ultimate-lithium-batterie-10er-box-energizer-aa-batterie-15-volt-batterie-energizer-ultimate-lithium-aa-3100mah Energizer Ultimat 1,5V => 3,0V/3100mAh 2x 2,39€ = 4,78€ => 4,78*2700/3100=4,16€ Bernd K. schrieb: > Gibt auch günstige Angebote. > Und bei entsprechender Stückzahl ab 1,45€ /Stück > https://www.nkon.nl/de/disposable-batteries/lithium/aa-14500/eve-er14505-aa-lithium.html Ever 14500 Li-SOCl2 3,7V/2700 => 2,25€, beim großen A bei 3,41€, beim großen C bei über 11€ https://geizhals.at/saft-ls-14500-mignon-aa-a1616209.html Der Vorteil bei 14500 Li-SOCl2 ist, dass ich zwei Stück einbauen kann und so das Tauschinterall verdopple.
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Das stimmt natürlich, LI-SOCL2 hat eine höhere Energiedichte. Allerdings ist die Parallelschaltung potentiell problematisch, Tadiran schreibt dazu z.B. das: https://tadiranbatteries.de/wp-content/uploads/2021/05/Technical-Brochure-LTC-Batteries.pdf > Parallel connection should be avoided when designing battery compartments. However, if required, the battery manufacturer shall be contacted for advice. In dem PDF wird beim Aufbau von Batteriepacks viel mit Dioden gearbeitet damit auf keinen Fall eine Batterie bzw. ein Strang von dem zweiten parallelen Strang geladen wird. Und ja diese Batterien können im Fehlerfall ziemlich üble Gase freisetzen, da sollte man die Empfehlungen zur Sicherheit durchaus ernstnehmen.
Jakob L. schrieb: > In dem PDF wird beim Aufbau von Batteriepacks viel mit Dioden gearbeitet > damit auf keinen Fall eine Batterie bzw. ein Strang von dem zweiten > parallelen Strang geladen wird. Dann wäre diesem Problem mit zwei Schottkys statt einer - gemeint ist natürlich jew. Serienschaltung mit Zelle, also nur (-)-Pole und Dioden-Kathoden verbunden - folglich aber beizukommen...? (@Geku nutzt ja bei Verwendung von Li-SOCl2 bisher eine Schottky, falls da ich richtig aufgepaßt habe. Statt der etwas stärkeren (die den C-Aufladestrom zweier Li-SOCl2 verträgt) also zwei nur halb so starke Schottkys. Bei der Betrachtung ergäbe sich folglich nicht nur eine Diode sondern Antireihenschaltung zweier als "Hindernis".)
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Gerald K. schrieb: > Hier ist der Innenwiderstand der Stromversorung der begrenzende Faktor. > Der Innerwiderstand der Zellen nimmt mit zunehmender Entladung stark zu. Nicht nur das, nach etwas Ruhe stört auch der Spannungssack. https://tadiranbatteries.de/wp-content/uploads/2021/10/technische-broschuere-ltc-batterien.pdf
Alfred B. schrieb: > (@Geku nutzt ja bei Verwendung von Li-SOCl2 bisher eine > Schottky, falls da ich richtig aufgepaßt habe. Statt der > etwas stärkeren (die den C-Aufladestrom zweier Li-SOCl2 > verträgt) also zwei nur halb so starke Schottkys. Richtig, jede Li-SOCl2 ist mit einer Schottkydiode versehen. Siehe D4, D5 https://www.mikrocontroller.net/attachment/587713/AL2G4-F_SCH_1_.PDF Die Dioden vertragen für 1/120s einen Spitzenstrom von 5,5A. Es wird nicht nur ein Ausgleichstrom zwischen Batterien, sondern auch eventuelle Ströme über Debugger oder externen Eingang (Klammerung), abgefangen. Auch der LIC kann einige Zeit Strom liefern. Mit der Zeit gleichen sich die Spannungen der Batterien an. Die Batterie mit der höheren Spannung liefert den Strom.
Manfred schrieb: > Nicht nur das, nach etwas Ruhe stört auch der Spannungssack. Nicht nur das, sondern auch der maximal empfohlene entnehmbare Strom von 70mA wird für kurze Zeit vom ESP8266 überschritten. Diesen muß der LIC übernehmen.
Kann man nicht anstelle des Kondensators eine weitere AA Primärzelle mit 1,5 Volt einbauen, und dort dann einfach eine Siliziumdiode davor setzen oder vielleicht auch zwei. Oder eine Kombination aus zwei unterschiedlichen.
LiFePO4 werden doch nicht tiefentladen wenn die Schaltung bei 2,6V aufhört zu funktionieren und dann nicht in einen unkontrollierten Zustand geht und mehr als Ruhestrom zieht (BOD gibts ja wohl?). Bleibt halt nur die geringere Kapazität von 14500 LiFePO4 von ~600mAh pro Zelle, aber die kann man wiederum problemlos parallelschalten. ~47 Tage pro Zelle, bei nutzung des Platz wie bisher für 2 Zellen also ~3 Monate Betriebsdauer. Auch garnicht mal soo teuer im Vergleich mit Li-SOCl2 und wenn man eben wiederaufladbar mit einbezieht sogar deutlich günstiger. Sagen wir sie leben nur 5 Jahre (entsprechend 20 Ladezyklen), weil bei der Anwendung die Zyklenzahl keine Rolle spielt gegenüber der zeitliche Alterung. Da man in der Zeit ~6 Li-SOCl2 bräuchte wäre die LiFePO4 günstiger wenn sie weniger als das kostet. Ich hab jetzt LiFePO4's für <6€ gesehen in realistischen Stückzahlen (ab 8 St.), das ist ja mehr als auf Augenhöhe mit Li-SOCl2 für 1,45€ bei 800 St. oder realistischer 1,85€ bei 50 St. (oder wer legt sich 200 oder gar 800 davon auf Halde?)...
Bastler schrieb: > LiFePO4 werden doch nicht tiefentladen wenn die Schaltung bei 2,6V > aufhört zu funktionieren und dann nicht in einen unkontrollierten > Zustand geht und mehr als Ruhestrom zieht (BOD gibts ja wohl?). Der ESP8266 geht bei Unterspannung in einen Störzustand, der viel Strom verbraucht. Da dieser von einem Mikrocontroller von der Spannung weggeschaltet werden kann, ist diese Problem lösbar und die Tiefentladung vermeidbar. > Bleibt halt nur die geringere Kapazität von 14500 LiFePO4 von ~600mAh > pro Zelle, aber die kann man wiederum problemlos parallelschalten. Die Schaltung ist für eine Parallelschaltung ausgelegt, damit lässt sich eine Gesamtkapazität von 1200mAh erreichen. > ~47 Tage pro Zelle, bei nutzung des Platz wie bisher für 2 Zellen also > ~3 Monate Betriebsdauer. Auch garnicht mal soo teuer im Vergleich mit > Li-SOCl2 und wenn man eben wiederaufladbar mit einbezieht sogar deutlich > günstiger. Sagen wir sie leben nur 5 Jahre (entsprechend 20 Ladezyklen), > weil bei der Anwendung die Zyklenzahl keine Rolle spielt gegenüber der > zeitliche Alterung. Da man in der Zeit ~6 Li-SOCl2 bräuchte wäre die > LiFePO4 günstiger wenn sie weniger als das kostet. Mit zwei Li-SOCl2 Batterien mit einer Gesamtkapazität von 5200Ah sind 9 Monate Betrieb erreichbar. Mit 1200mAh wären es dann 2 Monate. > Ich hab jetzt LiFePO4's für <6€ gesehen in realistischen Stückzahlen (ab > 8 St.), das ist ja mehr als auf Augenhöhe mit Li-SOCl2 für 1,45€ bei 800 > St. oder realistischer 1,85€ bei 50 St. (oder wer legt sich 200 oder gar > 800 davon auf Halde?)... Vom Preis wären die Akkus unschlagbar, wenn nicht das lästige Tauschen und Aufladen wäre. Zumal sich das Intervall mit dem Alter der Akkus noch verkürzt.
Hallo Gerald, ist die Platine Final? Du hättest ja eigentlich noch ganz schön Platz für weitere Batterien/Akkus wenn die Bauteile auf der Platine anders angeordnet wären. Geht es Dir bei der gewünscht möglichst langen Laufzeit weil die Geräte schlecht erreichbar sind?
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Jörg R. schrieb: > Hallo Gerald, > ist die Platine Final? Du hättest ja eigentlich noch ganz schön Platz > für weitere Batterien/Akkus wenn die Bauteile auf der Platine anders > angeordnet wären. Beim "Basteln" ist nichts final. Das System funktioniert seit drei Jahre recht zuverlässig (kein einziger Ausfall außer den Batterien). 362502 Betriebstunden bei 9 Melder und 94 Batterien Am Anfang war der Batterieverbrauch durch Stromausfälle größer. Daher nur ein Schnitt von 320 Tage für zwei Batterien. Das System ist so konzeptiert, dass die Melder solange senden bis diese an die Alarmzentrale abgesetzt werden konnten. Soll die Gefahr von Jammer-Angriffe reduzieren. Von 386.847 Telegramme mussten 24334 wiederholt werden. (13% bei hoher, 0,8% bei geringer WLAN-Dichte) Wie könnte mehr Platz für Batterien eingespart werden? Man muss aufpassen, das der WLAN Funk die Elektronik nicht stört. Ein Ziel könnte sein, all SMD auf die Unterseite zu bringen und den WLAN Modul auf der Oberseite. > Geht es Dir bei der gewünscht möglichst langen Laufzeit weil die Geräte > schlecht erreichbar sind? Ziel ist ein möglichst hohe Laufzeit mit einem Batteriesatz und geringer Aufwand im Betrieb. Wichtig wäre den Stomverbrauch zu senken. Da gibt es noch ein Einsparungspotential. Wenn's interessiert dann kann ich das noch genauer ausführen.
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Gerald K. schrieb: > Wie könnte mehr Platz für Batterien eingespart werden? > Wichtig wäre den Stomverbrauch zu senken. Da gibt es noch ein > Einsparungspotential. Wenn's interessiert dann kann ich das noch genauer > ausführen. Eigentlich müsste eine 3te Batterie passen. Die Bauteile zwischen den Batterien Stand jetzt kann man gut anders platzieren. Du solltest aber tatsächlich erstmal versuchen den Stromverbrauch weiter zu minimieren. Mein Bestreben wäre auch nach wie vor mit Akkus zu arbeiten, selbst wenn ich neue Gehäuse kaufen müsste. Die Batterien sind auf Dauer teurer.
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Jörg R. schrieb: > Eigentlich müsste eine 3te Batterie passen. Die Bauteile zwischen den > Batterien Stand jetzt kann man gut anders platzieren. Oder das Gesamtkonzept überdenken. Einen Controller mit deutlich weniger Energiebedarf, weniger messen und senden etc. Dort ist am meisten zu holen.
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Jörg R. schrieb: > Eigentlich müsste eine 3te Batterie passen. Die Bauteile zwischen den > Batterien Stand jetzt kann man gut anders platzieren. - der Platz würde sich knapp ausgehen: 3x16mm=48mm bleiben 2mm zwischen den Batterien - die Entnahme der Batterien wird schwieriger - drei Batterien dürfen 3,7V nicht überschreiten - Spannungswandler kommt aus Gründen der Effizienz und der Störstrahlung nicht in Frage. - es gibt eine Durchbruchsstelle im Gehäuse für Stecker, darum Stecker mittig platziert - bei drei Batterien in Serie bestimmt die Schwächste die Betriebsdauer - die unten platzierten Batterien bilden ein Gegengewicht zur Antenne an der Oberseite welche Batterien oder Akkus würden diese Bedingungen erfüllen: Arbeitsbeteich: 2,6-3,7V bzw. 3x 0,86-0,9V? > Du solltest aber tatsächlich erstmal versuchen den Stromverbrauch weiter > zu minimieren. Mein Bestreben wäre auch nach wie vor mit Akkus zu > arbeiten, selbst wenn ich neue Gehäuse kaufen müsste. Die Batterien sind > auf Dauer teurer. Dem kann ich nur voll zustimmen. Im Jahr über 100€ kosten für Li-SOCl2 sind zu viel, obwohl sie zuverlässig auch bei niedrigen Außentemperaturen funktionieren. Interessant wären LiFePo4 Akkus im AA Format. https://www.akkushop-austria.at/at/32-volt-solar-akku-lithium-ifr-14500-aa-600mah-lifepo4-akku-mit-kopf-ungeschuetzt-142-x-506mm Die gehen von 3,6 auf 2V runter (eigentlich idealer Spannungsverauf). Die haben leider nur 600mAh. To-do-Liste wäre: - Energieeinsparung durch Software (Funkmodulansteuerung) - Abschaltung der Funkmodulaktivierung unter 2,4V All dies würde ohne Änderungen in der HW möglich sein. Der Funkmodul wird in den Ruhepausen schon jetzt mit einem FET abgetrennt. Die Spannung wird während des Sendebetriebes (unter Last) schon jetzt gemessen. Derzeit wird vor dem Senden der Funkmodul ESP8266-01 immer komplett neu initalisiert und die eigene IP-Adresse über DHCP neu angefordert. Die eigene IP-Adresse müsste im ESP gespeichert werden und nur beim ersten Mal bzw. nicht Erreichen der Alarmzentrale über DHCP angefordert werden. Dies würde einiges an Energie, aber auch an Reaktionszeit sparen. Zwei Akkus parallel (2x600mAh) gehen mit der derzeitigen HW schon, 1800mAh wären denkbar. Mit der Energieeinsparung kommt man vielleicht zu einer braucharen Betriebsdauer.
Gerald K. schrieb: > Derzeit wird vor dem Senden der Funkmodul ESP8266-01 immer komplett neu > initalisiert und die eigene IP-Adresse über DHCP neu angefordert. WAS meldet das Ding denn eigentlich wie oft, mit wieviel Daten und vor allem WARUM?
Falk B. schrieb: > Oder das Gesamtkonzept überdenken. Einen Controller mit deutlich weniger > Energiebedarf, weniger messen und senden etc. Dort ist am meisten zu > holen. Genauso ist es! Der MC MSP430G2553 braucht sehr wenig Strom (<100μA aktiv, einige μA im Schlafzustand). Der MC ist die meiste Zeit im Schlafzustand und wird durch die Sensoren, sowie jede Stunde vom Timerinterrupt (Selbstüberwachung inkl. Weg zur Alarmzentrale) aufgeweckt. Der Funkmodul ESP8266-01 wird nur zur Datenübertragung zwischen Melder und Alarmzentrale aufgeweckt. Derzeit mindestens 1x pro Stunde für ca. 1,3sec. Die meiste Energieeinsparung könnte durch Verkürzung der 1,3sec erzielt werden. Derzeit: - ESP8266 an - DHCP ==> hier kann noch gespart werden! - UDP-Telegramm an Alarmzentrale senden - warten auf Anwort von AZ - UDP-Telegramm von AZ empfangen - ESP8266 aus - MSP8266 in den Schlafzustand bringen
Gerald K. schrieb: > Der Funkmodul ESP8266-01 wird nur zur Datenübertragung zwischen Melder > und Alarmzentrale aufgeweckt. Derzeit mindestens 1x pro Stunde für ca. > 1,3sec. > > Die meiste Energieeinsparung könnte durch Verkürzung der 1,3sec erzielt > werden. Hmmm. 1,3s/h sind 0,36 Promille. Hast du mal die Stromaufnahme in den verschiedenen Zuständen gemessen? Also beim Senden/Empfangen und im Schlafzustand? > - ESP8266 an Das ist ein komplettes SoC mit WLAN. Sendest du per WLAN? Warum? Reicht nicht auch Blue Tooth Low Enegy? Brauchst du die Sendeleistung und Reichweite? Was überwacht dein Melder denn so Wichtiges, daß es jede Stunde piep sagen muss?
Falk B. schrieb: > WAS meldet das Ding denn eigentlich wie oft, mit wieviel Daten und vor > allem WARUM?
1 | - 2023-02-11 13:33:08 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2534mV 2497mV 4 |
2 | - 2023-02-11 14:31:43 68:c6:3a:ea:d0:81 -.P.-T G 16oC 2534mV 2497mV 5 |
3 | - 2023-02-11 15:30:31 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2534mV 2497mV 6 |
4 | - 2023-02-11 16:28:53 68:c6:3a:ea:d0:81 -..E-T G 16oC 2534mV 2497mV 7 |
5 | - 2023-02-11 17:27:29 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 17oC 2531mV 2497mV 8 |
6 | - 2023-02-11 17:56:58 68:c6:3a:ea:d0:81 -.R.-. G 17oC 2489mV 2497mV 9 |
7 | - 2023-02-11 17:57:10 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-. G 17oC 2474mV 2497mV 10 |
8 | - 2023-02-11 18:55:43 68:c6:3a:ea:d0:81 -L..-T G 17oC 2441mV 2497mV 11 |
9 | - 2023-02-11 19:54:17 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 17oC 2423mV 2497mV 12 |
Es werden MAC, Sensordaten [L] Reedkontakt-Links, [R] Reedkontakt-Rechts, [E] Kontakt Extern, [P] PIR, Meldertemperatur, Versorgungsspannung, Spannung externer Eingang und Telegrammnummer übertragen. Grund: Objektüberwachung, wie Türen, Fenster, Zugänge etc.
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Falk B. schrieb: > 1,3s/h sind 0,36 Promille. Hast du mal die Stromaufnahme in den > verschiedenen Zuständen gemessen? Also beim Senden/Empfangen und im > Schlafzustand? Konnte auf 100 bis 300μA, je nach Anzahl der Sensoren gesenkt werden. Umstieg von internen Pullups auf externe mit 1MOhm.
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Falk B. schrieb: > Das ist ein komplettes SoC mit WLAN. Sendest du per WLAN? Warum? Reicht > nicht auch Blue Tooth Low Enegy? Brauchst du die Sendeleistung und > Reichweite? Was überwacht dein Melder denn so Wichtiges, daß es jede > Stunde piep sagen muss? Die Reichweite von BT ist zu klein. 50m+ und eine Wand dazwischen sollten es schon sein. Der ESP8266-10 ist außerdem sehr preiswert. Das Alarmsystem soll eine bestehende FAZ3000 ersetzen. Derzeit laufen beide Systeme parallel. Die Sensoren der FAZ kommen mit drei AA Alkalizellen ein bis zwei Jahre aus. Es gibt aber kein Ersatzmaterial mehr.
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Gerald K. schrieb: > Die Reichweite von BT ist zu klein. 50m+ und eine Wand dazwischen > sollten es schon sein. Zigbee könnte hier eventuell nützlicher sein. Mit den fast 20Wh von oben sollte so ein PIR-Sensor über 10 Jahre funken..
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Tom H. schrieb: > Zigbee könnte hier eventuell nützlicher sein. > Mit den fast 20Wh von oben sollte so ein PIR-Sensor über 10 Jahre > funken.. Ich habe das Layout für eine zweite Funkmodulvariante ausgelegt. Diese arbeitet im 686MHz Band. Es kann anstelle des ESP8266-01 der Modul MRF89XAM8A https://mou.sr/3IklDYr eingesetzt werden. Ich habe mich in die Programmierung der Register eingearbeitet und Reichweitentests durchgeführt. Vorteile gegenüber ESP8266 WLAN: - größerer Spannungsversorgungsbereich min. 2,1V statt 2,6V, besser Ausnutzung der Batterien - um einen Faktor 10 geringerer Spitzenstrom, damit auch weniger Energieverbrauch - größere Reichweite (geringere Dämfung durch Wände bei 686MHz) - geringere Funkverkehrsdichte im ISM Band, 1% Beschränkung des Sendebetriebs - integrierte Sicherheit durch Whitening Nachteile gegenüber ESP8266 WLAN: - Alarmzentrale (Raspberry Pi) benötigt ebenfalls den Funkmodul MRF89XAM8A - Infrastruktur des WLAN-Netzwerkes (z.B. Router und Repeater) kann nicht genutzt werden - Datenübertragung ist nicht im WLAN versteckt. - WLAN-Verschlüsselung kann nicht benutzt werden - Software-Einbindung des Funkmoduls ist wesentlich aufwendiger (Registerprogrammierung) - aufwendigere Entwicklung
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Ich habe jetzt den Test mit zwei NiH **Eneloop** von Panasonic gestartet:
1 | Batterietausch 2023-02-13 2x NiH Eneloope |
2 | 2023-02-13 09:27:52 68:c6:3a:ea:d0:81 E..... P 16oC 2573mV 2456mV 0 |
3 | 2023-02-13 10:26:30 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2737mV 2497mV 1 |
Die Versorgungsspannung liegt mit 2,737V um 137mV über dem Minimum von 2,6V für den ESP8266-01. Bin gespannt wie lang es dauert bis die 2,6V unterschritten werden und wie lange ein Betrieb möglich ist. Die Eneloop hat eine minimale Kapazität von 1900mAh. https://www.akkuline.de/test/panasonic-eneloop-aa-test-messung Es gibt die Eneloop pro mit 2500mAh: https://www.panasonic.com/global/energy/products/eneloop/de/faq.html
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Ich glaube nicht dass die Eneloops sehr lange durchhalten, der Spannungsverlauf ist zwar relativ flach aber irgendwann wird es doch unter den Schwellenwert fallen wenn es schon bei vollen Akkus so knapp ist. Mit 3 Stück könnte man dagegen gut die volle Kapazität nutzen. Zum Stromverbrauch: Nehmen wir mal grob geschätzt an dass der ESP8266 in den 1.3s einen Strom von durchschnittlich 100 mA braucht. Dann kommt man auf einen Gesamtverbrauch von ca. 0.32 Ah pro Jahr, also nicht einmal 10% von der rechnerischen Batteriekapazität bei 2x LI-SOCL2. Wenn das mit dem Pufferkondensator ordentlich funktioniert und man die reale Kapazität der Batterie trotz Stromspitzen nutzen kann dann liegt es also eher nicht am Sendebetrieb (und ein sparsameres Funkmodul würde das Problem dann auch nicht lösen). In dem Diagramm oben habe ich einen Idle-Strom von ca. 500 µA abgelesen. Wenn das kein Messfehler ist dann braucht das schon (völlig ohne Sendebetrieb) ca. 4.38 Ah pro Jahr, passt also ganz gut zusammen mit der gemessenen Batterielaufzeit. Mögliche Ursachen wären: * Stromverbrauch des Sensors, laut Datenblatt ist der AMN31112J ein "Economy"-Modell aber nicht die Stromspar-Version. Und die normale Version hat einen Verbrauch von bis zu 300 µA, also immerhin 2.6 Ah pro Jahr. Der Stromspar-Sensor würde dagegen nur maximal 60 µA brauchen. * Niederohmige Pull-Ups, 3V / 2.2 kOhm ist immerhin 1.36 mA, falls einer der Reed-Schalter im Betrieb für eine signifikante Zeit geschlossen ist dann zieht das auch die Batterie leer. Könnte man problemlos deutlich hochohmiger machen, z.B. 22-47kOhm, gegebenenfalls auch noch mehr wenn man eventuelle kurzzeitige Störungen mit einem Kondensator oder per Software wegfiltert. * Leckstrom im LIC-Kondensator (am besten einfach messen nach einigen Stunden an konstanter Spannung). Hatte mal einen Superkondensator (allerdings kein LIC) mit einem Leckstrom deutlich über 10 mA. Ohne Messung würde ich auch Angaben aus dem Datenblatt nur eingeschränkt vertrauen, Alterung spielt da eventuell auch eine Rolle. * Power-Management des µC, da kann man auf jeden Fall einiges falsch machen. * Mosfet-Abschaltung des ESP ist auf jeden Fall eine gute Idee. Könnte aber theoretisch sein dass durch einen der IO-Pins (und interne Schutzdioden im ESP) doch eine Verbindung zu GND hergestellt wird und Strom verbraucht wird. Also noch mal (per Oszi) messen oder die Software durchchecken ob die Pins alle konstant auf High (oder Input) stehen wenn der ESP aus ist.
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Strom_ESP8266.jpg
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Danke für die sehr gute Analyse! Ursprünglich verwendete ich die internen Pullups des MSP430G2553 mit 47kOhm. Bei geschlossenem Kontakt werden 560mAh im Jahr verbraucht. Meist wird nur ein Kontakt von den drei Kontaken benutzt. Trotzdem zu viel! Der PIR braucht 2,2Ah pro Jahr und ist per Konfiguration wegschaltbar. Die Stromsparvariante mit 6μA würde einiges bringen. Der MSP430G2553 spielt beim Stromverbrauch eine untergeordnete Rolle und kann vernachlässigt werden. Die 500μA beziehen sich auf den ersten Wurf mit den internen Pullups. Die Pullups wurden auf 1MOhm vergrößert. Dadurch reduziert sich der Stromverbrauch von 560mAh auf 26mAh. Eine nicht unerhebliche Einsparung an Energie, aber es musst jeder Eingang mit einem Filter versehen werden um Störungen durch den WLAN-Funk zu unterdrücken. Der LIC hält gut seine Spezifikation ein und bewegt sich im niedrigen einstelligen μA-Bereich. Wichtig ist die Tiefentladung des LICs zu vermeiden. Lagerung entweder ohne LIC, oder MSP430G2553 mittels Jumper auf Dauerreset gehalten, sowie Batterien eingebaut. Stromverbrauch des ESP8266 siehe Beilage (100mA/Teilung). Die 0,32Ah sind gut abgeschätzt. Durch dynamischen Umstieg von DHCP auf statische IP lässt der Stromverbrauch halbieren (~0,16Ah pro Jahr). Jakob L. schrieb: > Mosfet-Abschaltung des ESP ist auf jeden Fall eine gute Idee Ja, zumal der ESP8266, speziell bei Unterspannung, zum Hängen neigt. Wichtig war, den GND des ESP8266 zu schalten. Die Eingänge und Ausgänge es MSP wird im Sleepzustand und Reset auf HIGH geschaltet und so erfolgt keine Speisung über die Eingänge des ESP8266. Wichtige Erkenntnis ist, dass man am besten Energie sparen kann, wenn sich die Versorgungspannung möglichst lange Zeit auf möglichst niedrigen Niveau bewegt. Der Energieverbrauch steigt mit dem Quadrat der Spannungsversorgung. Diese Anforderungen würden LiFePo4 und Eneloop Akkus erfüllen.
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Jakob L. schrieb: > Ich glaube nicht dass die Eneloops sehr lange durchhalten, der > Spannungsverlauf ist zwar relativ flach aber irgendwann wird es doch > unter den Schwellenwert fallen wenn es schon bei vollen Akkus so knapp > ist. Zwischenergebnis nach 24h:
1 | Batterietausch 2023-02-13 2x NiH Eneloope 1900mAh |
2 | 2023-02-13 09:27:52 68:c6:3a:ea:d0:81 E..... P 16oC 2573mV 2456mV 0 |
3 | 2023-02-13 10:26:30 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2737mV 2497mV 1 |
4 | 2023-02-13 10:50:02 68:c6:3a:ea:d0:81 -.R.-. G 16oC 2731mV 2497mV 2 |
5 | 2023-02-13 10:50:06 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-. G 16oC 2725mV 2497mV 3 |
6 | 2023-02-13 11:48:44 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 17oC 2734mV 2497mV 4 |
7 | 2023-02-13 12:47:21 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2734mV 2497mV 5 |
8 | 2023-02-13 13:45:59 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2734mV 2497mV 6 |
9 | ........ |
10 | 2023-02-14 09:18:23 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2725mV 2497mV 26 |
11 | 2023-02-14 10:17:01 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2728mV 2497mV 27 |
12 | 2023-02-14 11:15:38 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 17oC 2728mV 2497mV 28 |
13 | 2023-02-14 12:14:15 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 16oC 2725mV 2497mV 29 |
14 | 2023-02-14 13:12:53 68:c6:3a:ea:d0:81 -...-T G 17oC 2725mV 2497mV 30 |
Innerhalb von 24h ist die Spannung um ca. 10mV (2734-2725mV) abgesunken. 100mV nach 10 Tage? Dann müsste nach 14 Tage die unterste Spannung von 2,6V erreicht sein. Nach einem Monat wird der Betrieb mit zweier 1900mA Eneloop zu Ende sein. Umgekehrt sollte die Zeit bei 1900mAh und 500μA 3800h => 150 Tage sein. Das zeigt, dass nur ein kleiner Teil der Kapazität genutzt werden kann. Ich bin auf das tatsächliche Verhalten gespannt.
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Gerald K. schrieb: > Innerhalb von 24h ist die Spannung um ca. 10mV (2734-2725mV) abgesunken. > > 100mV nach 10 Tage? Dann müsste nach 14 Tage die unterste Spannung von > 2,6V erreicht sein. Das meinst Du nicht wirklich ernst? Ich kopiere mal typische Entladekurven aus eigenen Messungen. Waren zwar keine eneloop, aber tendenziell sehen alle so aus. Wenn Du Deine Messung bis zum Ende fährst und die Werte graphisch darstellst, wird das sehr ähnlich werden. Du kannst anhand Deiner Spannung ziemlich genau garnichts vorhersagen. Du bist noch in der Anfangsphase, nach einer Weile sollte dann die Spannung geringer absinken. Irgendwann geht es dann zügig runter und aus.
Manfred schrieb: > u kannst anhand Deiner Spannung ziemlich genau garnichts vorhersagen. > Du bist noch in der Anfangsphase, nach einer Weile sollte dann die > Spannung geringer absinken. Das habe ich mir auch schon gedacht. Ein Tag reicht nicht aus. Ich werde den Mittelwert über eine Woche bilden. Danke für den Hinweis.
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Jörg R. schrieb: > Weshalb nimmst Du nicht einen LiFePo4 Akku? Der vereint die Vorteile der > von Dir getesteten Batterien. Die Entladekurve ist recht flach, die > erhöhte kurzfristige Strombelastung ist kein Problem für ihn. Zudem ist > er wiederaufladbar, also Nachhaltig. Li-SOCl2 Batterien (2x 2,6Ah) funktionieren ca. 290 Tage = 9 Monate Alkali Batterien 236 Tage = 7,8 Monate (unter Einhaltung >=2,6V 132 Tage = 4,4 Monate) Erstaunlich ist, dass die Alkalibatterie lange mit der Li-SOCl2 Batterien mithalten können, obwohl die Alkali in Serie geschaltet werden und deren Kapazität deutlich kleiner ist. Ich vermute, dass durch die kleinere Spannung gegenüber der Li-SOCl2, der Stom für den Melder bedeutend kleiner ist. Trotzdem ist die Betriebsdauer nur die Hälfte der Li-SOCl2 Primärzelle. Der Preis ist auf jeden Falle günstiger. Bei den Akkus Eneloop (2,5Ah) und LiFePo4 (2x 600mAh) wird es sich noch zeigen. Die Eneloop ist von Anfang an knapp über der unteren Grenze der Spannungsversorgung und wird damit ausscheiden. Mal sehen wie lange sie durchhalten. Die LiFePo4 Akkus schlagen sich gut. Sie starten mit einer brauchbaren Spannung 3,2V. Da zwei Akkus, entkoppelt durch Schottkydioden, parallel läufen stehen 2x600mAh = 1,2Ah zur Verfügung. Auf den 20F Lithium-Ionenkondensator kann verzichtet werden, da dieser Akkutyp einen kleinen Innenwiderstand aufweist und nicht den bei der Li-SOCl2 Batterie üblichen Spannungseinbruch am Belastungsbeginn besitzt. Die Lösung mit den zwei LiFePo4 Akkus hat nur die halbe Kapazität gegenüber den zwei LI-SOCl2 Batterien. Also sollten 4,5 Monate Laufzeit erreichbar sein. Das entspricht in etwa der Alkali Lösung, wenn man die Spezifikation >=2,6V einhalten will. Wenn der Effekt der geringeren Stromaufnahme wie bei den Alkalis auch hier zurifft, dann könnten die 4,5 Monate sogar überschritten werden. FAZIT: die LiFePo4 Akkus düften sich als beste Lösung herausstellen Vorteile: - geringere Kosten, da aufladbar - keine Abschläge bei der Sicherheit, da die Zellchemie nicht brandgefährlich ist - gute Haltbarkeit bzw. hohe Zyklenzahl - guter Spannungsbereich für MSP und ESP - geringe Selbstentladung
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Es wurden für den Melder AL2G4 (MSP430G+ESP8266-01) verschiedene Batterien und Akkus getestet. Um die Testzeit abzukürzen wurde eine Rückkopplungsschleife zwischen dem externen Eingang des Melders und dem Ausgang der Alarmzentrale gebildet. Es wurden im Schnitt alle 5 Sekunden ein Telegramm (UDP-Paket) gesendet und empfangen. Alle Batterien hatten die Bauform AA. 1,5V Zellen wurden in Serie (doppelte Spannung), 3V Zellen parallel geschaltet (doppelte Kapazität). - 2xP LiSOCl2 LS14500 2x 2,6Ah hielten am Längsten durch, 49.692 Meldungszyklen (dunkelblaue Kurve) - 2xS Alkali "Varta Long Life" 2,93Ah mit 29.565 Meldungszyklen (hellblaue Kurve) - 2xS NiH Varta 2,5Ah mit 26.603 Meldungszyklen (grüne Kurve) - 2xP LiFePo 2x 0,6Ah mit 18.671 Meldungszyklen (gelbe Kurve), 18.621 Meldungszyklen ohne LIC (graue Kurve) Die blaue horizontale Kurve kennzeichnet das Verlassen des spezifizierten Betriebsspannungsbereiches von 2,6V des ESP's. Die orange horizontale Kurve ist die Betriebsgrenze von 2,4V, der MSP430 schaltet den Betrieb in einen dauerhaften Schlafzustand um eine Tiefentladung der Akkus zu vermeiden. FAZIT: Mit allen Batterien und Akkus könnte der Betrieb bis zur Abschaltung bei 2,4V aufrecht erhalten werden. Im praktischem Einsatz erreicht man mit zwei parallel geschalteten LS14500 10 bis 11 Monate. NiH verlauft die meiste Zeit knapp oberhalb der minialen Betriebsspannung des ESP's. Die zwei in Serie geschaltet Alkalibatterien schlugen sich überaschen gut und erreichten fast die halbe Lauzeit der teuren LiSOCl2 Primärzellen. Unerklärt bleiben die Spannungsspitze (mehrere Messwerten am Beginn) und der Spannungseinbruch im letzen Drittel der Laufzeit der LiSOCl2 Prinärzellen. (Ursache: Parallelschaltung der Zellen über Schottky-Entkopplungsdioden?)
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Ist die geringe Lebensdauer des VLCRS3R8206MG Supercap kein Problem, oder reicht viel weniger Kapazität? Wird im Datenblatt verschwiegen https://www.farnell.com/datasheets/2579998.pdf Der 30F hier hat 1000h/70°C, also bei 20°C etwa nur 4 Jahre: https://www.farnell.com/datasheets/3816249.pdf Wie ist denn die Durchschnittstemperatur?
Wolf17 schrieb: > Ist die geringe Lebensdauer des VLCRS3R8206MG Supercap kein > Problem, oder reicht viel weniger Kapazität? Wird im Datenblatt > verschwiegen https://www.farnell.com/datasheets/2579998.pdf > Der 30F hier hat 1000h/70°C, also bei 20°C etwa nur 4 Jahre: > https://www.farnell.com/datasheets/3816249.pdf > Wie ist denn die Durchschnittstemperatur? Ich habe 10 Melder seit 3 Jahre in Betrieb und habe noch keine Ausfall gehabt. Ein Melder befindet sich im Außenbereich. Aufgrund der Log-Datei kann ich die Durchschnittstemperatur ermitteln. Der Melder selbst erzeugt keine Wärme. Die Durchschnittstemperatur bewegt sich weit innerhalb der Grenzen von -30 ... +70°C. In den Datenblatt (zweiter Link) wird nur der Einfluß auf die Kapazität und den ESR beschrieben. Die Kapazität mit 20F ist weit überdimensioniert, auch beim ESR gibt es ausreichende Reserven (die 20F LIC's waren der Aufkauf eines Restpostens, ein kleinere würde es wahrscheinlich auch tun). Interessant wäre der Einfluß auf den Leckstrom. Ich habe diesen bei einer größeren Anzahl gemessen, er bewegt sich im einstelligen μA-Bereich. Nimmt dieser gegen Ende der Lebensdauer zu, dann würde dieser die Betriebsdauer eines Batteriesatzes reduzieren. Sehr empfindlich ist der LIC gegen Überspannung oder gar Verpolung. Mir passierte es einmal, dass ein LIC das Überdruckventil öffnete und furchtbar heiß wurde, nach dem ich in der 1,5V Rangierung einen LiFePo4 Akku einsetzte. Der LIC reagierte mit einem Kurzschluß. Daher wäre der Einfluß der Alterung auf den Leckstrom von Interesse. Enden LIC's durch Reduzierung der Kapazität und Erhöhung des ESR's oder mit Erhöhung des Leckstroms, im schlimmsten Fall mit Kurzschluß? Tiefentladungen sollten ebenfalls vermieden werden. Diesbezüglich habe keine Erfahrungen. Ich lagere Melder mit eingelegten Batterien und im Resetzustand gehaltenem MC (MSP430). Die nicht verbauten LIC's werden halbjährlich aufgeladen und der Leckstrom überpüft.
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Gerald K. schrieb: > Sehr empfindlich ist der LIC gegen Überspannung oder gar Verpolung. Mir > passierte es einmal, dass ein LIC das Überdruckventil öffnete und > furchtbar heiß wurde ... Soetwas lässt sich leicht durch eine sinnvoll eingestellte Strombegrenzung vermeiden.
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Rainer W. schrieb: > Soetwas lässt sich leicht durch eine sinnvoll eingestellte > Strombegrenzung vermeiden. Der LIC ist auch bei einer Strombegrenzung defekt. Man kann nur vermeiden, dass das Überdruckventil öffnet.
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Ohne Batterien nur mit LIC 20F/3,8V auf 3V aufgeladen werden ~50 Sende/Empfangszyklen erreicht. Der Unterspannungsschutz schaltet bei 2,4V ab.
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Nochmal auf den LiPo Flachakku zurückzukommen, den könntest du drahtlos durchs Gehäuse per Qi Standard mittels Chinamodul aufladen, ohne jedesmal das Geäuse öffnen zu müssen :-) https://de.aliexpress.com/item/1005002826295596.html Dabei sind der Kreativität kaum Grenzen gesetzt. Entweder du hast einen Ersatztransponder, der geladen wird. Ist der Nächste leer, wird getauscht usw. Oder du nimmst eine Powerbank (mit Qi) und lädst damit direkt vor Ort.
Im prinzip braucht ja "nur" der ESP gepuffert werden und nicht die gesamte Schaltung? https://www.digikey.de/de/product-highlight/a/avx/bestcap-technology Ich nehm dafür immer sowas. Eben weil die extra dafür konzipiert sind, die Stromspitzen ( eigentlich bei GSM, wo die noch viel höher sind) abzufangen, statt 20Farad aufzuladen. https://www.digikey.de/de/products/detail/kyocera-avx/BZ054B473ZNBIN/9948331
Axel R. schrieb: > Im prinzip braucht ja "nur" der ESP gepuffert werden und nicht die > gesamte Schaltung? Neben den ESP gibt es nur mehr den MSP und den PIR. > https://www.digikey.de/de/product-highlight/a/avx/bestcap-technology > Ich nehm dafür immer sowas. Eben weil die extra dafür konzipiert sind, > die Stromspitzen ( eigentlich bei GSM, wo die noch viel höher sind) > abzufangen, statt 20Farad aufzuladen. > https://www.digikey.de/de/products/detail/kyocera-avx/BZ054B473ZNBIN/9948331 Das Bauteil ist speziell für Einsatz bei impulsförmiger Belastung gedacht. Wird auch in Kombination mit "Lithium-Thionyl Chloride" (Li-SOCl2) Primärzellen empfohlen. Nur ist das Produkt leider abgekündigt. Was ist der Ersatz? LIC's?
Gerald B. schrieb: > Nochmal auf den LiPo Flachakku zurückzukommen, den könntest du drahtlos > durchs Gehäuse per Qi Standard mittels Chinamodul aufladen, ohne > jedesmal das Geäuse öffnen zu müssen :-) Ein LiPo Akku scheidet wegen der Spannung von 3,7V aus. Die verwendeten Bauelement sind für maximal 3,6V spezifiziert. Auch stellt sich die Frage wie sich das Ladefeld mit dem Funkmodul verträgt. Womöglich kommt es zu Funkstörungen durch Interferenzen und Modulationen. - wie erkennt man das Ende des Ladevorganges? - welchen Einfluß das das Ladefeld auf die stromsparend, hochohmig angeschlossenen Sensoren? - welche Gefahren gehen von den LiPlo aus? Die Batterien sind leicht zu tauschen, das Gehäuse ist mit einer Schraube zu öffnen. Batterien zu tauschen geht schneller als zu laden. Trotzdem Danke für die kreativen Anregungen!
Gerald K. schrieb: > Nur ist das Produkt leider abgekündigt. Digikey hat 2.8332 Stück am Lager! Das sollte doch wohl vorerst reichen. Oder willst Du 10.000 Stück davon verkaufen? Und die ganzen Anzeigedinger musst du ja da nicht mit drüberlaufen lassen. Aber hex: ich wollte nur n Vorschlag einbringen.
Gerald K. schrieb: > Ein LiPo Akku scheidet wegen der Spannung von 3,7V aus. Die verwendeten > Bauelement sind für maximal 3,6V spezifiziert. Der Akku hat, wenn er voll ist eh 4.1 - 4.2Volt. LTC1878 hinter oder MSP170x für stabile 3.x Volt. Aber Du willst ja nichts neues bauen, sondern vorhandenes "befummeln". Da geht das dann nicht so einfach - stimmt.
Axel R. schrieb: > Gerald K. schrieb: >> Nur ist das Produkt leider abgekündigt. > > Digikey hat 2.8332 Stück am Lager! Das sollte doch wohl vorerst reichen. > Oder willst Du 10.000 Stück davon verkaufen? > Und die ganzen Anzeigedinger musst du ja da nicht mit drüberlaufen > lassen. > Aber hex: ich wollte nur n Vorschlag einbringen. Danke für deinen Vorschlag! Ich habe es erlebt, dass sich die Liefersituation schlagartig ändern kann. Firmen decken sich, bei Aufkündigung, mit Restposten ein, der kleine Bastler beibt dann meist auf der Strecke. Ich halte den Tipp https://www.digikey.de/de/product-highlight/a/avx/bestcap-technology für sehr gut, da dieses Bauelement genau für solche Anwendungen gedacht ist. Aber warum wurde dieses Bauelement abgekündigt? Der Bedarf besteht doch nach wie vor.
Axel R. schrieb: > Der Akku hat, wenn er voll ist eh 4.1 - 4.2Volt. LTC1878 hinter oder > MSP170x für stabile 3.x Volt. Aber Du willst ja nichts neues bauen, > sondern vorhandenes "befummeln". Da geht das dann nicht so einfach - > stimmt. Genau diese 4V sind das Problem. Ich möchtes aus verschiedenen Gründen keinen Spannungswandler einsetzen, da - da der Strombereich sehr stark schwankt (einigen zig μA und 100mA), - der Wandler daher einen schlechten Wirkungsgrad besitzt (s. DB) - der Wandler selbst Funkstörungen erzeugt und dadurch die Reichweite reduziert - LiPo Technologie mit einem, wenn auch sehr kleinem, Brandrisiko behaftet ist - das AA Format für Akkus und Batterien sehr gängig ist > Aber Du willst ja nichts neues bauen Neu Projekte sehr wohl, aber bei bestehten Projekten empfiehlt es sich nur kleine Schritte zu machen, sonst maximiert man das Risiko etwas übersehen zu haben.
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@Gerald K., nur so eine Idee am Rande, ohne Deine Umgebung genau zu kennen. Wäre eine kleine Solarzelle nicht auch für eine Laufzeitverlängerung einsetzbar. Aber wie geschrieben, kenne Deine Umgebungs-Lichtverhältnisse nicht. LG Markus
Markus W. schrieb: > @Gerald K., > nur so eine Idee am Rande, ohne Deine Umgebung genau zu kennen. > Wäre eine kleine Solarzelle nicht auch für eine Laufzeitverlängerung > einsetzbar. > Aber wie geschrieben, kenne Deine Umgebungs-Lichtverhältnisse nicht. > LG > Markus Mit zwei LS14500 LiSOCl2 Primärzellen 2x2,6Ah komme ich knapp ein Jahr durch. Ich habe den MC Takt von 12 MHz auf 8 MHz reduziert.(im Schlafmodus 1 MHz). Der durchschnittliche Strom bewegt sich jetzt zwischen 400 und 500μA. Die Spannung zwischen 2,5 und 2,7V. Ich habe auch zwei LiFePo4 AA mit 2x 0,6Ah in Betrieb. Diese könnte ich mit Solarzellen aufladen. Gute Idee, da tauchen ein paar Fragen auf: - welche Lichtverhältnisse sind erforderlich? Indoor/Outdoor? - welchen zusätzlichen Schaltungsaufwand braucht man um die LiFePo4 sicher aufzuladen? (wahrscheinlich müsste ich in einem zweiten Meldergehäuse die Ladeschaltung unterbringen) - welche Fläche müsste die Solarzelle besitzen? - welche Spannung sollte die Solarzelle liefern? Ich könnte auf den zweiten Akku verzichten und an dieser Stelle die Ladeschaltung unterbringen. Volumen einer AA-Zelle
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Die Schaltrung ist nur für's Büro gedacht. Dann sind die Logger ein Jahr auswärts. Die regelmäßige (jährliche) Kontrolle ist essentiell. Die Batterien sind fix verbaut. Leider tut die Schaltung ab der Basis des Transistors nicht was sie soll. Wahrscheinlich wäre eine Emitterschaltung besser gewesen. ich leider nur Hobbyelektroniker! Wahrscheinglich gäbe es wesentlich bessere Schaltungen, die exakt an der Zelle 18mA verbrauchen. LG Josef
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