Erfahrungen zu ESP8266 mit LiPo-Akku, Solarpanel und Deep Sleep

[Dr. Boris Neubert]

Hallo,

habe am Wochenende mal nach einer Lösung gegoogelt, den ESP über einen LiPo-Akku zu speisen, der über ein Solarpanel geladen wird. Gefunden habe ich allerhand in dieser Richtung aber nichts in der Kombination.

Meine Gedanken gehen in die Richtung, den ESP über einen StepUpStepDown-Spannungsregler von Pololu an den LiPo-Akku zu hängen, der mit einer vernünftigen Ladeschaltung über ein Solarpanel geladen wird. Hat jemand Empfehlungen für mich in folgenden Punkten:
- Ein Fertigmodul aus China für eine schonende Ladung des LiPo-Akku.
- Ein Ersatz für den Pololu, den ich mit 8,60 EUR incl. Versand für zu teuer halte, um die Geräte in größerer Stückzahl zu verteilen - aber immerhin ist das Modul über einen Pin abschaltbar, wenn der ESP in den Deep Sleep geht (Ansteuerung mir noch unklar).

Viele Grüße
Boris

[sbiermann]

Hi,
LiPo wollte ich nicht einsetzen, weil mir die Teile zu empfindlich sind bei Temperaturschwankungen und gefühlt "sensibeler" als Li-Ion Akkus. Ich plane langfristig auch Outdoor Einsatz. Daher habe ich einen Li-Ion-Akku 18650 mit Solarpanel im Einsatz anstelle eines LiPo. Der ESP misst mit einen DHT22 die Temperatur bzw. Luftfeuchtigkeit. Das Ganze funktioniert soweit ganz gut. Am Anfang gab es Probleme das der Akku zu schnell entladen war, aber das lag wohl daran, dass das WLAN hier in der Firma etwas instabil ist und der ESP dann in den AP Modus gegangen ist. Das hat ziemlich viel Strom verbraucht. Seit dem ich den WifiManager (ESP Bibliothek) raus geworfen und die Zugangsdaten fest kodiert habe funktioniert es stabil. Für langfristige Aussagen ist es allerdings noch zu früh, das Teil läuft erst seit ein paar Monaten.

Falls du anstelle von LiPo auf Li-Ion gehen willst, hier meine verwendeten Komponenten. Als StepDown habe ich den MCP1825s verwendet.
Lademodul: http://de.aliexpress.com/item/5-pcs-Micro-USB-1A-Lithium-Battery-Charging-Board-Charger-Module-With-Protection/32402397769.html?spm=2114.13010608.0.69.hwQL2g
Solarpanel: http://de.aliexpress.com/item/Solar-Panel-Module-5V-240mA-1-2W-DIY-for-Cell-Charger-Toy-69410/32473387133.html?spm=2114.13010608.0.98.ZJiNGD
Li-Ion: https://www.amazon.de/gp/product/B00M4VMUG0/ref=oh_aui_detailpage_o05_s00?ie=UTF8&psc=1

Viele Grüße
Stefan

[Dr. Boris Neubert]

Hallo Stefan,

vielen Dank.Das sind gute Empfehlungen.

Hast Du die 3,0V-Variante vom MSP1825 genommen?

Ich frage mich, ob ich den MSP1825S nehmen soll und den Regler bei DeepSleep des ESP herunterfahre. Ob ein Elko reicht, den ESP zu versorgen, bis nach dem Aufwachen des ESP auch der Regler wieder liefert?

Viele Grüße
Boris

[Bapt. Reverend Magersuppe]

Ich habe jetzt mal diese hier geordert: Größtes Glück.
Hatte in den Sommer Ferien schon einen Lader vom Diskountergeschäft. Der war totaler Mistmüll! Hab problemlos zurückgebracht und 10€ bekommen.
Lag über viele Stunden auf dem Sonnenschirm am Sandstrand in der Knallsonne. Kaum geladen. Es kann also nur verbessert sein!

[amithlon]

Hallo,

hier läuft ein ESP8266 mit BME280 (Temperatur/Feuchte/Luftdruck) und BH1750 (Beleuchtungsstärke) an einer 18650 Zelle.
Spannungsregler ist ein MCP1703 Linearregler, meiner Meinung nach bringt weiterer Aufwand für die BEtreibsspannung keinen wirklichen Vorteil.
Gemessen wird bis jetzt noch alle 2Minuten, ist ein Test, steht auf dem Balkon.
Akkulaufzeit bis jetzt seit 21.07., Akkuspannung zur Zeit 3,7V.

Solar-Lader könnte man sicher dranhängen, mocht für mich hier wenig Sinn, soweit ist der Weg nicht, um den Akku zu wechseln...
Ruhestrom ist vermutlich noch etwas hoch, das schaue ich mir aber erst an, wenn der Akku am Ende ist.

ESP ist ein ESP8266-12, Protokoll (wie immer bei mir) MQTT, mit fester IP braucht der ESP ca. 300ms für hochfahren + WLAN und MQTT-Connect.
Die tatsächliche Zeit incl. Meßzyklus muß ich mir auch naoch anschauen, da sind evtl. auch noch einige ms einzusparen.

Gruß aus Berlin
Michael

[machnetz]

>Hatte in den Sommer Ferien schon einen Lader vom Diskountergeschäft.

Dieses Drecksteil hab ich auch gekauft, aber für einen anderen Zweck. Nachdem ich das Ding komplett zerlegt hatte gabs auch kein Umtausch mehr.
Die Solarzelle liefert wohl auch nur so um die 50 mA, eine Vollladung hat Wochen gedauert

Gruß, machnetz

[SusisStrolch]

ESP ist ein ESP8266-12, Protokoll (wie immer bei mir) MQTT, mit fester IP braucht der ESP ca. 300ms für hochfahren + WLAN und MQTT-Connect.

Mit welcher Firmware läuft das Teilchen?
Verwendest Du den "deepsleep" Modus?

[sbiermann]

Hast Du die 3,0V-Variante vom MSP1825 genommen?

Ich habe 2 Varianten, nur unterschiedlich in der Bauweise, im Einsatz und zwar die hier:
http://de.aliexpress.com/item/Free-Shipping-Electronics-MCP1825S-3302E-AB-IC-REG-LDO-3-3V-5A-TO220-3-MCP1825S-3302E/32415236462.html?spm=2114.13010608.0.92.cj0pKe
http://de.aliexpress.com/item/Free-Shipping-Integrated-Circuit-MCP1825ST-3302E-DB-IC-REG-LDO-3-3V-5A-SOT223-3-MCP1825ST/32386000205.html?spm=2114.13010608.0.108.kQT7cy

Runterfahren tu ich den Spannungswandler nicht wenn der im ESP im Deep Sleep ist. Der hat aber einen ziemlich geringen Ruhestrom so das ich die Massnahme erstmal nicht für notwendig gehalten habe.

[SpenZerX]

Kann man nicht einfache Teile, Akku und Gehäuse aus einer Solar Leuchte mit Zellspannung 3,2 Volt nehmen?

[amithlon]

Hallo,

Mit welcher Firmware läuft das Teilchen?
Verwendest Du den "deepsleep" Modus?

ich hänge den Sketch mal rein, ist erstmal Test wie gesagt. Arduino-IDE 1.6.9 und ESP-Version 2.3.0.
Ich muß noch korrigieren: der Akku ist von meinem alten Mini-Camcorder und hat nur 1450mAh.

Code Auswählen Erweitern


/*--------------------------------------------------
v0.6 MSoft 28.02.2016
4MBit-Flash: 1MB(3MB SPIFFS), QIO, Generic ESP
--------------------------------------------------*/

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BME280.h>
#include <BH1750.h>

Adafruit_BME280 bme; // I2C

BH1750 lightMeter;   // I2C

const char* ssid = "xxxxxxxx";
const char* password = "xxxxxxxxxx";
const char* mqtt_server = "192.168.0.99";

void WiFiStart(void);
void mqtt_Send(void);

// Abstand der Messung
unsigned long sleepTime = 120000000;

// MQTT
WiFiClient espClient;
PubSubClient mqttclient(mqtt_server,1883,0,espClient); // callback

void setup()
{
  WiFi.config(IPAddress (192,168,0,139), IPAddress (192,168,0,1), IPAddress (192,168,0,1));
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFiStart();

  lightMeter.begin(BH1750_ONE_TIME_HIGH_RES_MODE); // BH1750_CONTINUOUS_HIGH_RES_MODE_2
  bme.begin(0x76);   

  mqttclient.connect("ESP-BME280");   // clientID,willTopic,willQoS,willRetain,willMessage
  if (!mqttclient.connected())
  {
    delay(10);
  }
}

void loop()
{
  mqtt_Send();

  ESP.deepSleep(sleepTime, RF_CAL);        // schlafen gehen
  delay(100);

  mqttclient.loop();
}

// ------------------------------------------------------------------------

void WiFiStart()
{
  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    delay(50);
  }
}

// ------------------------------------------------------------------------

void mqtt_Send()
{
  if (mqttclient.connected())
  {   
    String output = String(bme.readTemperature(),1);
    mqttclient.publish("BME280-1/Temperatur", output.c_str());

    output = String(bme.readHumidity(),0);
    mqttclient.publish("BME280-1/Feuchte", output.c_str());
   
    output = String((bme.readPressure() / 100.0F),0);
    mqttclient.publish("BME280-1/Luftdruck", output.c_str());
   
    output = String(lightMeter.readLightLevel(),DEC);
    mqttclient.publish("BME280-1/Licht", output.c_str());

    output = String((analogRead(0) * 5.0F /1000) ,2);
    mqttclient.publish("BME280-1/Spannung", output.c_str());
  }
}


Gruß aus Berlin
Michael

[SusisStrolch]

Kurz und knackig... schön!

[amithlon]

Hallo,

Kurz und knackig... schön!

naja, eine Problemstelle werde ich noch ändern: WiFiStart() muß noch ein timeout bekommen, sonst geht der Kram nie wieder schlafen, wenn das WLAN mal nicht erreichbar ist.

Außerdem loht die Funktion als solche nicht, stammt aus anderen Projekten und wurde sowieso gekürzt, kann also auch direkt in setup() rein.
mqttclient.loop(); muß hier ohnehin nicht aufgerufen werden, es gibt keine Subscribes und der Aufruf wird ohnehin nie erreicht.

Gruß aus Berlin
Michael

[devo]

Hallo,

zu diesem Thema erschien in der August-Ausgabe der Zeitschrift elektroniknet ein interessanter Artikel "Batteriebetriebener IoT-Knoten".
Anhand eines Beispiels mit einem NodeMCU und einem Solarzellengepufferten Lithium-Polymer-Akkus wird eine praxisgerechte Lösung beschrieben.
Aus rechtlichen Gründe möchte ich hier den Artikel nicht veröffentlicher; wer interesse daran hat, dem kann ich diesen per Mail zukommen lassen.

viele Grüße
Detlev

[amithlon]

zu diesem Thema erschien in der August-Ausgabe der Zeitschrift elektroniknet ein interessanter Artikel "Batteriebetriebener IoT-Knoten".
Anhand eines Beispiels mit einem NodeMCU und einem Solarzellengepufferten Lithium-Polymer-Akkus wird eine praxisgerechte Lösung beschrieben.

Da hätte ich schon Interesse...

Gruß aus Berlin
Michael

[deluxe41]

Klingt wirklich interessant...
Interesse besteht!

Auch Gruß aus Berlin

Rene


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[JoWiemann]

Hallo,

zu diesem Thema erschien in der August-Ausgabe der Zeitschrift elektroniknet ein interessanter Artikel "Batteriebetriebener IoT-Knoten".
Anhand eines Beispiels mit einem NodeMCU und einem Solarzellengepufferten Lithium-Polymer-Akkus wird eine praxisgerechte Lösung beschrieben.
Aus rechtlichen Gründe möchte ich hier den Artikel nicht veröffentlicher; wer interesse daran hat, dem kann ich diesen per Mail zukommen lassen.

viele Grüße
Detlev

Hallo Detlev,

der Artikel würde mich auch interessieren.


Grüße Jörg

Gesendet von iPhone mit Tapatalk

[Olly]

Hallo Devo,

hätte auch Interesse an dem Artikel.

Gruß

   Olly

[sbiermann]

Hoi,
dem Wunsch schließe ich mich doch auch an.

Viele Grüße
Stefan

[arokh12]

Hallo,

zu diesem Thema erschien in der August-Ausgabe der Zeitschrift elektroniknet ein interessanter Artikel "Batteriebetriebener IoT-Knoten".
Anhand eines Beispiels mit einem NodeMCU und einem Solarzellengepufferten Lithium-Polymer-Akkus wird eine praxisgerechte Lösung beschrieben.
Aus rechtlichen Gründe möchte ich hier den Artikel nicht veröffentlicher; wer interesse daran hat, dem kann ich diesen per Mail zukommen lassen.

viele Grüße
Detlev

Hallo,

Das klingt gut, könten Sie mir den Artikel auch zukommen lassen?

Gruß
arokh12

[Dr. Boris Neubert]

Stooooooppppp!

Bitte "me too" nur per PM!

Danke.
Boris

[amithlon]

Hallo,

ich habe das jetzt mal überflogen, die Solar-Geschichte allerdings noch nicht.

Seine Angaben verwirren mich dann doch etwas:
wie kommt er auf 12s Laufzeit für einen Meßzyklus bei 150mA???
Stromaufnahme ist auch bei ihm großzügig, der ESP will im aktiven Zustand durchschnittlich 85mA,.

Ich habe hier mit 100mA nach oben gerundet. Die Sensoren sind liegen im Bereich weniher µA.
Ich bin mit dem BME280 + BH1750 irgendwo um 1s Laufzeit.
Außerdem laufen im Moment hier noch 720 Aufrufe/Tag.
Das sind rechnerisch ca. 20mAh/Tag.
Ruhestrom wasr um 500µA, irgendwas schläft noch nicht komplett, das sind dann nochmal 12mAh.
Also rund 32mAh/Tag. Bei meinem 1450mAh Akku also ca. 45 Tage. Das paßt auch bisher zur Realität, im Momet rund 30 Tage Laufzeit und angezeigte Akkuspannung ca. 3,67V (ca. weil der Spannungstelier nur ca, abgeglichen ist).

Gruß aus Berlin
Michael

[sbiermann]

Wie in dem https://forum.fhem.de/index.php/topic,56961.msg484190.html#msg484190 Beitrag in diesen Thread geschrieben fehlten noch Langzeitbeobachtungen. Nach nun gut 5 Monaten kann ich ein kleines Fazit ziehen. Für den Indoorbetrieb ist das Solarpanel zu klein, da kommt einfach zu wenig Licht drauf um genügend Leistung für das Aufladen der Li-Ion Zelle zu bringen. Die Zelle hält zwar länger wie ohne Solarpanel aber nicht dauerhaft, ich musste öfters nachladen per USB Kabel. Daher habe ich das Solarpanel ausgetauscht mit mehr Leistung. Dadurch dass das Solarpanel 1A Leistung schaffen kann bei optimalen Licht, wird die Li-Ion Zelle bei Sonnenschein komplett aufgeladen.

Das neue Solarpanel gibt es bei Aliexpress unter https://de.aliexpress.com/item/5V-Solar-Power-Panel-Charger-USB-For-Mobile-Smart-Phone-iPhone-Samsung/32691916972.html?spm=2114.13010608.0.0.P1P6SS&detailNewVersion=&categoryId=200003325. 

[Dr. Boris Neubert]

Danke für Deinen Erfahrungsbericht.

Das neue Solarpanel gibt es bei Aliexpress unter ...

Am 11.11. für 8,66 EUR + 1,40 EUR Versand - interessant!

Ist das Solarpanel vollvergossen, so dass es auch für den Außenbereich geeignet ist?

Viele Grüße
Boris

[sbiermann]

Für den Outdooreinsatz ist es meiner Meinung nach nur bedingt geeignet. Es fehlt auf den Solarzellen eine Schutzbeschichtung oder ähnliches und der USB Stecker ist halt auch nicht gedacht für Regen. Wenn das Panel aber vor Regen geschützt ist, zum Beispiel hinter einer Glasscheibe (das Teil hat Saugnäpfe), dann sollte es klappen.

[doesel]

Ist zwar schon eine Weile her, aber der Artikel interessiert auch mich...
Gruß Doesel

[Shojo]

Hi,

ich grabe mal dieses Thema wieder aus...

Ich stehe aktuell vor der Herausforderung einen ESP8266 (max 3,3V) mit einen Li-ion 18650 Akku (max 4,2V) zu betreiben.
Dann sollte der LDO auch einen recht geringen "ruhe" Verbrauch haben wenn der ESP im Deep Sleep ist.

Hat da wer einen Tipp für mich welchen man da am besten nehmen kann ?

Gruß
Shojo

[Kuzl]

Es gibt einen Schaltregler, der aus 1.8V-5.5V => 3.3V macht. Mit fällt leider grad der Name nicht ein, ich kann daheim mal suchen.
Du solltest allerdings den Akku noch irgendwie vor Tiefenentladung schützen...

[Shojo]

Du solltest allerdings den Akku noch irgendwie vor Tiefenentladung schützen...

Ja dafür habe ich den TP4056 verbaut.

[Wuppi68]

Hallo,

zu diesem Thema erschien in der August-Ausgabe der Zeitschrift elektroniknet ein interessanter Artikel "Batteriebetriebener IoT-Knoten".
Anhand eines Beispiels mit einem NodeMCU und einem Solarzellengepufferten Lithium-Polymer-Akkus wird eine praxisgerechte Lösung beschrieben.
Aus rechtlichen Gründe möchte ich hier den Artikel nicht veröffentlicher; wer interesse daran hat, dem kann ich diesen per Mail zukommen lassen.

viele Grüße
Detlev

kann ich den Artikel auch noch haben?

Gruß und Dank

Ralf

[devo]

Hallo Ralf, schicke mir bitte deine Mailadresse dann kann ich dir den Artikel schicken. Dauert aber noch bis Anfang August, bin z.Z. im Urlaub. Viele Grüße Detlev

[Wuppi68]

Hallo Ralf, schicke mir bitte deine Mailadresse dann kann ich dir den Artikel schicken. Dauert aber noch bis Anfang August, bin z.Z. im Urlaub. Viele Grüße Detlev

Hast Du gerade ohne Betreff bekommen

[Mickbaer]

Hallo,
Ich habe den ESP07, mit 5000mA 18650 Accu, 6V 1W Solarpannel, Laderegler für Accu, ESP nur mit Längsregler,
mit folgenden Sensoren,
StromSensor  verbrauch ESP,
Spannung Solarpannel, Accu, 3,3 Volt
AM2320(DHT22 Nachfolger) Temperatur & Luftfeuchte
BME280 LuftDruck und Temperatur
mehrfach Adwandler am I2C
und OLED 1306 Display am I2C
seit Mai 2017 am Laufen.
Display ist ständig an,
der ESP geht 60 Sekunden in Deepsleep und startet dann den DHT,
loggt sich im Wlan ein,
ermittelt die Daten, zeigt die Daten an
und sendet die Daten an FHEM, wo sie protokolliert werden.
Was alles nur ca 3 Sekunden dauert wo der Esp wach ist..
Läuft alles super.
Wenn es interessiert kann ich weitere Infos und auch den ESP-Code (Platformio) hier posten.
Gruß Mickbaer
aus Berlin

[Shojo]

Mich würde deine Schaltung interessieren

[Mickbaer]

Bin gerade auf der Arbeit,
wenn Ich zu Hause bin poste ich mal ein Foto vom Aufbau.
Gruß
Mickbaer

[Mickbaer]

Hier das Prinzipschaltbild, zu meinem ESP8266-Solar-01.
und der TestAufbau auf dem BreadBoard.
Gruß
Mickbaer aus Berlin

[Shojo]

Danke Dir!   

[Dr. Boris Neubert]

Hallo Mickbaer,

seit Mai 2017 am Laufen.
Wenn es interessiert kann ich weitere Infos und auch den ESP-Code (Platformio) hier posten.

Ich habe Akku, Solarpanel, Laderegler, ESP und Peripherie auch seit einiger Zeit hier herumliegen. Interessant wäre für mich, wie der Aufbau über den Winter kommt. Aus dem Lesen von Erfahrungsberichten habe ich mitgenommen, dass ein derartiger Aufbau bei schwachem Licht an die Grenzen kommt.

Auf jeden Fall würde ich gerne den Platformio-Code sehen wollen wegen der Logik rund um das Schlafen.

Danke und viele Grüße
Boris