Svenska ElektronikForumet

Hej
Har nu kört min solcellsdrivna (Wifi) temperatur och ljussensor i snart en månad! Med hjälp av ett AA 3.2V @ 700mAh LiFePO4 batteri. Temperaturerna skickas till thingspeak och två andra datakällor var 5:e minut. Utöver temperatur så rapporteras solcellens spänning, WIFI signal och hur många ms det tog att skicka datat. När jag uppdaterade firmware senast och mätte batteriet hade jag mer energi än när jag startade projektet, detta med ett par tusen dataskickningar

All info, kod, kopplingsschema och LIVE graferna från ThingSpeak finns på projektsidan: http://www.automatiserar.se/solcell-och ... p8266-12e/

Orsaken till posten är även förhoppningen att någon här vet varför det inte finn LiFePO4 batterier som standard i Sverige? Letar med ljus och lykta för att hitta Svenska återförsäljare av batteritypen. Orsaken till att jag vill just ha den modellen är den optimala spänningen på 3.2V vilket är perfekt för ESP8266-12E och Ds18B20. Ingen aktiv spänningsreglering behövs samt att dom tål att laddas ca 2000 ggr.

Idag laddas dom via solcellen (och 3 dioder) detta ger ~3.5V en solig dag. Vilket är relativt optimalt eftersom laddning ska ske vid 3.6V. Någon kanske har nån idé på ett effektivare sätt att passivt ladda batteriet




En prototyp (till höger) och den färdiga sensorn (till vänster)

// Ispep

Det verkar vara svårt att hitta.

Det närmaste det finns lite RC pack för sändare men dom hade minst 2 celler i serie så dom måste ju slaktas i så fall.

Det borde ju å andra sidan funka lika bra med 3st NIMH celler i serie.
Även en LIPO eller LIION cell borde ju gå bra även om du inte får dom fullt laddade.

Du får gärna beskriva hur du lyckats få till den låga förbrukningen.
ESP8266 hinkar ju i sig 400-500mA så den kan knappast vara online på ett enda 700mA batteri.

Jag antar att du anluter till WIFI vid varje sändning och ligger i någon form av sleepmode däremellan.

Vad har du kodad i ?

EDIT:Syftningsfel

Det är väl för att det inte finns några kunder? Risken är också stor att kunder sätter batteriet i en vanlig pryl för R6 och sen blir arg när den går sönder.

Det ska bli intressant och se hur det går på vintern.

ToPNoTCH skrev:Det verkar vara svårt att hitta.

Det närmaste det finns lite RC pack för sändare men dom hade minst 2 celler i serie så dom måste ju slaktas i så fall.

Det borde ju å andra sidan funka lika bra med 3st NIMH celler i serie.
Även en LIPO eller LIION cell borde ju gå bra även om du inte får dom fullt laddade.

Du får gärna beskriva hur du lyckats få till den låga förbrukningen.
ESP8266 hinkar ju i sig 400-500mA så den kan knappast vara online på ett enda 700mA batteri.

Jag antar att du anluter till WIFI vid varje sändning och ligger i någon form av sleepmode däremellan.

Vad har du kodad i ?

EDIT:Syftningsfel

Till RC bilar finns det "paket" men är som intresserad av mindre formfaktor i AA eller AAA.

För att råda bot på förbrukningen som med en Esp8266-12E som ligger runt 100 - 200mAh använder jag en funktion som kallas Deep sleep, den lägger ner den i en förbrukning på 15 - 20 uA. MEN det går inte att trigga eller göra något annat än att sätta ett fast intervall på när den ska vakna igen.. I mitt fall tillåter jag att den sover 5 min, sedan triggar pin 16 (har jag för mig) mot reset pin och enheten startar om, rapporterar data och lägger sig i sovläge igen.

Utöver det har jag labbat med IP och annat (dynamiskt IP tog ca 7 - 10 sekunder), medan jag nu med statiskt IP får ner den till ~1400 ms.
snittet på min ESP ligger på ca 1.4mAh med sändning var 5:e minut. Laddningen från solpanelen ligger runt 30mA, dvs en solig timme ger mig ca +21h drift. Eftersom solcellen nästintill inte laddar något när batteriet är "fullt" ökar spänningen med ~0.5 - 1V och ger laddning i mulet väder med.

Koden är gjord i Arduino IDE:n så det är väll "C" nått

----

Det kan mycket möjligt vara så att det är ytterst få komponenter som kräver 3.2v därav inte allt för intressant

// Ispep

Du kan ju dra reset-pinnen låg på vilket sätt du vill och därmed väcka ESP8266 ur deep sleep.

T.ex. kan du använda en RTC med en INT för att väcka ESP8266:an.

Kul projekt. Har själv gjort lite snarlika prylar.
En tips är att du kan få bättre WiFi-signal och något lägre strömförbrukning om antennen placeras mer fritt i lådan och flyttar undan signalkablar bort från antennens omedelbara närhet.
Samma sak med ledningarna på moder-PCB, ta bort de kretskorts-ledningar som går i antennens närhet. En vanlig lösning är att antenn-delen placeras utanför kanten på moder-PCB.

Ett enkelt sätt att reglera laddspänning från solcell utan att tappa all effektivitet när solen skiner mindre starkt på solcellen är att bränna bort överskottet.
Lägg en Zenerdiod 3,9 Volt tvärsöver. Solcellen skadas inte och dioden kommer inte att bli överhettad om den löds in på ett kopparplan som inte är allt för litet. Tror iofs att effekten solcellen kan leverera inte blir särskilt hög vid denna spänningen.
Tappa av spänningen via denna diod med 0.3 Voltframspänning om du vill pricka 3.6 Volt som max laddspänning.
Kanske mer batterilivslängd att nöja sej med 0.4 Volt framspänning och 3.5 Volt som max laddspänning.
Dessa dioder kan antagligen lödas direkt på baksidan av PCB.
Diod-spänningar har emellanåt vida toleranser och är lite temperatur och last-beroende. Det är säkert inga problem i detta fallet men kan vara värt att tänka på.

Vill man ta bättre nytta av solcellen utan att bränna bort effekt och få laddning även när solcellen ger mindre spänning än batteriet är en Buck-Boost omvandlare ett alternativ.

Spännande.

Nyckeln verkar ligga i att använda statisk IP, jag provade precis när ESP'n släpptes (2år sedan ?) men konstaterade precis som du att om man droppade anslutningen (vilket är en förutsättning för att köra på batteri över tid) så behövde den vara igång ett tag för att få upp kopplet igen. Detta gjorde att jag bedömde den som tveksam till någon granulär loggning på batteri.

Jag har en likadan solpanel, men även en mini laddregulator för 1-cell LIION eller LIPO som jag kör den på.

Vore intressant att prova med den regulatorn.

Har du lust kan du ju posta koden.

Tack för alla tips! De uppskattas enormt, har en lång väg kvar innan jag är nöjd med projektet!
----

Helt sant att det finns fler sätt att väcka esp:n, blir dock aktiv utrustning istället för den passiva jag idag har. Har dock upplevt att den driver rätt bra i tid om man lägger den i deep sleep under flera timmar. Då skulle nog en RTC direkt vara en bra lösning eftersom de drar ytterst lite.

hyperion skrev:Du kan ju dra reset-pinnen låg på vilket sätt du vill och därmed väcka ESP8266 ur deep sleep.

T.ex. kan du använda en RTC med en INT för att väcka ESP8266:an.

Tackar! Roligt med utmaningen att få wifi att lira med batterier

När jag väl var klar med lådan insåg jag att den inte var optimalt placerad som du säger, nästa version får nog bli en bättre layout för att optimera WIFI:n.

Det hade jag inte alls tänkt på! Men det innebär att "lasten" på solcellen kommer att vara konstant soliga dagar (~200mA) vilket drar ner volten till 5 på panelen. Idag när jag kör via 3 dioder blir den olastad när batteriet inte behöver någon energi. Blir det molnigt är spänningen på panelen lite högre tack vare det och ger laddning ändå. kommer dock att bli en beställning på några Zenerdioder eftersom det är en smart passiv komponent.

E Kafeman skrev:Kul projekt. Har själv gjort lite snarlika prylar.
En tips är att du kan få bättre WiFi-signal och något lägre strömförbrukning om antennen placeras mer fritt i lådan och flyttar undan signalkablar bort från antennens omedelbara närhet.
Samma sak med ledningarna på moder-PCB, ta bort de kretskorts-ledningar som går i antennens närhet. En vanlig lösning är att antenn-delen placeras utanför kanten på moder-PCB.



Ett enkelt sätt att reglera laddspänning från solcell utan att tappa all effektivitet när solen skiner mindre starkt på solcellen är att bränna bort överskottet.
Lägg en Zenerdiod 3,9 Volt tvärsöver. Solcellen skadas inte och dioden kommer inte att bli överhettad om den löds in på ett kopparplan som inte är allt för litet. Tror iofs att effekten solcellen kan leverera inte blir särskilt hög vid denna spänningen.
Tappa av spänningen via denna diod med 0.3 Voltframspänning om du vill pricka 3.6 Volt som max laddspänning.
Kanske mer batterilivslängd att nöja sej med 0.4 Volt framspänning och 3.5 Volt som max laddspänning.
Dessa dioder kan antagligen lödas direkt på baksidan av PCB.
Diod-spänningar har emellanåt vida toleranser och är lite temperatur och last-beroende. Det är säkert inga problem i detta fallet men kan vara värt att tänka på.

Vill man ta bättre nytta av solcellen utan att bränna bort effekt och få laddning även när solcellen ger mindre spänning än batteriet är en Buck-Boost omvandlare ett alternativ.

Absolut, den ligger längst ner på sidan med. men här är en direktlänk till min Github : https://github.com/Ispep/Hemautomation/ ... 6612E_V2_2

ToPNoTCH skrev:Spännande.

Nyckeln verkar ligga i att använda statisk IP, jag provade precis när ESP'n släpptes (2år sedan ?) men konstaterade precis som du att om man droppade anslutningen (vilket är en förutsättning för att köra på batteri över tid) så behövde den vara igång ett tag för att få upp kopplet igen. Detta gjorde att jag bedömde den som tveksam till någon granulär loggning på batteri.

Jag har en likadan solpanel, men även en mini laddregulator för 1-cell LIION eller LIPO som jag kör den på.

Vore intressant att prova med den regulatorn.

Har du lust kan du ju posta koden.

E Kafeman skrev:
Vill man ta bättre nytta av solcellen utan att bränna bort effekt och få laddning även när solcellen ger mindre spänning än batteriet är en Buck-Boost omvandlare ett alternativ.

Mycket intressant, när jag kollade så verkar det finnas både "vanliga" och "SEPIC" varianter av dessa?
Hur stor skillnad är det för de ganska mycket dyrare "SEPIC" varianterna?

Finns det montro färdiga moduler med Buck-Boost och Lion skyddskretsar för att smidigt kunna ladda en cell så effektivt som möjligt?

Men det innebär att "lasten" på solcellen kommer att vara konstant soliga dagar (~200mA) vilket drar ner volten till 5 på panelen.

Nej. Med zenerdiod på plats kan inte spänningen på solcellen överstiga diodens spänning ELLER batteriets aktuella cellspänning+ skyddsdiodens framspänningsfall. Är batteriet inte fullladdat kommer inte zenerdioden att lasta något alls.

Att reglera laddning mha ett antal seriedioder är reglering genom att göra solcellen ineffektiv som batteriladdare oavsett hur mycket solen lyser. Mängden ström den KAN leverera om batteriet behöver laddning blir då alltid reducerad.
En solcell är inom sitt mest effektiva arbetsområde mer att betrakta som en strömkälla än spänningskälla.

Hur stor skillnad är det för de ganska mycket dyrare "SEPIC" varianterna?

Ingen. SEPIC är mer ett sätt att beskriva i vilken ordning kondensatorer, induktanser och switchar är ordnade. Det finns ett antal olika varianter som alla har olika för och nackdelar.
Priset för dessa komponenter är i stort samma för samma effektområde.

Intressanta skillnader kan vara om det finns billig styrelektronik för en viss styrform, och om dess effektiva spänningsområde passar för den egna applikationen. För en liten solcell och svagt solsken blir det även intressant med styrelektronikens tomgångs-förluster.

Finns det montro färdiga moduler med Buck-Boost och Lion skyddskretsar för att smidigt kunna ladda en cell så effektivt som möjligt?

Eftersom Buck-Boost kräver längre kedja av komponenter, med förluster i varje komponent blir det sämre effektivitet än att bara använda Buck eller Boost eller enklare PWM.

Det finns inte en general-lösning som alltid är bättre utan det är helheten som avgör.
En liten solcell eller svagt solbelyst och mesta strömmen kommer att förbrukas i Buck-boost-kretsen utan att ge något alls till batteriet.
För att ta tillvara det lilla som cellen då kan leverera kan det vara bättre att bara ha boost samt en zenerdiod som skyddar vid de sällsynta tillfällen solen lyser med full styrka samtidigt som batteriet råkar var fullladdat.

Vid motsatta förhållandet, om laddning ska ske i Sahara-öknen så är det inte värt att ständigt ha med förlusten för Boost-delen då det för det mesta är antingen full sol-belysning eller ingen-alls medan Buck gör att man snabbare kan ladda djupt urladdade batterier.

Alla switchar och dioder med framspännigsfall kommer kosta laddningeffektivitet.
Ett alternativ är att koppla in och ur solcellen via cmos-switch. Så länge batteriet inte är fulladdat och solcellens obelastade cell-spänning är högre kan man låta CMOS-trissan vara sluten.
Det ger mindre förluster än alla dioder eller switchade Buck/Boost alternativ.

Det kan säkert finnas samordnings-vinster att bygga passande typ av ovan förslag integrerat med övriga batterikretsar såsom över och under-laddnings-skydd och reglerade utspänningar till resten av elektroniken.
Man kan nog inte räkna med att hitta optimala kombi-lösningen för det egna behovet köp-färdigt utan det får man designa själv.