Comments 45
И ни одного графика за год работы ?
У ионисторов есть проблема - у них рабочий график напряжения линейно падает до нуля в процессе разряда, то есть регулярно может быть так, что энергии в ионисторе ещё довольно много, а вот его напряжение уже просело ниже предела питания ESP. Что вы сделали чтобы решить эту проблему?
Или вы просто запитали ESP напрямую от ионистора?
Если так - можно подумать о том, чтобы использовать второй ионистор поменьше (или даже просто конденсатор, надо по ёмкости смотреть) и второй DC-DC для его зарядки, а также схему по типу "джоуль-вор", способную работать начиная от 0.3V на входе, чтобы на маленьком ионисторе напряжение поддерживалось равным примерно 3.3V, а его ёмкости хватало бы на проведение одного-двух измерений.
После измерения отправляем ESP в сон, а джоуль-вор и DC-DC потихоньку заряжают маленький ионистор от большого, высасывая из большого энергию на напряжении, от которого ESP уже не может работать (от 2.6V и ниже).
Возможно, таким образом получится значительно "увеличить ёмкость" ионистора и уменьшить необходимое количество солнечных батарей, или же улучшить надёжность, чтобы не приходилось беспокоиться о разрядке.
Можно даже попробовать питать второй DC-DC также от солнечной батареи паралельно с джоуль-вором (есть солнце - заряжаем маленький ионистор также как большой, от батареи, нет солнца - джоуль-вор и большой ионистор вступают в работу).
Да, я запитал ESP просто от ионистора напрямую. Действительно, дополнительный DC-DC преобразователь сможет выжать больше из ионистора. Спасибо, идея хорошая!
Мне не попадались такие сверхнизковольные dc-dc, поэтому и упомянул "джоуль-вор" - их на германиевых транзисторах строят, они открываются от 0.3v
Только маломощные они, и выходное напряжение не стабилизировано - поэтому не получится напрямую питать ESP, а придётся потихоньку заряжать ионистор. И нормальный dc-dc, чтобы не перезарядить ионистор.
Можно ещё взять ионистор на 5В и подключить его ДО dc-dc, прямо к солнечной батарее.
мне кажется батареи дорого выходят. не сбалансировано.
рассмотреть бы другие варианты, например 1 солнечная + 18650. тут смысл в том что одна 18650 может её месяц питать, если она изредка будет подзаряжаться - то все ок.
мне кажется если взять МК поэкономнее то и 2450 проработает зиму. да в -30 может и не будет работать но если широта не слишком большая - то таких дней не так и много.
Если взять микроконтроллер с ультранизким потреблением, передатчик LoRa, то ни ионистор, ни солнечные панели не нужны, на батарейке годы может работать.
Наш комплект из atmega+датчик влажности, темературы, освещенности,lora модулем и 2-AA батарейкамии живет уже 4 год и даже не думает выключаться.
А какой lora модуль вы используете если не секрет? Насколько я помню lora рассчитан на большие расстояния и мощность. Или есть какие-то экономичные по питанию варианты?
Если интересно, то вот https://habr.com/ru/articles/668460/
Lora модули самые дешевые и обычные. Уже не помню регулировали мы там мощность или нет, но вот время передачи сигнала для экономии времени работы точно отлаживали.
И Lora модули в нашем случае были очень экономичные.
Самое главное не подать на ионистор ток выше 3.8V
Исправьте пожалуйста, я конечно понимаю что вы имели ввиду, но это очень уж режет глаз, подается напряжение, а не ток. Ток - протекает. Вас читают и дети тоже, не нужно учить их неправильному. Начинающие, пропустите и не читайте эту ремарку автора...она "корявая".
Просто для сведения: только что закончил эксперимент: от одной 18650 на 3 Ач (емкость проверена и подтверждена измерением через какую-то заряжалку liitokala) ESP8266 читающая акселерометр 1 раз в 7 минут (всё остальное время - deepsleep) и отправляющая json через wifi на сервер проработала полтора месяца (при разряде до 3.2В с 4.2).
Позволю себе тогда дополнить своей статистикой от трёх измерителей на ESP8266 ESP-12E плюс AM2320 (I2C mode), питание от 18650 2 А*ч через LDO TH7333-A; раз в 10 минут просыпаемся из deepSleep(), меряем температуру и влажность, отправляем через WiFi, засыпаем. От одного до полутора месяцев (с 4.2 до 3.3В), сильно зависит от скорости подключения к WiFi AP (в зависимости от расстояния и кучи других факторов от 9 до 15 секунд активного энергопотребления).
Лет пять назад была статья подобного датчика собранного чуть ли не в пробирке. Т.е. он висел просто за бортом на дереве. Но там человек сильно экономил электричество.
В вашем варианте все это непонятно зачем. С тем же успехом можно было электричество из розетки подвести...
htu.enableHeater(true); // Enable power
Это включение встроенного нагревателя для предотвращения конденсации влаги на сенсоре. Имеет смысл включать, если влажность высокая и имеет тенденцию к повышению.
Немного из собственного опыта:
К сожалению, это не совсем ионисторы. Это гибридные суперконденсаторы LIC (химические) - промежуточное звено между суперконденсатором и аккумулятором. К сожалению, они имеют ограничения по минимальной температуре -20С, что делает их уличное применения на большей части территории РФ малопригодным. Также они не допускают разряда ниже 2.5В (также как и аккумуляторы)
https://en.cda-cap.com/index.php/product/lic/ESP8266 пора уже отправить на свалку с его костылем пробуждения от сна через GPIO16. Особенно для автономных устройств. Есть ведь отличный заменитель ESP32C3 с потреблением 5мкА deepSleep. Хотя для батареечных/ионисторынх устройств предпочтительнее использовать ZigBEE/LoRa/BLE И прочие LowerPower устройства.
В ESP, к сожалению, нет контроля напряжения питания, как например в большинстве AVR. Да еще и программа во внешней памяти, которая вполне может заглючить при низком напряжении питания, что приведет к зависанию контроллера. Лечится монитором питания типа MAX706 на 2.7-2.9В
В декабре длинными ночами и короткими пасмурными днями такая система все таки уйдет в Offline без десятикратного запаса емкости ионистора и мощности солнечной панели.
"Ширее" надо смотреть на вопросы, или "ширше". И на КамАЗе за грибами ездить реже. Т.е. все-таки учитывать вопросы доступности и цен. Когда будут новые решения дешевле старых, или когда старые будут принудительно выкинуты из производства - тогда и придется пересаживаться на другие костыли.
В ESP, к сожалению, нет контроля напряжения питания, как например в большинстве AVR.
Да, но есть ADC же! Подпаиваю туда два резистора (10К на GND и 100K на VCC), и вот уже:
#define ADC_COEF (100.0+10.0)/10.0
…
void loop() {
volts = analogRead(A0)/1024.0 * ADC_COEF;
…
if (volts > 3.2) {
ESP.deepSleep(MC_SEC*1e6);
} else {
ESP.deepSleep(0);
}
}
Как минимум, глубокого разряда аккумулятора после такого удаётся избежать, устройство просто уходит в летаргический сон до замены источника питания.
Один я что-ль заметил, - у ТС "заряжающий" DC-DC собран по схеме SEPIC (о чем говорят 2 индуктивности на плате), - то нафиг там диод на подключении к солнечным панелям? При напряжении на входе преобразователи ниже уровня запуска он не работает и выход отсекается от входа конденсатором SEPIC-а, то есть на вход ничего пойти не может.
И, еще, - как правильно заметили это гибридные конденсаторы-аккумуляторы, но все-равно странно как-то нагружать преобразователь , которая для него почти КЗ в разряженном состоянии. Преобразователь будет постоянно вылетать в защиту и неоптимально работать, - там нужна именно схема заряда как для аккумулятора с ограничением тока.
Ну и ЕСП-ка даже от реального ионистора вполне себе может функционировать, если минимизировать время работы по WiFI (как главного потребителя), - тут я не вижу проблем.
А от солнца не нагревается датчик температуры?
Тут вообще странное решение - почти герметично упаковать все датчики в черную коробку и выставить на солнце. Датчики измеряют микроклимат внутри черной коробочки. Дырочки в колпачке - это ни о чем. Вам нужно делать экран Стивенсона или метеобудку Селянинова и выставлять их минимум на 1.0-1.5 метра от стены здания, исключив вертикальные потоки нагретого воздуха от стены здания. Тогда будут актуальные метеопоказания. а так это все условно - "данные с марса"
Интересный подход. Почему не использовали литий-титанат? Даже если учесть снижение ёмкости и тока на морозе, 1-2 штуки 18650 (низкотемпературные) обеспечат как минимум на порядок больший запас энергии.
Мне не хотелось использовать литиевые аккумуляторы, потому-что за ними все равно нужно следить из-за пожароопасности.
Но если пофантазировать, то я бы взял один литий-железо-фосфатный аккумулятор 26700 на 4000 mAh, он устойчив к морозу и не так опасен как литий-ионный.
В целом это перебор для такого устройства, правильнее тут все таки заменить ESP на что-то более пригодное и экономичное по питанию.
А зачем тут целых 4000 мАч?
Можно, кстати, взять на барахолке б/ушный айкос и заюзать его запчасти. Там 18650 литий-ион с обвязкой заряда-разряда в основном блоке, и маленький литий-феррофосфат с обвязкой - в мундштуке. Интересное решение, кстати - я сам до него не додумался бы, пока не посмотрел схему айкоса: феррофосфат за счет более низкого рабочего напряжения можно заряжать от иона без повышайки.
LTO о которых вам пишут в целом пожаробезопасны и способны заряжаться при большом минусе.
RF harvesting - еще более перспективная штука по сравнению с солнечной батареей. Но требует оптимизацию энергопотребления еще на порядок лучше.
Главное, чтобы Лаксианский ключ не требовал!
(простите, не удержался от отсылки к рассказу Роберта Шекли про аппарат, который как раз RF harvesting использовал, а выключался только упомянутым ключом)
Не читал, к сожалению. Но почему его нельзя было в клетку Фарадея посадить на голодовку?
Ну, это же не реальный аппарат, а фантастика, судя по инструкции:
«Мелджский Бесплатный Производитель. Очередной Триумф Лаборатории Глоттена. Неразрушимый Бездефектный Производитель. Не Требует Энергетических Затрат. Чтобы Включить, Нажмите Кнопку Номер Один. Чтобы Выключить, Воспользуйтесь Лаксианским Ключом. В Случае Обнаружения Неисправности, Пожалуйста, Верните Производитель В Лабораторию Глоттена».
Так что там не только RF harvesting мог быть, и судя по финальной фразе: «Но если вдруг найдете Лаксианский Ключ, то возвращайтесь и называйте любую цену.» — не помогала клетка Фарадея…
В России работает NB IoT?
Метеостанция на ионисторе