Перейти к содержанию

Сколько проработает ESP32 от батареи, если отправлять данные по Wi-Fi раз в 10 минут?

Обновлено Редакция GAW

Глубокий сон ESP32 по даташиту — 10 мкА, но датчик, который раз в 10 минут просыпается и отправляет данные по Wi-Fi, живёт не годами, а неделями или месяцами. Причина — в нескольких секундах работы радио и в токе обвязки.

Расчёт

Средний ток за период T складывается из трёх участков и тока платы:

Iср=ICPU tCPU+Iрадио tрадио+Iсон tсонT+IплатаI_\text{ср} = \frac{I_\text{CPU}\,t_\text{CPU} + I_\text{радио}\,t_\text{радио} + I_\text{сон}\,t_\text{сон}}{T} + I_\text{плата}

Исходные данные — допущения нашего примера: T = 600 с, работа без радио 1 с при 25 мА (даташит: 20–31 мА на 80 МГц), сон 10 мкА. Ток радио — по даташиту модуля ESP32-WROOM-32E: 90 % приёма при 112 мА и 10 % передачи при среднем токе 239 мА (802.11b), то есть около 125 мА. Если в Arduino процессор работает на 240 МГц, ток без радио выше — по даташиту чипа 30–68 мА. Батарея 2000 мА·ч, используем 80 % — 1600 мА·ч.

Сеанс Wi-FiТок платыСредний токВремя работы
1 с00,26 мАоколо 257 суток
3 с00,68 мАоколо 99 суток
3 с0,25 мА0,93 мАоколо 72 суток
3 с5 мА (LM1117)5,68 мАоколо 12 суток

Все цифры — наш расчёт по формуле калькулятора тока ESP32 во сне.

Что из этого следует

  • Сеанс радио важнее сна. Три секунды Wi-Fi дают больше 90 % среднего тока, а 10 мкА сна — около 1,5 %. Время подключения измеряют на своей сети.
  • Стабилизатор решает всё. Ток покоя 5 мА у LM1117 в семь раз больше всего остального вместе. Для батарейного датчика нужен стабилизатор с током покоя в микроамперы — или плата без моста USB–UART и светодиода, см. «Почему ESP32 в deep sleep потребляет больше, чем в даташите».
  • Реже — лучше. Данные можно копить в памяти RTC и отправлять пачкой реже, например раз в час, — этот приём советует и статья «Глубокий сон ESP32».

Для своего цикла подставьте измеренные времена в калькулятор ESP32, а долю ёмкости, которую реально отдаст элемент, поможет выбрать калькулятор времени работы от батареи.

Похожие вопросы

Почему подключение к Wi-Fi так дорого обходится?

Пока радио работает, модуль ESP32-WROOM-32E по даташиту берёт 112 мА на приём и в среднем 239 мА на передачу — в десять тысяч раз больше тока сна чипа. Наш расчёт: три секунды сеанса при 125 мА расходуют столько же заряда, сколько ESP32 тратит больше чем за 10 часов глубокого сна.

Как сократить время сеанса Wi-Fi?

Время подключения даташит не нормирует: оно зависит от точки доступа, DHCP и того, сохранены ли параметры сети. Его меряют на своей сети и сокращают, например, статическим адресом и копят данные в памяти RTC, чтобы отправлять пачку реже. Это наш совет из того, как складывается средний ток.

Какую ёмкость батареи брать в расчёт?

Не всю: номинальную ёмкость измеряют при небольшом токе, а устройство отключается раньше полного разряда. В примерах калькуляторов сайта берут 80 % номинала — так получены и цифры в таблице. Для своего элемента долю подбирают по его разрядной кривой и минимальному напряжению схемы.

Источники

  1. Espressif. ESP32 Series Datasheet v5.3 — табл. 4-2 — modem-sleep 20–31 мА при 80 МГц на двух ядрах, deep-sleep с таймером и памятью RTC 10 мкА; табл. 5-4 — приём 95–100 мА
  2. Espressif. ESP32-WROOM-32E & ESP32-WROOM-32UE Datasheet v2.1 — табл. 16 — передача 802.11b: средний ток 239 мА, пиковый 379 мА; 802.11g — 190 и 276 мА; 802.11n — 183/258 и 165/211 мА; приём — 112 мА (20 МГц) и 118 мА (40 МГц), средний равен пиковому
  3. Texas Instruments. LM1117 (SNOS412Q, January 2023) — ток покоя LM1117-3.3 — 5 мА типично

Нашли ошибку?

Смотрите также