Welches ESP8266-Modell für Außensensor?

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  • Hallo,

    ich plane eine einfache Wetterstation mit Außensensoren. Erstmal zum grds. einlesen hab ich mich an das Howto hier gehalten. Es wird ein ESP8266 als Außensensor genutzt zusammen mit einem DHT22. Der Nutzer überträgt die Daten vom ESP zum Pi per WLAN, das würde ich erst einmal genau halten. In der Wikipedia gibt es eine Auflistung der Modelle. Nun fionden sich z. B. bei eBay Modellbezeichnungen wie

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    D1 Mini basierend auf dem ESP8266 12F

    aber mit weniger PINs als der 12F. Dann gibt es Modelle die ESP8266 12F heißen aber deutlich mehr als 20 PINs haben.

    Ich bin etwas verwirrt. Sind das denn andere Hersteller? Laut Wikipedia stammt das 12F z. B. auch von einem Dritthersteller.

    Grds. sollten auch 11PINs ausreichen, evtl. (falls möglich) würde ich die Datenübertragung statt über WLAN über Funk machen, dann müsste noch ein IR-Sender mit drauf. Schafft der ESP das?

  • Wie willst du die denn mit Strom versorgen ?

    Wenn es mit Akku sein soll, solltest du auf stromfressende, unnötige Dinge verzichten.

    Wenn du per WLAN Daten verschicken willst, willst du wohl ein Dev-Board nehmen, auf dem die Antenne schon drauf ist, oder ?

    Aber auf den Boards ist aber auch noch ein 3,3 Volt Spannungsregler drauf, der unnötig Verluste und Wärme bringt.

  • Wie willst du die denn mit Strom versorgen ?

    Akku wäre das beste. Eine "feste" Stromversorgung ist bei den meisten Außensensoren irgendwie schwer möglich.

    Wenn es mit Akku sein soll, solltest du auf stromfressende, unnötige Dinge verzichten.

    Wenn du per WLAN Daten verschicken willst, willst du wohl ein Dev-Board nehmen, auf dem die Antenne schon drauf ist, oder?

    Das war der Plan. Ich habe nicht ganz verstanden wie das bei den Modellen ohne WLAN-Verbindung gehen soll.

    Oder am besten gleich auf WLAN verzichten und die Datenübertragung per Funk machen? IR-Sender habe ich noch da, sowas hab ich mal in einem Pi verbaut zum Schalten von Funksteckdosen.

  • Mit Funk meinte ich IR. Die Reichweite sollte bei mir nicht das Thema sein. Hat wohl aber keinen negativen Einfluss auf den Stromverbrauch wenn man statt WLAN IR nutzt?

    Welches Modell wäre geeignet? Unterscheiden sich sich deutlich beim Verbrauch?

  • Du wirst sicherlich nicht jede Minute die Temperatur abfragen wollen.

    Dann solltest Du Dich mit DeepSleep befassen. D.h. der ESP geht nach der Datensammlung in einen Tiefschlaf fuer - sagen wir mal 10 Minuten - und verbraucht in der Zeit nur sehr geringen Strom. Dann wacht er wieder auf und sendet wieder Messwerte ... usw. Das spart eine Menge Strom.

    Ausserdem kann man mit ESPNow als primitive aber ausreichende WLAN Datenuebertragung weiterhin Strom sparen. Dann brauchst Du aber noch einen strombetriebenen ESP als ESPNow Gateway der dann die per ESPNow gesendetet Daten in Dein WLAN weiterleitet.

    Du kannst sowohl den D1 mini mit ESP12F wie auch den ESP11F nehmen.

    Solltest Du auch an der Luftfeuchtigkeit interessiert sein ist ein BMP280 ganz gut. Soll auch noch der Luftdruck gemessen werden kann das der BME280

    :no_sad: ... Kein Backup - kein Mitleid ... :no_sad:
    Nutze lieber raspiBackup bevor Du in die Luft gehst wie ein HB Männchen 💥

    Edited 3 times, last by framp: Beitrag etwas redigiert (April 25, 2024 at 7:33 PM).

  • Im oben verlinkten Beitrag wird der DHT22 als Sensor genutzt. Den von dir genannten habe ich schon da für die Messungen innen direkt am pi weil der hier herum lag. Keine Ahnung wo der mal her ist. Hat der Vorteile dem DHT22 gegenüber?

  • WLAN ist eigentlich nicht die angesagteste Lösung, wenns um Batteriebetrieb geht. Wenn du beim Funken Energie sparen willst, gibt es zwei effektive Lösungen:

    - ein 433 oder 867 MHz-Funkmodul am ESP und einen entsprechenden Empfänger am Pi.
    oder
    - ESP-NOW. Das ist ein Espressif-Funkstandard, (auf WLAN-Frequenz) der sehr energiesparend ist (jedenfalls deutlich sparsmer als WLAN). Dafür brauchst du einen zweiten ESP als Emfänger, der die Daten an den Pi weitergibt.

    Ein ESP + 433MHz-Modul mit ordentlichem Sleep-Mode (ggf. Power-LED auslöten, Sensor im Sleep abschalten, evtl. sogar den Spannungsregler umgehen) kann mit einer vernünftigen Batterie jahrelang betrieben werden (je nachdem, wie oft die Temperatur gesendet werden soll). Eine LS14500 Li-SOCl2-Zelle (3,6 Volt, 2600 mAh) dürfte da ne ganze Weile halten.

    Alternativ auch ein kleines Solarpanel + Pufferakku + Ladeschaltung.

    Ich glaube, es gibt bei den Modulen nicht so extrem viele Unterschiede. So weit ich mich erinnere, hat der ESP einen Fehler, so dass man ihn nicht richtig aus dem Sleep wecken kann. Dazu müssen zwei Pins verbunden werden. Manche Boards haben das schon eingebaut - in der Tabelle ist das aufgeführt. Wenn du ein Modul ohne LED findest, ist das von Vorteil.
    Der Spannungsregler braucht immer noch zusätzlich die seine Dropout-Spannung (Mindestabstand zwischen den 3,3 V Output und dem Input). Falls du Informationen über die verbauten Spannungsregler findest, nimm einen mit möglichst geringem Voltage Dropout. Vielleicht kannst du auch ein Modul ohne Spannungsregler nehmen. Da muss man nur mal schauen, ob es nicht mit einer nagelneuen Batterie probleme gibt, weil die schon mal mehr als 3,6 V haben können. Ohne Spannungsregeler kannst du die auslutschen, bis der ESP in die Knie geht.

    Auch ein ESP32 wäre zu überlegen. Ich glaube, der kann bei noch geringeren Spannungen betrieben werden und mögicherweise braucht der im Sleep weniger Energie als sein alter Vorgänger. Es gibt vom ESP spezielle Versionen für IoT, die auf Sparsamkeit ausgelegt sind. Da müsstest du mal genau in die Datenblätter schauen.


    IR kann ich mir als Lösung nicht vorstellen - da brauchst du ja direkte Sichtverbindung zwischen Wetterstation und Empfänger.

    Im oben verlinkten Beitrag wird der DHT22 als Sensor genutzt. Den von dir genannten habe ich schon da für die Messungen innen direkt am pi weil der hier herum lag. Keine Ahnung wo der mal her ist. Hat der Vorteile dem DHT22 gegenüber?

    BMP/BME sind genauer. Aber die werden über I²C angeschlossen. Ich glaube, viele ESP8266 können gar kein I²C, weil die Pins nicht rausgeführt sind. Da müsstest du genau wissen, was du kaufst. Ein Grund mehr, einen ESP32 zu nehmen.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • BMP/BME sind genauer. Aber die werden über I²C angeschlossen. Ich glaube, viele ESP8266 können gar kein I²C, weil die Pins nicht rausgeführt sind. Da müsstest du genau wissen, was du kaufst. Ein Grund mehr, einen ESP32 zu nehmen.

    Bei mir sendet der BME280 an D1 mini und ESP12F angeschlossen zuverlaessig seine Daten :wink1:

  • IR war natürlich Quatsch, ich meinte Funk auf 433Mhz.

    Ich komme nur mit den ganzen Modellen nicht klar. Ich habe bei ebay ein Di Mini gefunden (was auf dem ESP12F basieren soll) gefunden, hier. Hat USB-Anschluss. Suche ich aber Google finde ich z. B. das hier. Sieht komplett anders aus.

    Ein Modell mit Deep-Sleep wäre das ESP 13. Das habe ich hier gefunden. Die Löcher an den Seiten wo normal die PINs rein müssten sind nur halb. Müsste man dann den Sensor dort anlöten? Das Teil heißt dort

    Quote

    Remote WIFI Transceiver Wireless Module ESP-13 ESP8266 Wifi Module

    Was auch immer das konkret heißen soll.

    Sind das Modelle anderer Herstellen die eines der Module nehmen auf auf deren Basis etwas erweitertes auf den Markt bringen.

  • Sieht komplett anders aus.

    Sieht komplett identisch aus. Nur ist das eine das reine Modul von Espressif und das andere eine Platine mit USB, Spannungsregler und dem ganzen Pipapo

    [...] ESP 13. Das habe ich hier gefunden. [...] Müsste man dann den Sensor dort anlöten? Das Teil heißt dort

    Ja, im Prinzip kannst du alles direkt anlöten, elegant ist das aber nicht. Evtl. brauchst du noch etwas drumherum - Blockkondensator, Pullups-/Downs, ... Und du musst sehen, wie du das Ding programmierst, denn USB hat das ja nicht. Ich hab vor längerem mal einen 8266 programmiert - ich glaube mit einem Arduino Mega als ISP-Programmer.
    Was willst du mit dem alten Ding? Machs dir einfach, nimm einen ESP32. Eigentlich wäre ein ESP32-C6/C2 das Richtige - der ist auf Sparsamkeit getrimmt, 7 µA im deep sleep oder C3 (5µA). (Vergleich ESP8266 20 µA). Oder auch den hundsgewöhnlichen ESP32-D0WD-V3/ESP32-D0WDR2-V3 (10 µA) . ich nehm gerne das DevKitC.

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  • Es gibt auch ESP32 mit LiPo-Anschluß auf der Platine.

    Ich habe hier so eine Teil mit einem 650mAh LiPo in Verwendung: Versorgt wird Ganze per Solarzelle mit USB-Ausgang, so ein kleines Bastelteil.
    Wenn die Sonne scheint, wird der Akku geladen.

    Der ESP misst alle 2 min Temp/Luftfeuchte/Luftdruck (BM? dran per I2C)... zwischendurch schläft der im deep sleep mode.
    Der Akku macht recht lange... Mindestens eine Nacht ohne Probleme. Im Winter war es etwas knapp... wenn tags die Sonne verhangen war... Könnte man mit einem größeren Akku ausgleichen... die Solarzelle liefert ca. 5W...

  • Der Akku macht recht lange... Mindestens eine Nacht ohne Probleme. Im Winter war es etwas knapp... wenn tags die Sonne verhangen war... Könnte man mit einem größeren Akku ausgleichen... die Solarzelle liefert ca. 5W...

    Eher mit einer größeren Solarzelle, oder? Wenn der Akku im Sommer reicht, aber im Winter nicht, liegt es ja nicht am Akku, sondern am Ladezustand, weil die Solarzelle im Winter zu wenig liefert. Es sei denn, du spekulierst darauf, an sonnigen Tagen die Energie für trübe Tage zu speichern, aber ich glaub nicht, dass das die Lösung ist, wenn es mal 3 Wochen wolkenverhangen ist.
    Bei 250 mA (Stromverbrauch beim Messen/Senden - das ist schon großzügig) und zwei Sekunden Aktivität alle 2 Minuten braucht das Teil ca. 100 mAh am Tag. Der Akku müsste also ~6 Tage reichen. Wenn die Solarzelle 5 Watt peak liefert, sind das 1 A (bei 5 V) - im Sommer ist das mehr als genug. Im Winter hast du dann aber vielleicht nur 50 mA für 6 Stunden - das wären immer noch 300 mAh - genug für drei Tage. Aber ein größerer Akku bringt dann nichts.

    Kann es sein, dass dein Sensor etwas viel Strom braucht? Ist da noch ne LED drauf oder nutzt du den sleep mode nicht optimal?
    Du könntest im Winter die Sendeintervalle verlängern - nur noch alle 10 Minuten, das würde den Stromverbrauch um 80 % reduzieren.

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  • Gnom

    Ja, kann sein, dass der Sleep-Mode nicht optimal ist. Die Sensoren laufen offenbar durch... auch hier gibt es noch Potential... mir war die reine Funktion zunächst wichtiger :)

    Ich hab auch eher den Verdacht, dass die LiPo-Zelle bei Temperaturen um und unter 0°C langsam aufgibt... wird ja nicht beheizt...

    Der ESP läuft auch länger als 2sec in der Aktiv-Phase: Aufwachen/Booten und dann Aufbau WLAN-Verbindung... Lt. der Protokolle (MQTT-Telegramm) so um die 3-5sec ein Zyclus. Auch hier ggf. noch Reserven.

    Die Solarzelle ist ggf. auch nicht optimal ausgerichtet, vor allem für den Winterbetrieb, wo die Sonne tief steht. Ist halt so eine "Bastel"-Zelle aus der Grabbelkiste... deren Wirkungsgrad vermute ich auch nicht sehr hoch.

    Das ganze System war ein "Schnellschuss", weil ich eine Überwachung brauchte für ein Frühbeet. Der Wintereinsatz ist im Prinzip unwichtig, war aber interessant zu beobachten, wie sich selbst an kalten Tagen so ein Frühbeet schnell erwärmt und "tropische" Temperaturen erreicht ;)

  • Moinsen,

    ich weiss ja nicht ob der TO an einer wirklich energiesparenden Lösung interessiert ist, und wie seine Fähigkeit sind, bezüglich des Lötkolben "Schwingens".
    Zusammengefasst aus all den Beiträgen kann man folgendes Schlußfolgern:
    - Akku sind soweit okay, sofern diese nicht für eine längere Zeit in den kälteren Monaten Temperaturen unter+2°C ausgesetzt sind. Dann gibt es sowohl mit Li-basierenden Akkus wie auch bei NiMh Akkus massive Probleme bei der Kapazität und des abrufbaren Entladestroms.

    - Zum Thema Energie sparen, das geht nur mittels Eingriffe in die Stromversorgung des Sensors, und des Übertragungselementes wirklich sinnvoll. Das heißt, diese müssten via GPIO aktiv angeschaltet werden, und dann auch nach ihrer Arbeit aktiv wieder vom Strom getrennt werden. SHDN Basierende Schaltregler oder MOSFET Treiberschaltungen sind hier das Stichwort.

    - Bei der Übertragung von Daten, kann man auf LoRaWAN setzen, und zB die C220 Module von EByte verwenden.

    Da die ganze Aufgabe in der Außenstation kein wirkliches Hexenwerk ist, sondern nur aus:
    - zyklischen Aufwachen

    - Senoreinheit aktivieren

    - Sensorwerte auslesen

    - Sensorwerte übertragen

    - Abstellen aller Verbraucher

    - und einem Timer-basierten Wakeup besteht
    kann man das viel kleiner - zB einem ATTiny X14 aus der ersten Nachfolgegeneration ( Attiny414/ 814)
    Diese µC werden via UPDI Programmiert, so das eine einfache serielle Schnittstelle (FD232) ausreichend ist, um diese µC zu programmieren. Diese Art von µC können direkt an einem Akku im Bereich von 1,8 -5,5 Volt betrieben werden, ohne das man hier für eine gesonderte Spannungsversorgung aufbauen müsste. Die anderen beiden Komponenten LoRaWAN und Sensor würde ich via eines schaltbaren MCP1640 StepUp-Wandlers betreiben, so das man damit auch gleich diese Komponenten stromlos schalten kann.

    Netto liegt der Ruhestrom eine Attiny x14 /x16 mit aktiven Wakeup Timer im nA Bereich ( Nano-Ampere ).
    Bezüglich des Sensors - hier nur meine Erfahrung mit den aktuell verfügbaren BME280 - Finger weg wenn man auf die Luftfeuchtigkeit einen sehr hohen Wert legt. Hier sind die HTU 21 [Anzeige] Sensoren eindeutig genauer.

    Schlussendlich mit etwas guten Willen wird das keinesfalls größer als eine Streichholzschachtel, wenn man den Akku, das LoRaWAn Modul und den Sensor mal als externe anzuschließende Komponenten betrachtet. Die Modulgrößen im PCB liegt dann bei ca 18mm x 27 mm ;) Daraus ergibt sich je nach Abfrage- und Sendeintervall eine Akkulaufzeit mit einem 3,7 V 16850 Akku von mind. 4 Monaten.

    Franky

  • Der ESP32 ist jetzt da. Soweit ich das verstehe muss zunächst NodeMCU geflasht werden, da hab eich das hier für Linux und das hier für Windows mit GUI gefunden. Im erstgenannten Fal soll der ESP32 als /dev/ttyUSB* angezeigt werden. So eine Gerätedatei gibt es nicht. Bei dem NodeMCU PyFlasher bin ich unsicher ob der auch einen über USB angeschlossenen ESP flashen kann oder ob der sich eher auf solche mit einem Adapter bezieht. Der Gerätename im Screenshot (USBtoUART; scheint vom Mac zu sein) klingt eher nach dem Adapter. Bei mir wird mir kein Gerät angezeigt, wenn ich mein Windows 10 boote.

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