ESP Batterie betrieben - PLUS: beste Batterie-Halterung aus dem 3D Drucker EVER!
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- Опубликовано: 21 июл 2024
- Einen ESP Batterie betrieben laufen lassen? Welche Batterien und Akkus eignen sich am besten, um ESP32, ESP8266, Arduino Nano 33 oder ähnliche Microcontroller mit 3,3 Volt Betriebsspannung mit Strom zu versorgen? Ich gehe der Frage auf den Grund, wir schauen uns dabei verschiedene Batterie und Akku Typen an und wir sortieren welche geeignet sind und welche nicht.
Außerdem zeige ich euch eine der besten Methoden, um Batterien in eurem Gehäuse zu befestigen und eine aufgeräumte Stromversorgung zu erstellen: mit dem Flex Battery Holder aus dem 3D Drucker!
Links findet ihr ganz unten in der Beschreibung.
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0:00 Intro
0:43 Spannung
1:03 Vergleichstabelle
1:47 Powerbank
2:32 Mignon Alkaline
3:25 Brownouts
3:57 CR123A & CR2
4:48 NiMh Akkus
5:48 LSD-NiMh Akkus
6:49 Lithium Akkus
8:08 Fazit
8:37 Battery Flex Holder
9:31 Kontakte
12:50 Outro
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Achtung, auch hier nochmals der Hinweis, da ich es im Video falsch sage:
Der ESP8266 benötigt mindestens eine Spannung von 2,5 Volt!
Der ESP32 begnügt sich dagegen mit mindestens 2,3 Volt.
Für den Flex Battery Holder benötigt ihr:
* einen 3D Drucker
* das Flex Battery Holder Modell (siehe Abschnitt Links)
* Silberdraht
* Saitenschneider
* Pinzette
* Zange
* geeigneten Kleber, zum Befestigen des Flex Battery Holders
In dem Video gebe ich zunächst eine Übersicht über gängige Batterie-Typen. Ich erkläre euch, welche zur Stromversorgung von ESPs geeignet sind und welche nicht. Dabei gehe ich auch auf nicht wiederaufladbare Primärzellen als auch wiederaufladbare Sekundärzellen bzw. Akkus und Powerbanks ein.
Und da ich viel Wert auf aufgeräumte Projekte lege, zeige ich euch noch, wie man Batterien mit dem Flex Battery Holder in seinem Gehäuse befestigen kann, um eine gut organisierte Stromversorgung zu erstellen.
Zum Festkleben der Batterie-Halterung solltet ihr geeigneten Kleber verwenden. Epoxy geht natürlich immer. Gute Erfahrung habe ich auch mit den Sekundenklebern von Langlauf Schuhbedarf oder auch mit schnödem Scotch Gel Glue gemacht. Links findet ihr weiter unter.
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Links:
Blogartikel zum Video:
raydiy.de/esp-mit-batterien-b...
Flex Battery Holder auf Thingiverse
www.thingiverse.com/thing:456900
Datenblatt ESP32
www.espressif.com/sites/defau...
Datenblatt ESP8266
www.espressif.com/sites/defau...
Liste NiMH Akkus mit geringer Selbstentladung
de.wikipedia.org/wiki/NiMH-Ak...
Batterien aus dem Video*:
* geni.us/KuHNI - Anker Powerbank, 5V, 20100 mAh
* geni.us/5ua7Ca - Amazon Basics AA Alkali Batterie, 1,5V, 2000 mAh
* geni.us/YXQol - Varta CR123A Lithium Batterie, 3V, 1600 mAh
* geni.us/HfSQqDx - Varta CR2 Lithium Batterie, 3V, 880 mAh
* geni.us/SICs - Amazon Basics AA NiMh Akkus, 1,2V, 2000 mAh
* geni.us/zhI4F - LSD-NiMh AA eneloop XX Pro, 1,2V, 2000 mAh
* geni.us/8U9p - Lithium AA Akku, 1,5V, 2200 mAh
* geni.us/QBTAzw - LiFePo AA Akkus, 3,2V, 600 mAh
* geni.us/eManB3 - LiFePo ANR26650M1B Akkus, 3,3V, 2500 mAh
Werkzeuge & Kleber aus dem Video*:
* geni.us/zfrg - Mein 3D Drucker Artillerie Sidewinder X1
* geni.us/1WwKYS - Silberdraht, 0,6mm
* geni.us/MKAVfAc - Pinzette
* geni.us/UufRC - Leatherman Rebar (mein Model gibts nicht mehr, dies kommt dem am nächsten)
* geni.us/kcM2 - Saitenschneider (mein Model gibts nicht mehr, KNIPEX ist bekannt + gut)
* geni.us/2qau6 - Scotch Gel Glue
* geni.us/Dfmm - Sekundenkleber dünnflüssig von Langlauf Schuhbedarf
* geni.us/cV1n1T - Sekundenkleber GEL von Langlauf Schuhbedarf
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Наука
![Rob49 - On Dat Money (with Cardi B) [Official Video]](http://i.ytimg.com/vi/fTFS58mHJh8/mqdefault.jpg)
Achtung, auch hier nochmals der Hinweis, da ich es im Video falsch sage:
Der ESP8266 benötigt mindestens eine Spannung von 2,5 Volt!
Der ESP32 begnügt sich dagegen mit mindestens 2,3 Volt.
Super video ! Genau das habe ich gesucht... ( und bislang nicht gefunden ). Von Powerbank über Akkus und Batterien alles gut erklärt und für jeden wichtig, der mit dem ESP32 bastelt und bei seinem Projekt dann irgendwann vor der Frage steht, wie die Stromversorgung aussehen soll.
Hi Joe, vielen Dank! Natürlich kann man auch mal eine Powerbank nehmen, wenn es schnell gehen soll oder man nur kurz was ausprobieren will. Und natürlich gibt es auch andere Lösungen. Aber wenn man was Einfaches, ohne zusätzliche Bauteile sucht, ist das Gezeigte sicher ein hilfreicher Ansatz :)
Wirklich ein richtig super Video. Genau das was ich gebraucht habe 😀
Danke dir :D
@@raydiyde darf ich mal eine Frage zum Video stellen? wenn ich ein LCD-Display am ESP8266 anschließe muss dies glaube ich am 5V pin geschehen. Würden da 5V rauskommen, wenn ich 2x CR123A Batterien anschließe? oder kommen überall dann nur die 3,3V raus? Die Konstellation benötige ich, weil es dort, wo es eingesetzt werden soll, keine Stromversorgung gibt (Zisterne). Ich habe dann einen Hardware-Schalter, über den der ESP ein/ausgeschaltet wird (wahrscheinlich wird er 1x die Woche für 1 min aktiviert). Besten Dank schon mal.
Alternativ könnte ich natürlich auch ein i2c-Display mit 3,3V kaufen, hatte nur hier welche mit 5V rumliegen ;-)
Rene, sehr interessantes Video 👍👍 - Viele Grüße Jochen
Toller Überblick! Schön wäre nocht ein Blog oder Site auf der die Tabelle zugänglich wär.
Hallo Christoph! Vielen Dank! Und du hast recht: ich hab vergessen den Link zum Blog-Artikel in die Berschreibung zu packen. Hier ist der Link zum Blog-Artikel: raydiy.de/esp-mit-batterien-betreiben/
Sehr cool, Danke 👷♂️
Danke vielmals, Karsten!
Super Tipp ! Danke
Was ist genau das Problem mit 3x AAA? Klar, ein bisschen verlust, allerdings sind die Batterien sehr sicher im Gegensatz zu einem LiPo pack. Zudem ein kleiner Form-Faktor was für mein Projekt wichtig ist.
Richtig gut!
Vielen Dank, eXotioN!
Cooles Video!
Vielen Dank :)
lifepo gibt es auch als standard 18650 ausführung.
Geiles Video! Wie siehts mit dem Tiefenentladungsschutz aus? Sollte man sich da was überlegen oder werden die Akkus eh nicht so stark entladen, weil am Ende die Versorgungsspannung zu niedrig ist? Wie hast du das gelöst?
Hey Paulus! Vielen Dank. Gute Frage! Tatsächlich hab ich mir zu den Thema noch keine Gedanken gemacht 😱 Werde zu dem Thema mal in Recherche gehen. Wär ja gut wenn die Akkus nicht zu leer genuckelt würden. Guter Hinweis.
Danke für ein tolles Video!
Ein kleiner Kritikpunkt:
Bei 7:15 sollte es Lithium-Ferrum-3Phosphat heißen und nicht - Polymer.
Geschrieben: LiFePO4
LiPo-Akkus sind eine andere Baustelle.
Hi kleinEDV! Oh ja, du hast völlig recht! Es gibt Lithium Polymer Akkus (LiPo) und hier in dem Video meine ich die Lithium Eisenphosphat Akkus (LiFePO4). Ich habe mich durch das PO in LiFePO in die Irre führen lassen (peinlich) o_O Danke für den Hinweis!
Cooles Video. Hab da nur eine Frage. Wenn ich die 3.7V Akkus nehme dann muss ich doch die Spannung auf 3.3V reduzieren oder etwa nicht? Weil die Akkus voll teilweise 4.1V haben was ja für den ESP deutlich zuviel wäre.
Dankeschon :) Ganz genau, auf diese Akkus bin ich u.a. bei Minute 6:50 eingegangen und habe diese deswegen nicht empfohlen, weil sie zu viel Spannung haben. Wenn du die trotzdem einsetzen willst, dann solltest du dir in der Tat etwas bauen oder einen Spannungsregler verwenden, der sicherstellt, dass nur 3,3 Volt durchkommen. Das ist auch nicht unüblich, aber ist halt nicht so effektiv, als würde die Stromquelle gleich passen.
Oder 2, 3, Risiko ... vielleicht hält der ESP ... würde ich aber gar nicht empfehlen :)
die meisten Boards (jedenfalls espressiv, D1...) haben am 3.3 Port einen Spannungsregler und können mit gern mit 4v oder mehr umgehen. Wie stehst du dazu?
Hallo, Danke für die Anleitung, habe ich direkt mal für ein Projekt genutzt. Aber wie schaut es aus wenn man Komponenten wie den HC-SR04 Sensor nutzen will, der eigentlich mit 5V betrieben wird ?
Hey eemceebee! Wenn der ESP mit Batterie über 3,2 Volt wie im Video betrieben wird, ist das schlecht. Dann müsste man die Spannung z.B. mit einem LevelShifter auf 5V bringen. Wenn es unbedingt mit Batterie sein soll, könnte man sich einen Batteriepack bauen, der zwischen 5 und 10V liefert (oder einen 9 Volt Block nehmen), und diesen dann an den USB Port anschließen. ACHTUNG: aber nur wenn dein ESP Board einen entsprechenden Spannungswandler eingebaut haben. Datenblatt prüfen, ob das passt!
Denn es gibt da eine Besonderheit: wenn man den ESP32 über USB(!) mit Strom versorgt (und nur dann!), dann liegen am VIN Pin nämlich 5 Volt an, die man nutzen kann (VIN wird quasi zu einem 5V Out) . Diese würde ich dann mit VCC des Ultraschall-Sensors verbinden, um den mit Strom zu versorgen. Ground wie üblich an Ground. Bei den anderen Pins (Logikpins) soll es dann kein Problem sein, wenn diese mit den 3 Volt der Logikspannung des ESPs laufen. Sollte es doch nicht funktionieren, müsste man hier wohl auch mit einem LevelShifter oder einem Spannungsteiler arbeiten.
Tolles Video, vielen Dank. Was ich allerdings vermisst habe: Wie lange lässt sich denn ein ESP8266 mit den jeweiligen Konstellationen betreiben? -- Sind die Akkus binnen weniger Stunden leer, oder hält das für ein paar Monate?
Hey Marcus! Berechtigte Frage. Die kann man mit einem ganz klaren "es kommt drauf an" beantworten :) Deshalb habe ich wohl nichts konkretes dazu gesagt. Es kommt halt drauf an, wieviel dein ESP Modell verbraucht und ob der ESP die ganze Zeit im normalen Modus läuft oder zum Beispiel in Tiefschlaf-Modus läuft, wo der ESP sehr viel weniger Strom verbraucht. Gerade letzteres eignet sich besonders, wenn das Projekt Batteriebetrieben sein soll.
Ein paar kleine Rechenbeispiele mit der CR123. Da steckt einen Strommenge von 1600 mAh Stunden drin.
Mein ESP32, den ich hier liegen habe, verbraucht im normalen Modus 50 mA (findet man im Datenblatt zum ESP). Und meistens haben die noch eine Kontroll-LED drauf, die ständig mitleuchtet - eine SMD-LED verbraucht etwa 2 mA, sind zusammen 52 mA.
1600 mAh / 52 mA = 30,7 h d.h. den ESP könntest du etwa 30 Stunden im normalen Dauerbetrieb betreiben.
Im Tiefschlafmodus verbaucht der ESP etwa 0,007 mA + die 2mA für die LED: 1600 mAh / 2,007 mA = 797,2 h entspricht ca. 33 Tagen
Ohne doofe LED: 1600 mAh / 0,007 mA = 228571 h entspricht ca. 26 Jahre!
Könnte sich also lohnen einen ESP ohne Kontroll-LED zu kaufen bzw. diese zu entfernen!
Ein geeignetes Szenario für batteriebetriebene Projekte sind solche, bei denen der ESP die meiste Zeit im Tiefschlafmodus verbringt und z.B. einmal am Tag geweckt wird, um per WLAN kurze Daten zu messen und zu verschicken und dann wieder in den Tiefschlafmodus geht. Wenn das Projekt nicht den Tiefschlafmodus nutzen kann, dann macht eine dauerhafte Stromversorgung mit Netzteil oder Solar/Batterie-Kombination sinn.
Bedenke noch, dass in der Regel irgendwelche Verbraucher am ESP dranhängen. Wir haben oben ja nur mit dem nackten ESP gerechnet. Die verbrauchen natürlich auch Strom. Und der ESP verbraucht unterschiedlich viel Strom, wenn z.B. WLAN genutzt wird usw. Es ist also oft gar nicht so einfach hier genaue Aussagen zu treffen.
Ich hoffe, du hast so eine grobe Orientierung, wie du den Stromverbrauch deines Projektes ausrechnen kannst, und wie lange da einen Batterie durchhalten würde.
Grüße, René
@@raydiy8323 Danke für deine sehr ausführliche Antwort. Ich werde mirv eine Stromversorgung hin legen, es soll ein Reedkontakt am Gaszähler überwacht werden. 👍
Toolles Video. Danke. Wie gehts denn weiter wenn man nun Akku gewählt hat und z.B. einen Wemos D1 mini mit Akku betreiben möchte? Brauche ich ein Battery Shield? Welchen? Wie anschließen?
Hi Olliver, ich hab noch ein Video über Stromversorgung allgemein und welche Pins man verwenden kann. Da gehe ich auch auf Batterien ein: ruclips.net/video/263r4vGncBU/видео.html
So ginge es dann auch ohne Shield oder Extrabauteil. Bei einem Shield könnte allerdinsg der Vorteil sein, dass es einen Tiefenentladeschutz für die Akkus gibt. Mit dem Thema Tiefenentladeschutz muss ich mich auch nochmal beschäftigen.
Hallo,
NodeMCU (ist doch auch ein 8266) weist in den Technical Specifications eine Eingangspannung von 4.5V-10V aus...da sollten die 3.7V Akkus dann doch möglich sein, oder habe ich etwas übersehen/nicht bedacht?
Hey! Ja, zunehmend verwirrender, weil es inzwischen so viele verschiedene Boards gibt. Selbst von NodeMCU gibt es verschiedenste Varianten (übrigens auch mit ESP32). Und wenn deine Board-Variante offensichtlich einen Spannungswandler hat, der 4,5 bis 10 Volt in die benötigten 3.3 Volt umwandelt, dann geht das. Die 5 Volt vom USB-Port müssen ja auch in 3.3 Volt umgewandelt werden. Idee in dem Beitrag war halt möglichtst auf diese Umwandelei zu verzichten, weil das zusätzlich Energie verbraucht. Aber ansonsten sollte das problemlos gehen. Feuer frei :)
welche Akkus würdest Du für eine Außenanwendung vorschlagen? z.B. Thermometer/-Temperaturmesseinrichtung auf Balkon oder Terrasse?
Spontan hätte ich auch die LiFePo4 vorgeschlagen. Da die ja auch oft in den Solar-Gartenlampen verwendet werden, scheinen die ja Outdoor-erprobt zu sein. Am besten dann noch mit Solar unterstützung, dann könnte es höchstens im Winter problematisch werden.
bist wohl mega verliebt in dich selbst.
Gibt es die 18650 nicht auch als LiFePo Zellen. Am Ende sind die A123 schnell leer und zu teuer.
Ich möchte eine Autobatterie an den ESP packen.. ist das möglich? Falls ja, wie?
Wieso hast du nur 124 Abonenten ?
Big UP Bro
Ich danke dir @غسان Ghassen ! Haha, gute Frage 🙃 ich muss wohl noch mehr Content raushauen ¯\_(ツ)_/¯
Hallo Raydiyde!
Die Spannuungsversorgung mit zwei CR123 parallel geschalten an ein ESP32Cam Board funktioniert leider nicht. Gibt es dazu bereits Erfahrungsberichte von dir?
Hey Christoph! Ja der ESP32Cam benötigt wohl 5V. Parallel geschaltete CR123 bleiben aber auf ihren etwa 3Volt, nur die Ah addierern sich. Soweit ich sehe hat der ESP32Cam am 5V Pin einen Spannungswandler wo man bis zu 15V anschließen kann (lieber im Datenblatt prüfen bei deinem ESP Modul). D.h. du könntest zwei CR123 in serie schhalten, und dann an GND und 5V anschließen, dann sollte es gehen. Und wenn du mehr Ah haben willst, kanns du zwei mal zwei CR123 parallel schalten. Und diese beiden "Päckchen" dann seriell schalten und das Ganze dann an 5V und GND anschließen.
Was heißt Li aussen vorlassen? Mit den 4v2 bis 3v kannste über einen AMS1117 mit 2 caps ganz entspannt den ESP versorgen.
Hi Eric! Ja du hast recht, das geht natürlich. In diesem Video ging es mir darum, was die einfachste und optimalste Variante (im Sinne von wenig Verlusten oder zusätzlichen Bauteilen) ist und wo man daher keinen zusätzlichen Spannungswandler benötigt. Wenn die Batterie genau die passende Spannung für den ESP liefert, finde ich es am einfachsten.
@@raydiyde Hey ray. Ja gut da hast du naturlich recht. In Anbetracht der Leistungsdichte ist ein Li-ion oer LiPo imho allerdings überlegen. Und wenn man langfristig iwas in Richtugn zb LoRa versorgen will kommt man da kaum drumherum. Gibt aber auch nette ICs mit integrierten Buck/Boost Converter die da mit guten 90%+ 3v3 rasuregeln bis zum Tod.
@@ericvauwee4923 Vielleicht kommt es in dem Video auch so rüber, als sie das "die einzig richtige Möglichkeit" seinen ESP mit Strom zu versorgen - das ist es natürlich nicht. Ein LoRa Projekt habe ich auch auf der Liste stehen. Da wollen wir Daten von Bienenvölkern erfassen und zu uns schicken. Aber bei den Bienenkästen gibts halt keinen Strom. D.h. genau die Frage der Stromversorgung wird dann auf jeden Fall wieder aufpoppen und dann werde ich mich natürlich mit den von dir angesprochen Bauteilen zur Stromregelung nochmals beschäftigen.
Gibt es nicht die Möglichkeit 5+V zu verwenden? Ist bissl Verschwendung soweit ich weiß aber klappt.
Für die Leistungsspitzen könnte man evt auch einen Kondensator verwenden, um diese zu überbrücken?
Bei den ESP32 Modellen hat man in der Regel drei Möglichkeiten der Stromversorgung: über den USB Port, über den VIN Pin oder über den 3v3 Pin. Letzteres läuft aber nicht (!) über den eingebauten Spannungsregler! Da würde ich keine 5V anschließen. Dann eher über VIN oder über USB gehen. Die Grenzen der Spannungen können variieren je nach Modell und sollten dem Datenblatt entnommen werden.
@ Stimmt, soweit ich weiß funktioniert der USB mit seinen 5V genauso wie der 5V VIN.
Der Spannungsregler hat eine beträchtliche Verlustleistung hab ich gelesen. Hast du das daher nicht in dem Video in Betracht gezogen?
@@jojojo9240 Genau, ich erwarte, dass die Batterien schneller leergenuckelt werden, wenn diese am Spannungswandler hängen. Ich kann auch gar nicht sagen, ob der Spannungswandler aktiv ist, wenn der ESP im Deepsleep ist. Da ja auch im Deepsleep Strom benötigt wird (wenn auch minimal) gehe ich mal davon aus, dass auch hier der Spannungswandler aktiv ist. Soweit ich gelesen habe, zieht der, je nach angelegter Spannung, zwischen 100 und 130 mA on top.
Wenn man also möglichst lange einen Batteriebetrieb aufrecht halten möchte, ist das halt nicht ideal. Wenn man aber mal nur ne Stunde was laufen lassen möchte, dann wäre es wohl einfacher. Dazu muss gesagt sein, wir reden hier über Devkit Boards wie im Video. Auf anderen Boards könnte theoretisch kein Spannungswandler drauf sein. Oder man könnte ja auch den ESP32 Chip ohne irgendwas verwenden. Dann muss man sich selbst um die Spannungswandlung kümmern.
Du hast nicht zwischen LIPO und LIPO-FE unterschieden.
LIPO haben eine Nennspannung von 3,7 Volt und eine Maximalspannung von 4,2 Volt voll geladen.
LIPO-FE haben Nennsp. 3,2 Volt und Max 3,7 Volt voll geladen.
Ich habe schon gesehen das der ESP8266 an 5 Volt betrieben wurde, aber der Hersteller garantiert das nicht.
Deshalb ist bei einer LIPO mit bis zu 4,2 Volt ein Spannungsregler notwendig.
Bei den teureren LIPO-FE mit maximal 3,7 Volt kann der Spannungsregler definitiv entfallen
und somit sparst du wieder mA.
Außerdem sind LIPO-FE nicht expositions-gefährlich im Gegensatz zu LIPO
LIPO dagegen haben eine höhere Energiedichte, also kleiner bei gleicher Leistung.
Wieso nutzt du keine Knopfzellen? Z.b. die Varta CR2025 hat 3V, dieses sollte doch passen.
Ansonsten super Video, weiter so :-)
kaum mAh?