チャコメータv3.0dの寿命は、15分間隔の測定&通信で7−8日です。
これを伸ばすために検討＆改良を行いたいと思います。
１．現状調査
1.1 調査内容
電池は主に、待機中(A)と測定(B)＆通信中(C)に消耗すると考え、消費電流LTを以下の式で近似します。
LT=(A+B+C)*Time ・・・・・(1)
ここで、
A：待機(DeepSleeo)中の電流
B：測定の電流
C：WiFi通信の電流
Time：稼働時間
D=B+Cと置くと、LT=(A+D)*Time ・・・・・(2)
Panaloopの稼働実績から、フル充電から電池電圧Vcが4.6Vを下回るまでの時間を求め、この時の消費電流をLTとする。
フル充電：2020/09/27 17:48:37
Vc<4.6V：2020/10/05 18:30:33
Time_15=8D00H42M=192.7H
LT=(A+D)*192.7 ・・・・・(3)
次に測定&通信間隔を5分にして稼働します。
//***********************Deep Sleep Mode **************** #define WKup 300 //<--- Deep Sleep時間(sec)
間隔が3倍になるので、(2)式は次のように表せます。
LT=(A+3D)*Time_5 ・・・・・(4)
Time_5を実測して、AとDの関係を求めたいと思います。
1.2 途中状況(10/11)
測定を始めて１日、思ったより電圧が下がらないので、前回(15分間隔)のデータと比較してみました。↓の青が前回、赤が今回の電圧変化です。ほぼ平行に推移しており、間隔を短くした影響が見えません。予想外の挙動ですが、このまま継続してみたいと思います。
1.3 途中状況(10/14)
ほぼ前回のカーブをトレースしています。V3.0dでは、通信で消費する電流は、DeepSleep+LEDの消費に比べて無視できるレベルと言うことでしょうか？？
2．考察
再度、寿命計算してみます。
2.1 平均消費電流
エネループの容量は1800mA/本@1.2V、4本使っているので7200mAH
容量の半分の電流を引き出せるとして、使える電流(=寿命)は3600mAHとなります。
v3.0dの平均消費電流をIa@4.8Vとすると、v3.0dは8日間稼働したので、
Ia*24H/d*8d=3600mAH
Ia=18.75mA
およそ19mA消費していると考えられます。
2.2 各部の消費電流
DeepSleep中のESP32は、150uA@3.3V
OLED(SSD1306)の消費電流は、max15mA@3.3V（全画面白の時）
なので、ESP32 DevkitCのLED(R)が一番電流食いなのかもしれません。
表 ESP32の動作Modeと消費電流
| Mode | 動作 | 電流mA |
|---|---|---|
| RF Active | Wifi | max240 |
| ModemSleep | CPU 240MHz | 30-68 |
| Light Sleep | 0.8 | |
| Deep Sleep | ULP Co.processor | 0.15 |
2.3 LED(R)の消費電流
↓によると、ESP32 DevkitCは、5Vin側にLED(R)がぶら下がっています。
https://akizukidenshi.com/download/ds/espressifsystems/esp32_devkitc_v4-sch-20180607a.pdf
型式が記されていないのでわからないですが、例えば10mAで光っているとすると、三端子レギュレータの効率を考慮して10/(3.3/Vc)mA消費している事になります。Vc=6Vの時は、10/(3.3/6)=18.1mAなので無視できません。もっと早く気がつくべきでした。。。
３．対策案
1. ESP32/DevkitCのLED(R)を削除する
2. 夜間OLEDを暗くする(無文字)
・NTPを使う
・RTCを追加する
・電源ラインをOFFする → フォトカプラ or リレー
3. 温度、電圧変化が小さい時には通信しない dT<0.1degC or dV<0.1Volt
４．参考
↓さんが、土壌センサーで同じようなことをやっています。DevキットがLEDを外しても数mA消費するので、長期間稼働は難しい、と結論しています。。。
ESP32を電池で動かしてみる （その２） / kghr IT備忘録
