ESP-8266 Captive Portal mit Langzeit-Stromversorgung?

**Rabenauge** · 22.05.2022, 13:13

Hallöle.
Ich hab im letzten Jahr, zusammen mit jemandem anderen, eine Software für den ESP8266 entwickelt, die ein Captive Portal zur Verfügung stellt. Quasi ein Mini-Hotspot im Schlüsselanhänger-Format, kann mit ner Powerbank betrieben werden.

Das Ding hat etliche weitere Features (Fernwartung, Fern-Aktualisierung, geht sogar per Handy), die es auch für ganz andere Anwendungszwecke interessant machen.
Im Grunde kann man beliebige HTML-Seiten hinterlegen, es sind 3 MB Speicher dafür verfügbar.
Nun kam da folgende Idee auf:

Die Stadt betreibt hier einen Holzfiguren-Pfad. Der soll etwas besser promotet werden, und ich hatte da die Idee, so ein Ding da zu "verbuddeln", was autonom läuft, und irgendwelche Geschichten "austeilt".
Es gibt da ne Bank, und es gibt ne geschnitzte Eule, daher heisst das Ding nun "Märcheneule".
Man kann sich also da hin setzen, und sich einfach mal mit dem Hotspot verbinden, und eine Geschichte lesen...

Eins der noch ungelösten Probleme: das Teil braucht Strom. 200mA ungefähr...und der Pfad ist in nem Stück Hochwald.
Daher wirds mit Solarstrom schwieriger..und Steckdosenstrom krieg ich da im Leben nicht hin.

Mein Plan A sieht vor, einfach Trockenbatterien zu benutzen, die dicken Monozellen....
Zusätzlich kann der Hotspot nachts abgeschaltet werden (das wird nicht allzu genau, da ich nich auch noch ne RTC verbauen will), um Strom zu sparen (Tiefschlaf halt, geht ja mitm ESP), sollte aber reichen.
Wenn ich es schaffe, das Ding mit nem Satz Batterien ein bis zwei Wochen am Leben zu erhalten, bin ich nen Stück weiter.
Die Frage ist, was hier effektiver ist: Spannungsregler, und ne höhere Spannung runter regeln (da kann ich auf 5V gehen, oder auch auf 3.3V runter) oder ne niedrigere Spannung mit nem Stepup hochsetzen, und dafür die Batterien parallel schalten?

Hat jemand ne bessere Idee?
Alle zwei Wochen mal die Batterien wechseln, ist zumindest für den Testbetrieb durchaus machbar.
Mittelfristig würde ich dann schon auf Solarstrom gehen, die Panele, die wir für die Parkschein-Automaten benutzen, dürften ausreichen, und sind da.
Das wird da im Hochwald zwar nicht super effizient, sollte aber funktionieren, mit nem Pufferakku.
Aber ehe ich da viel Aufwand treibe, erstmal Testbetrieb...in ner Tupperdose zum Beispiel.

**Holomino** · 22.05.2022, 15:42

Mit einem Knopf zum Aktivieren könnte der ESP aus dem Sleep geweckt werden.
Den kann man sich aber auch sparen, wenn man über eine Handkurbel gleichzeitig einen Dynamo (findet sich z.B. in billigen Taschenlampen) zum Laden einer Pufferbatterie betreibt UND den Controller aus dem Sleep weckt. Wäre dann so in etwa die integrierte Trimm-Dich-Variante.

**Rabenauge** · 22.05.2022, 17:03

Die Ideen haben was- sind aber nicht praxistauglich.
Das Problem ist, dass alles vandalensicher sein muss.
Daher meine Idee, das Ding in ner Tupperdose einfach einzugraben.
Kann man zwar mit Peilung aufspüren, aber der gewöhnliche Rabauke kann da lange suchen...

Praktisch wird dann ausser nem kleinen Hinweis-Sticker nichts zu sehen sein...

**oberallgeier** · 23.05.2022, 09:50

.. Die Frage ist, was hier effektiver ist: .. höhere Spannung runter .. oder ne niedrigere Spannung mit nem Stepup hochsetzen ..

Ohne die Frage nach dem Wirkungsgrad einzubringen: in meinem MiniD0 habe ich nen StepUp/StepDown-Regler von Pololu eingebaut. Der Akkusatz (5xAAA- NiMH) treibt die Motoren direkt an, der Wandler versorgt den Controller. Läuft problemlos; - das kleine Teil - 300 mA - ist aber nicht mehr erhältlich. In DE z.B. bei Exptech 12.20 gibts ein ähnliches Teil für 1.5 V to 12 V in und 300+ mA (bis 1A) out bei 2V bis 12V out, 11mm × 17mm × 3mm. Genannt wird ein ƞ von 0,9 *gg* bei 2.5 V .. 8 V.

Nachtrag - ein Blick INs MiniD0. Pick aufs Vorschaubildchen zeigts in groß, der Regler ist im MiniD0 links oben (vorne), für den SEPIC-Regler gibts rechts oben im Bild ein vergrößertes Detail.

**inka** · 23.05.2022, 11:20

erdbatterie mit stepup?

**Gnom67** · 23.05.2022, 11:44

Oweh, der Artikel klingt aber, als hätte da mal einer gar keinen blassen Schimmer.
Spannung 0,5 bis 5 Volt... die Metallkombination muss mir der Kerl mal zeigen, die 5V bringt.
Von Stromstärken redet er gar nicht erst.
"Die Batterieleistung der Erde gilt als eine der sauberen Energien, die es gibt. Sie wird als saubere Energie bezeichnet, weil sie bei ihrer Herstellung die Umwelt nicht verschmutzt." Was für ein Schwachsinn, wenn man dann erstens erst mal mit viel Energieaufwand die Metalle gewinnen muss und außerdem hinterher das Erdreich mit Schwermetallen verseucht hat.
Die Bakterien erzeugen bei der Zersetzung Elektronen... jaja... Mein Gott, welches Kraut raucht der Typ?

Den Autor sollte man vielleicht in einer passenden Klinik einsperren, damit er nicht nochmal solchen Schwachsinn veröffentlicht.

**Rabenauge** · 25.05.2022, 00:06

Hm, dann doch vielleicht lieber ein Windrad....ehe ich da erst die passenden Bakterien züchten muss....

Kartoffeln und Zitronen liefern ja auch Strom, wachsen hier oben aber nicht.

Wie ich das sehe, hab ich zwei Möglichkeiten: nen Satz dicke Batterien (Alkaline) in Reihe schalten, um auf 6V zu kommen (die ich dann mit nem Spannungswandler runter auf 5V holen kann), oder die Batterien parallel schalten, und mit nem Stepup auf 5V hoch zu setzen (3.3V reichen nem nackten ESP zwar, aber ich würd erstmal lieber einen Wemos D1 mini verwenden).
Die Frage ist, welches Vorgehen effektiver wäre..?

Für den Moment brauch ich einfach nur ein Vorführ-Modell, um das gewissen Leuten mal am lebenden Objekt zeigen zu können.
Wär aber gut, wenn das mal ein, zwei Wochen an Ort und Stelle laufen würde.
Solarstrom oder sowas kommt erst, wenn einige Leute genickt haben...

**oberallgeier** · 25.05.2022, 08:35

.. Für den Moment brauch ich einfach nur ein Vorführ-Modell ..

Dann passt doch die erstbeste Möglichkeit!? Vermutlich ist die schon in der Bastelkiste. Und für den Neukauf würde ich (bekannt faul, träge etc) die mit dem geringsten Aufwand nehmen - vermutlich step up.

**Gnom67** · 25.05.2022, 13:22

Je weniger Spannung, desto geringer ist auch der Stromverbrauch des µC. Insofern solltest du ihn mit der geringsten Spannung betreiben, die noch WLAN erlaubt.
Ein Stepdown hat Verluste von ca. 20% Wenn du eine relativ konstante Spannungsquelle hast, lohnt sich das nicht (z. B. bei Li-SOCl2, also Lithium-Thionylchlorid-Zellen wie der LS14500). Wenn du hohe Kapazitäten für lange Laufzeiten brauchst, sind solche Zellen aber zu teuer. Dann nimmt man besser die Verluste in Kauf und benutzt einen preiswerten Akku mit hoher Kapazität und einer Spannung, die Möglichst nicht die Welt weit weg ist von dem, was man braucht. Zum Beispiel eine Motorradbatterie mit 6V/11Ah. Bei 170 mA würde die bei 3V ca. 100 Stunden halten. Das sind allerdings nur vier Tage - also reicht das auf keinen Fall.
Wenn du Mono-Zellen parallel schaltest und einen Stepup benutzt, hat das mehrere Vorteile: Der Strom der einzelnen Zelle ist gering, das heißt, die Kapazität steigt, weil sich die Chemie in der Zelle besser regenerieren kann als bei hohen Strömen. Der Stepup kann die Zelle auslutschen bis die Spannung weit unter den Nennwert fällt - im extremfall also bis deutlich unter 0,9 Volt. (Ein Stepdown braucht immer etwas mehr Eingangsspannung als er ausgeben soll, deshalb ist dann bei ca. 4 Volt Schluss, wenn du 3,3 V brauchst). Für Monozellen hab ich Kapazitäten bis 14 Ah gelesen (bei Entladungen mit 150 mA). Drei Zellen parallel ergäben eine Kapazität von ca. 40 Wh, das entspricht 60 Stunden Betrieb bei 80% Wirkungsgrad (alles sehr grob überschlägig). 2,5 Tage - das ist auch nicht prickelnd.

Du kannst noch etwas tricksen. Wenn das Teil im Sleep-Mode ist, braucht es sehr deutlich weniger Strom. Du könntest es jede Minute oder auch alle 2 Minuten aufwecken, nach Handy-Signalen Ausschau halten lassen und wenn kein Handy in der Nähe ist, wieder einschlafen lassen. Ich weiß, dass man Access-Points auf diese Weise leicht erkennen kann. Ob man auch ein Handy, das kein AP ist, so einfach erkennen kann, weiß ich nicht. Aber vielleicht kann sonst jemand das sagen.
Wenn du auf diese Weise den Controller 90% in den sleep modus schicken kannst, spart das auch 90% Strom und du kommst auf ca. 40 Tage mit der Motorradbatterie und 25 Tage mit den Mono-Zellen. Das hieße, einmal im Monat den Akku tauschen. Das wäre vielleicht machbar.
Notfalls eine noch größere Batterie... wenn das Ding ohnehin irgendwo im Umkreis von 100 m verbuddelt ist, kommt es auf die Größe kaum an. Allerdings werden findige Leute den Ausgrabungsort auch schnell aufspüren - mit entsprechenden Ortungstools - egal, wie du es verbuddelst.
Ansonsten wäre doch zu überlegen, ob man nicht einen halbwegs vandalensicheren Knopf anbringen kann, der dann aber ebenfalls per Funk irgendwie den ESP einschalten muss. Das könnte man dann energiesparender hinkriegen als mit Wifi.