Umweltsensor mit WLAN und Batteriebetrieb

Hallo Zusammen,

Ich möchte gerne verschiedene Umweltsensoren wie Feuchtigkeit, Temperatur etc. in mehreren Räumen erfassen und an eine Zentrale Datenbank über WLAN senden.

Die Geräte sollen sich alle 15 Minuten einschalten eine Verbindung aufbauen ihr Daten senden und sich wieder ausschalten. Das ganze soll wenn möglich mit Batterien umgesetzt werden.

Ich habe schon verschiedene Lösungen im Internet gefunden, nur leider kommt immer wieder die Aussage, dass der Stromverbrauch zu hoch sei, um das ganze über einen längeren Zeitraum laufen zu lassen.
Ich habe das ganze vorhaben mal mit dem Joy-it Entwickler-Platine Node MCU ESP8266 WiFi Modul umgesetzt, hat wunderbar funktioniert. Ich möchte nur keine 20 Netzteile im Haus verbauen.

Hat jemand zu dem Punkt Erfahrungen mit bestimmten Boards die einen möglichst geringen Stromverbrauch haben, sodass das ganze mit AA Batterien umgesetzt werden kann und nach Möglichkeit nur einmal im Jahr getauscht werden müssen?

Gruß,

Andre

Dann schau dir diesen Beitrag mal an. Könnte dir sicher ein paar Denkanstöße liefern.

Imho wirst mit Batteriebetrieb und Wifi ESP selbst bei einem 15 Minuten Intervall nicht glücklich.

Ich würde mich da an deiner Stelle mal zu LoraWan informieren.
Je nach Lage auch "The Things Network".
mit etwas Glück kann es in deiner Gegend schon Gateways geben:
https://www.thethingsnetwork.org/map
ansonsten halt selber ein Gateway aufstellen.
Wenn man mit 20 Endgeräten ("Nodes") rechnet, macht der Preis für ein Gateway ja nicht mehr viel aus.

Das Lora Gateway könnte ich ja als shield auf den Rasperry hängen. Gibts eine Empfehlungen für möglichst energiesparendes arduino board?

"Fertig" mag ich das "Lora Radio Node"
https://werner.rothschopf.net/202006_lora_radio_node_v1.htm
braucht einen TTL-USB Wandler zum programmieren. Finde ich aber gut, weil damit hast weniger Komponenten am Board im Betrieb.

ich hab auch Lilygo TTGO T Deer Pro Mini am laufen aber haben 16Mhz mit 3.7V ... das ist außerhalb der Spec des AVR. Problem habe ich mit denen im Betrieb aber nicht.

Ach, und den willst du dann mit Batterien betreiben.
Na dann viel Erfolg.

Ne der Raspberry ist im Serverschrank, da läuft schon iobroker drauf. Nur die "Transmitter" sollen Batterie betrieben sein.

Ah Ok, dann habe ich das falsch verstanden.

WLAN braucht nun mal ziemlich viel Strom.

Über welche Entfernungen und durch wie viel Wände aus welchem Material möchtest du die Daten senden?

Wenn es ultrastromsparend werden soll MCP430 plus ein 433 MHz Funkmodul. Ist halt ein ganz anderer Microcontroller.
Wenn es denn ESP32 sein soll

Das Board wurde auf Stromsparen im deepsleep-mode optimiert.
Zum senden würde ich dann statt WLAN ESP-NOW nehmen.
Bei WLAN brauchst du mindestens 2-3 Sekunden evtl. auch 5-20 Sekunden bis die WLAN-Verbindung steht.
Die ESPs können ESP-NOW. Da kannste in einer Millisekunde 250 Byte versenden.

Das wäre mal einen Versuch wert mit einem 15-Minuten Aufwachrythmus den Stromverbauch über eine Woche zu messen.

Sonst eben ein Arduino-IDE- kompatibler mini-microcontroller mit möglichst geringem Stromverbauch der die Messwerte aufnimmt und nur alle paar Stunden den ESP aufweckt damit der dann die Daten sendet.

Wie viel Platz hast du denn für Batterien zur Verfügung?
Wenn du zwei Lithium Mono-Zellen nimmst dann hast du 19 Ah. Das reicht natürlich für ne längere Zeit.
vgs

Vielen Dank für die Tipps.

Ich versuche mich gerade mit eine Arduino Nano und eine CC11010 board. Das Lora Protokoll soll einen wesentlich geringen verbrauch haben. Leider scheitere ich gerade das cc11010 board zum laufen zu bringen.

Hm - also was ich auf die schnelle zum Stromverbrauch eines Arduino Nano gefunden habe sind 7,5mA im Standby-Modus.
Ein ESP32 im deepsleep-modus braucht ca. 0,02 mA.
Selbst wenn ein ESP32 nicht auf Stromsparen optimiert wurde sind es im deepsleep 0,25 mA.

Aber ich bin kein ausgesprochener Arduino-Kenner im Sinne von Hardware-Spezifikationen. Kann man den Nano nicht stromsparender als 7,5mA betreiben?

Ja man kann

vgs

Na toll.

Vielen Dank für euere Tipps. Dachte eine Arduino Nano würde kaum Strom brauchen, da nix drauf ist. Einen ESP32 hab ich schon zuhause. Das heiß ich könnte mir die Stromsparende Variante die du verlinkt hast holen und dann über das Stromsparende Protokoll ESP-NOW kommunizieren.

Der Grund für dieses vorhaben, die Räume sind bei uns zwischen 25 - 40 qm. Der einzelne Raumthermostat im Raum schafft es nicht vernünftig die Fußbodenheizung im Raum zu steuern.
Für ein flächendeckendes WLAN werden 2 Access Points benötigt. Da ja der ESP32 auf der gleichen Frequenz wie das WLAN arbeitet, müsste ich dann irgendwo noch einen Master definieren, der mir dann die Daten übermittelt.

Hab ich das soweit richtig verstanden? Oder wäre ich an der Stelle mit LORA besser bedient? Das SensEgg3 hört sich auch nach einem coolen Projekt an, weiß bloß nicht ob ich das hinbekomme. Wenn das Jemand verkaufen würde wäre ich dabei :slight_smile:

Also der Mensch in dem Video zeigt wie man den Stromverbauch eines Arduino Nano auf 0,2 mA runter bekommt.

Das Stromsparen kommt dadurch zustande, dass ESP-NOW keine 2-20 Sekunden braucht sich mit dem WLAN zu verbinden, sondern innerhalb von Millisekunden die Daten schon an den Empfänger gesendet hat.

Man braucht dann einen zweiten ESP32 der die ESP-NOW-Daten empfängt und und dann weiterverarbeitet.

vgs

Was sind das für Raumthermostaten ganz simple Bi-Metall Zweipunkt-Schalter oder etwas mit Elektronik?

Ich habe bei mir zu Hause Wandheizung. Das ist ja ähnlich träge wie Fußbodenheizung. Die elektronischen Regler berücksichtigen diese Trägheit - oder versuchen es zumindest. Es gibt mehrere Einstellstufen. Ich habe aber festgestellt, dass bei mir mit der Betriebsweise keine Trägheit die Raumtemperatur besser geregelt wird als mit großer Trägheit.

Hast du zwei ESP32? Dann kannst du ja mal testen auf welche Entfernungen du noch stabilen Empfang hast.

Der andere Test ist den ESP32 mal eine Woche lang mit 5 Minuten deepsleep dann aufwachen Temperatur messen, Messwert per ESP-NOW senden dann gleich wieder deepsleep zu messen wie viel Strom das verbraucht.
vgs

Das Problem ist das die Thermostate an der Tür sind. Dort ist es immer wärmer. Die Fußbodenheizung Schaltet zu früh ab. Den einen esp32 den ich habe kommuniziert bereits mit dem loxone Server. An der Tür erhalte ich den gleichen Wert mit dem esp32 und mit dem loxone Thermostat. Setzte ich den esp32 an die andere Seite des Raumes funktioniert die Fußbodenheizung einwandfrei.

Ich würde einen weiteren esp32 bestellen um die Reichweite zu testen. Ich würd das Intervall auf 15 Minuten setzten wegen der Trägheit der Fußbodenheizung

Bei meinen Reglern kann man auch einen plus/minus-Offset einstellen.
Das heißt ich kann einstellen
Wenn die Temperatur defacto 20°C zeige als Ist-Temperatur 18°C oder zeige als ist-Temperatur 22°C an. Und regle auch danach.
Das heißt also am dem Punkt im Raum wo der Thermostat montiert ist hat es defacto 22°C. In Raum-Mitte hat es aber nur 20°C. Also Regler-offset so einstellen dass er 20°C anzeigt und auch danach regelt.

loxone-Server hört sich ja nach high-tech an. Da würde ich jetzt vermuten, dass die auch so eine Offset-Einstellung haben. Meine Regler haben 17,50 Euro das Stück gekostet. Die können manuell von Tag auf Nachtbetrieb umgestellt werden mit jeweils unterschiedlichen Temperaturen, Haben einen Schaltausgang für Heizen und einen zweiten für Kühlen, Offset und Regelverhalten von flink bis träge.

vgs

Ja das wäre die Toplösung. Ich habe nur bei der Fußbodenheizung eine Vorlauftemperatur von 24 °C. Mit mühe schaffe ich die 22,5 °C in einem Raum zu erreichen. Wenn ich das Thermostat auf 22°C stelle läuft die die 24/7. Im Raum an sich ist es nicht Kalt, nur der Fußboden am anderen Ende des Zimmers ist im Winter unerträglich kalt und das ist leider in mehreren Räumen der Fall. Das Zimmer mit 45qm hat 2 Thermostate und ist das wärmste im ganzen haus. Die Raumtemperatur beträgt aber nur 20°C.

Der Vorteil an den 24°C, die Heizkosten sind um 1/3 kleiner als die vom Nachbarn bei ähnlicher Hausgröße und Bauweise. Zusätzlich ist bei mir die Fußbodenheizung 365 Tage im Jahr an.

Hallo,
Ist da Luft im System die nicht raus geht.? Eventuell ist da ein hydraulischer Abgleich nötig.
Heinz

Ja die Befürchtung hatte ich auch, aber wenn ich mein Thermostat an das andere Ende des Raumes stelle funktioniert die Fußbodenheizung ja tadellos.

Hallo,
d.h es gibt da mindestens zwei parallele schleifen im Boden, und die die in der Nähe des Thermostats (vorne) ist hat den Einfluss auf das Thermostat und das schaltet ab ohne das die zweite schleife hinten warm wird. Die Temperatur wird quasi nur mit der vorderen Schleife "geregelt".

Dann ist dennoch der hydraulische Abgleich zwischen den beiden schleifen nicht ok. Kommst Du an die Hähne der Schleifen drann ? dann würde ich jetzt erst mal den Hahn vorne schließen und dann nur wenig öffnen. Damit sollte die Raumheizung dann durch die hintere Schleife erfolgen , ohne das die vorne eiskalt bleibt.

Heinz