O consumo de um ESP8266

[alexandre.mbm]

Estou pensando em usar ESP8266 com NodeMCU para controlar relés 3.3 V. Encontrei a seguinte tabela estimando perfis de consumo:
 

 
Presumo que seria mais econômico o cliente autenticar o ponto-de-acesso toda vez que quisesse alterar GPIO. Mas, num contexto residencial de dormitório, está me parecendo que o correto é o módulo ser estação de um roteador. O que essas coisas implicam na interpretação da tabela?
 
Pensemos alguns casos:

• Alimentação por duas pilhas AA alcalinas
• Alimentação por bateria recarregável 3.7 V com 3800 mA
• Alimentação por bateria 9 V com reguladores de tensão
• Alimentação por circuito-módulo que aproveitar a rede 220 Vac

Questões:

• Alguém pode explicar um pouco da tabela cima?
• Alguém quer arriscar palpites sobre como estimar o consumo?
• Alguém tem tem outra ideia de arquitetura barata e econômica?

 

Provavelmente o conhecimento que mais importa aqui:

 

O que são exatamente os estados standby, deep sleep e shutdown?

Como eles mudam de um para o outro?

 

Update 1

 

Sobre os estados:

• OFF: o pino CHIP_PD está em baixa. RTC falha. Registradores estão limpos
• DEEP_SLEEP: RTC funciona, mas outras partes do chip estão fechadas. Uma memória de recuperação guarda informações básicas sobre a conexão WiFi.
• SLEEP: somente o RTC está ativo.O cristal oscilador está parado. O chip pode ser acordado por MAC, host, temporizador do RTC ou interrupção externa.
• WAKEUP: o sistema está saindo de OFF, SLEEP ou DEEP_SLEEP para estado ON. O cristal oscilador e o PLL são habilitados.
• ON: o clock pode fazer executar em alta velocidade...

Update 2

 

Trocando em miúdos, como se pode acordar o chip?

Eu não sei o que é cada evento. Vejamos:

• MAC ‒ ?
• Host ‒ seria ele acordar pelo plug and play de uma unidade de armazenamento (SDIO)?
• Temporizador do RTC ‒ seria periodicamente ele acordar pelo relógio
• Interrupção externa ‒ ?

[aphawk]

@alexandre.mbm,

 

Essa tabela de consumo está errada. O consumo em Deep Sleep é bem baixo !

 

As informações corretas estão neste post, dadas pelo próprio fabricante do chip :

 

http://bbs.espressif.com/viewtopic.php?t=133

 

Sobre os modos, o mais indicado para uma aplicação tipo acender uma lâmpada é o modo  DTIM 3.

 

Já para outras aplicações, tem muitas opções !

 

Para se usar um desses modos, existe o comando prontinho na ultima release do NodeMCU.

 

Paulo

[alexandre.mbm]

Um novo acesso aos documentos da Epressif está disponível. Através do "ESP8266 Low Power Solutions" eu pude saber que existem basicamente três modos de suspensão.

 

Eis a tabela presente na página 4:

 

 

Citação

During sleep, ESP8266 can stay connected to the Wi-Fi and receive the interactive information from a mobile phone or server.

 

Então eu estou entendendo que no Modem-sleep automático ele poderá "escutar" MQTT, e que no Light-sleep automático ele poderá receber requisições HTTP. Tais afirmações precisam ser validadas.

 

Update

 

Pedro Minatel tratou do assunto: Modos de economia de energia no ESP8266. E agora eu me dei conta de que o blog já tem 50 artigos sobre o ESP8266!

[aphawk]

Lembrando que para que esses modos possam "acordar" o ESP8266, é necessário fazer uma interligação entre dois pinos...

 

Paulo

[alexandre.mbm]

Mesmo o Modem-Sleep?

Não... acho que só o Deep-Sleep.

 

@aphawk, entendi o seu ponto: infelizmente o GPIO16 não está disponível na plaquinha ESP-01. Obrigado mais uma vez.

 

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Sim, eu acabei de alertar sobre isso no outro tópico ...

 

Mas existe um jeito : já ví pessoas que alteraram o ESP-01 e fizeram essa ligação !

 

Paulo

[alexandre.mbm]

Soldar SMD não é um procedimento que faça parte do meu mundo. É só um projeto particular; vou usar circuito com regulador 3.3 V, após alguma das fontes que tenho.

 

Apesar de que não custa ainda calcular como é que ficaria Modem-Sleep com wifi sendo desligado manualmente.

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Eu ví um projeto onde um Attiny controlava o ESP8266.... o cara usou 3 2n7000 em paralelo para ligar o ESP8266 quando era necessário. Ficou mais simples o projeto porque existem muitas maneiras de se colocar um Attiny em modos de ultra baixo consumo, e acordar ele por uma interrupção ou por um timer, ou até pelo watchdog.

 

Assim, o Attiny verificava se realmente era caso de ligar o ESP8266.

 

 Mas se preferir se aventurar a soldar um fiozinho no Esp-01 .... :

 

http://hackaday.com/2015/02/08/hack-allows-esp-01-to-go-to-deep-sleep/

 

Com um ferro de solda de ponta muito bem afiada e uma mão firme dá para fazer, mas eu ainda prefiro comorar um ESP-12 .....

 

Paulo

[alexandre.mbm]

Não vou vender isso. É só o primeiro projetinho com ESP8266, usando uma simples plaquinha ESP-01. Eu prefiro, nessa versão inicial, ficar sem a economia de energia.

 

Update

 

Mas o estudo é contínuo. Então eu tenho mais a conversar. Vejamos umas equações calculando consumo e uma issue sobre desabilitar wifi no Modem-Sleep.

 

Eu concluo que fazer "WiFi.mode(WIFI_OFF);" só iria me propiciar aprox. 0.3 mA de economia, e muito mal. O Modem-Sleep continuaria na casa dos 15 mA. Concordam?

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Sim, concordo. Se for usar algum tipo de economia, tem de ser o Light-Sleep ou o Deep-Sleep.

 

E tem uma coisa que pouca gente se atenta :

 

Mesmo usando Deep-Sleep, vai ter uma hora que você vai "acordar" o ESP8266. E ele vai demorar um tempinho até inicializar e logar no WIFI para se comunicar, é o mesmo tempo envolvido em ligar o módulo pela primeira vez, tem de procurar a rede, e se logar nela. E depois vai passar um tempinho se comunicando, até finalmente entrar novamente em Deep-sleep.

 

Ou seja, serão alguns segundos onde será consumida uma corrente bem substancial da bateria ! Eu calcularia como um consumo médio de 115 mA durante meio minuto para evitar problemas.

 

Agora, um exemplo bem realista. Imagine fazer um medidor de temperatura e enviar essa informação a cada 20 minutos para algum lugar. Nem vou levar em conta a corrente no modo Deep-Sleep.

 

Imagine isso feito cerca de 3 vezes por hora, durante meio minuto a cada vez, durante um dia inteiro. São ( 3 x 0,5 x 24 x 115 / 60  ) =  69 mAh de energia em um dia inteiro.

 

Se usar 3 baterias pequenas tipo NI-MH em série, e com baterias de qualidade excelente, que até a Panasonic informa não fabricar acima de 800 mAh só vai permitir funcionar por cerca de 8 dias, considerando que a tensão delas atinja o mínimo de 1,1 V para manter o ESP8266 funcionando corretamente !

 

Agora, imaginando usar uma pilha do tipo 18650, totalmente carregada, com cerca de uns 2500 mAh . Ela vai entregar no início mais do que 3,6 Volts, então tem de regular de alguma maneira. A mais usada é aquela plaquinha que transforma a tensão para 5 Volts, e depois um regulador que baixa novamente para 3,3 Volts.

 

Supondo que esse circuito todo extra consuma 5 mA, vai ficar ligado o dia inteiro, aumentando o consumo diário em mais 120 mAh, só que quando for necessário puxar mais corrente, essa transformação de 3,6 para 5V possui em média rendimento de 85%, o que vai fazer o consumo real subir para  69 / 0,85 = 81 mAh, que somado aos 120 resulta em um consumo diário de 201 mAh.

 

Ou seja, agora conseguiremos usar isto por uns 12 dias sem precisar carregar a bateria novamente .......

 

Após olhar tudo isto, é que a gente percebe que usar um painel solar é algo extremamente necessário, e além disto ainda pode ser necessário o controle do nível de emissão de RF para poder baixar a corrente necessário para aumentar a durabilidade.

 

Tudo tem de ser levado em conta em um projeto desse tipo.

 

Paulo

[alexandre.mbm]

Eu compreendo a importância de tudo isso. Por isso este tópico nasceu e continua vivo.

 

Mas o EspWOL tem uma faceta de "servidor". Não está me parecendo que nele seja o caso de lidar com suspensões, ou seria complicar demais.

[Alan Petry]

Olá Alexandre, conseguiu resolver seu problema de alimentação do ESP8266? Estou estudando essa situação para alimentar o módulo, juntamente com um relé 5V para acender lampadas. Tem alguma sugestão ?

[alexandre.mbm]

@Alan Petry , abandonei meus propósitos com eletrônica. Estou afastado dos assuntos já fazem meses e não tenho previsão de retorno. Não posso lhe ajudar.

[test man*~]

@Alan Petry

não sei se este seria o seu caso, mas eu estou usando o ESP 12E para comunicar com o broker da Adafruit (Adafruit IO) e estou pretendendo usar um TPL5110 (Power Timer) para ligar o ESP a cada 2 horas (no máximo), assim o ESP faz o que precisa ser feito e manda o sinal para o TPL desligá-lo novamente. Dessa forma a bateria de lithion durará bastante =)

 

Nesse caso o ESP estaria como um cliente.

 

O TPL possui um pino que pode ser usado para ligar o ESP (ou qualquer outro dispositivo) como se fosse uma interrupção, by passando a contagem de tempo...