Sensorknoten: Ein Jahr Laufzeit mit Akku?

Die Ergebnisse der Laufzeitmessung des Sensorboards mit einem 18650 Akku liegen jetzt vor. Ursprünglich habe ich geschätzt, dass der Sensorknoten etwa ein Jahr mit dem Akku laufen sollte. Mal sehen ob die Schätzungen stimmen.

Das Experiment

Ich habe meinen ESP8266-Sensorknoten mit einem 18650 Akku ausgestattet und so konfiguriert, dass er jede Minute eine Messung durchführt und an den Server sendet. In diesem Beitrag stehen weitere Infos zu dem Setup und dem Experiment.

Den Ruheverbrauch habe ich mit 25 µA, also ca. 0,6 mAh gemessen. Den Verbrauch pro Messung konnte ich mit ca. 10 µAh nur grob schätzen. Das bedeutet, dass der Sensorknoten mit einem Akku von 1300 mAh bei einem Messintervall von 5 Minuten über ein Jahr durchhalten sollte.

Ich habe das mal in einem Experiment getestet. Das Messintervall habe ich von 5 Minuten auf eine Minute verkürzt damit ich nicht ein ganzes Jahr warten muss. Rechnerisch müsste der Knoten dann 87 Tage durchhalten.

Das Ergebnis

Ich habe den Knoten am 15.05. um 19:44 Uhr mit vollem Akku gestartet. Bis zum 20.08. um 17:07 Uhr hat der Sensor durchgehend Messdaten geliefert. Dann war die Spannung zum Betrieb zu gering. Der Knoten hat also 97 Tage funktioniert und war damit sogar leicht besser als erwartet. Während dieser Zeit hat er 139523 Messungen geliefert.

Teil der Messdaten war auch die Betriebsspannung, also die Spannung nach dem Spannungsregler, nicht die echte Akkuspannung. Diese Spannung war bis zum 17.08. konstant bei 3,3 V. Danach fiel die Spannung steil ab bis sie bei der letzten Messung bei 2,3 V lag. Bei dieser Spannung wurde der Knoten dann wohl instabil. Bei LiPo-Akkus ist an diesem Punkt aber auch im Prinzip keine Ladung mehr vorhanden.

Die maximale Ladung des Akkus habe ich erst nach dem Experiment gemessen: Der Akku hat im vollständig geladenen Zustand 1230 mAh. Das sind etwa 6% weniger als die geschätzten 1300 mAh.

Mit der bekannten Laufzeit und der Anzahl an Messungen sowie der Kapazität des Akkus kann nun der Verbrauch des Sensorboards genauer bestimmt werden. Bei einem Ruheverbrauch von 25 µA hat der Knoten während der 97 Tage etwa 58 mAh beim Schlafen verbraucht. D.h. die restlichen 1172 mAh wurden während der 139523 Messungen verbraucht, also ca. 8,4 µAh pro Messung. Das ist noch etwas weniger als die grobe Schätzung.

Mit diesen genaueren Werten kann ich nun die Laufzeit (mit einem 1250 mAh Akku) bei höheren Messintervallen berechnen: