Como estender a energia solar e da bateria em uma estação meteorológica

Experimento 2

Mirar
Para executar um MCU no modo de baixo consumo de energia, leia as leituras de temperatura, pressão e umidade usando os sensores AHT10 e BMP280 e envie as leituras por wi-fi.

Requisitos

1. UCM: ESP32-WROOM-32D (módulo genérico Wi-Fi + Bluetooth + Bluetooth LE MCU)
2. Sensor de temperatura/umidade: AHT10 (sensor de temperatura e umidade)
3. Sensor de pressão e altitude: BMP280 (Sensor de Pressão Barométrica Absoluta)
4. Bateria: KP 903048 (3,7V, 1000mAh)

Teoria
Neste experimento, estamos usando MCU ESP32-WROOM-32D. O ESP32 permanecerá em modo ativo por 6 segundos, fará a leitura de temperatura e umidade e enviará via wifi. Ele permanecerá no modo deepsleep por 5 minutos. Após esse tempo, o ESP32 voltará ao modo de hibernação profunda.

Esquemático

Fig: 1 Esquema da Estação Meteorológica

Configuração do experimento
Abaixo mostrando a imagem está a configuração do experimento:

Fig: 2 Configuração do experimento

Código

Observação
Abaixo está a imagem que mostra os resultados do sono e do modo ativo do MCU. Assim, podemos ver que o tempo de suspensão é de 5 minutos e o modo ativo permanece por aproximadamente 6 segundos. Em seis segundos, todo o dispositivo consome uma corrente de cerca de 120mA.

Fig: 3 Modo de suspensão ativo v/s do MCU

No modo de suspensão, o dispositivo consome 10-150 uA de corrente.

Abaixo estão as imagens que mostram o consumo atual do dispositivo desde o modo de suspensão até o modo ativo. Atinge ~122mA de corrente no modo ativo.

Fig: 4, 5 Consumo de corrente no modo de suspensão

Fig: 6, 7 Consumo de corrente no modo ativo

Agora a capacidade da bateria é de 1000mAh. Solar carregará a bateria sempre que ela ficar fraca e este dispositivo funcionará por muito tempo.

O consumo atual quando o solar carrega a bateria é mostrado abaixo.

Fig: 9 Consumo de corrente durante o carregamento solar da bateria

O consumo de corrente durante o carregamento da bateria é de cerca de 47mA.

Vida útil da bateria: Se não usarmos energia solar para carregar a bateria, a vida útil da bateria será de cerca de 16 dias.

Resultados

Abaixo estão os resultados dos dados que o dispositivo enviou para a plataforma ThinkSpeak

1. Quando o aparelho está longe do sol, significa que não há carregamento por energia solar.

Fig: 10 Leituras de pressão do sensor BMP280

Fig: 11 Leituras de temperatura do sensor AHT10

2. A temperatura permaneceu abaixo de 31 graus Celsius enquanto o dispositivo era colocado dentro do prédio.

Fig: 12 leituras de umidade do sensor AHT10

Fig: 13 Leituras de corrente do sensor INA219

3. É mostrado o consumo de energia da bateria, que está entre 450-500 mW.

Fig: 14 Leituras de corrente do sensor INA219

4. A energia solar é zero porque o dispositivo estava dentro do prédio e nenhum carregamento é feito.

Quando a energia solar carrega a bateria:

Fig: 15 Leituras de pressão do sensor BMP280

Fig: 16 Leituras de temperatura do sensor AHT10

1. A temperatura subiu acima de 50 graus Celsius quando o dispositivo foi colocado fora do prédio.

Fig: 17 Leituras de umidade do sensor AHT10

Fig: 18 Leituras de corrente do sensor INA219

Fig: 19 Leituras de corrente do sensor INA219

2. Quando o aolar carrega a bateria, o consumo de energia é mostrado na análise acima.

Então, esse foi o experimento em que foi realizado o modo de hibernação profunda do MCU. Os dados e os resultados mostram que o modo de suspensão profunda ajuda a reduzir o consumo de energia.