ESPr Developerの消費電流値を測定する

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ESPr Developer

「ESPr Developer」でつくったIoTデバイス(3個の光センサーの測定結果を、ADコンバータ経由でESPr Developerに取り込み、一定時間毎にWebサーバに送信する装置)が、電池駆動でどのくらい動作できそうか、調査しました。

まず最初に、単三のエネループ3本でIoTデバイスを動作させ、30秒毎にデータをWebサーバに送信し、何回データ送信できるか調査しました。
その結果、送信回数は8106回となりました。

次に、IoTデバイスの消費電流値をテスタで測定しました。

  • 動作時:約72mA
  • deep sleep時:約1.6mA

本デバイスでは、データを1回送信するのに約8秒かかり、それ以外の時間はdeep sleepモードに入ります。

上記より計算すると、

(72mA * 8sec + 1.6mA * 30sec ) * 8106回 / 3600sec = 1405mAh

エネループの容量は1900mAhなので、概ねつじつまが合います。
普段はIoTデバイスは4分毎にデータを送信するので、

1405mAh * 3600sec / (72mA * 8sec + 1.6mA * 240sec ) = 5268回
5268回 * (8sec + 240sec) = 1306464sec = 363時間 = 15.1日

電池駆動で1ヶ月ぐらい動いてほしいと思っていましたが、厳しそうです。

次に、消費電流低減のため、deep sleep時には周辺回路(光センサー+ADコンバータ)への電源供給も停止するように回路を変更しました。
その結果、消費電流値は以下のようになりました。

  • 動作時:約72mA
  • deep sleep時:約0.4mA

この構成で計算しなおすと、

1405mAh * 3600sec / (72mA * 8sec + 0.4mA * 240sec ) = 7526回
7526回 * (8sec + 240sec) = 1866448sec = 518時間 = 21.6日

駆動時間は1.4倍に延びましたが、やはり1ヶ月はもちません。

ESP-WROOM-02の特徴として、10uA未満@deep sleep時とのWebページの記載もあったので、上記の0.4mA@deep sleep時は大きすぎるのではないかと気になりました。
そのため、周辺回路を全て取り払い、deep sleepモードと復帰を繰り返すだけのスケッチを作り、deep sleep時の消費電流を測定しました。
3個のESPr Developerで測定しましたが、いずれも430uA程度となりました。これにより、上記の消費電流値は、回路やスケッチの不備ではなく、妥当なものだということが分かりました。
ESPr Developerには、ESP-WROOM-02以外に、USB-シリアル変換ICや電源レギュレータが搭載されており、データシートによると、それぞれ100uAオーダの電流を消費しているようです。

単三電池3本で1ヶ月駆動するのは難しそうなので、もしも単一電池を3本使うとどのくらいもちそうか概算してみました( http://jpn.faq.panasonic.com/app/answers/detail/a_id/29060 を参照)。

  • 単三エネループ:1900mAh →21.6日
  • 単一マンガン:推定6000mAh →21.6日 / 1900mAh * 6000mAh = 68.2日
  • 単一アルカリ:推定13000mAh →21.6日 / 1900mAh * 13000mAh = 147.8日

単一のニッケル水素電池は6000mAh〜10000mAhのものが多そうで、これを使えば2〜3ヶ月はもちそうですが、電池1本で800円前後するようなので、なかなか悩ましいところです。

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