Différences entre les versions de « Etude de la consommation sur le ESP8266 et dérivés »

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'''Module A''' : 400000/114.80 = 3484 cycles soit 3484 x 68 secondes = '''2J 17h 48m'''
'''Module A''' : 400000/114.80 = 3484 cycles soit 3484 x 68 secondes = '''2J 17h 48m'''
'''Module B''' : 400000/114.31 = 3499 cycles soit 3499 x 68 secondes = '''2J 18h 5 min'''
'''Module B''' : 400000/114.31 = 3499 cycles soit 3499 x 68 secondes = '''2J 18h 5 min'''


La différence est négligeable (0,43%).
La différence est négligeable (0,43%).


===Deuxièmes mesures : deep sleep 30 minutes
===Deuxièmes mesures : deep sleep 30 minutes===
Les résultats sont alors les suivants :  
Les résultats sont alors les suivants :  
'''Pour le module A''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5  3600) + (55 x 1800 / 3600) = 141.39µAh  
'''Pour le module A''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5  3600) + (55 x 1800 / 3600) = 141.39µAh  
'''Pour le module B''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5  3600) + (26 x 1800 / 3600) = 126.89µAh  
'''Pour le module B''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5  3600) + (26 x 1800 / 3600) = 126.89µAh  


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Module A : 400000/141.39 = 2829 cycles soit 2829 x 1808 secondes = 59j 4h 47m
Module A : 400000/141.39 = 2829 cycles soit 2829 x 1808 secondes = 59j 4h 47m
Module B : 400000/114.31 = 3152 cycles soit 3152x 1808 secondes = 65j 23h 0m
Module B : 400000/114.31 = 3152 cycles soit 3152x 1808 secondes = 65j 23h 0m


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Dans ces conditions, la consommation horaire peut être calculée :
Dans ces conditions, la consommation horaire peut être calculée :
'''Pour le module A''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (55 x 60 / 3600) ='''212.03 µAh '''
'''Pour le module A''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (55 x 60 / 3600) ='''212.03 µAh '''
'''Pour le module B''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (26 x 60 / 3600) ='''211.54 µAh '''
'''Pour le module B''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (26 x 60 / 3600) ='''211.54 µAh '''


Les deux modules sont alimentés par des batteries de 400 mAh. Ceci leur donne donc une autonomie estimée de ((durée d’un cycle : 68 secondes) :
Les deux modules sont alimentés par des batteries de 400 mAh. Ceci leur donne donc une autonomie estimée de ((durée d’un cycle : 68 secondes) :
Module A : 400000/212.03 = 1886 cycles soit 1886 x 73 secondes = 1j 14h 15 m
Module A : 400000/212.03 = 1886 cycles soit 1886 x 73 secondes = 1j 14h 15 m
Module B : 400000/211.54 = 1891 cycles soit 1891 x 73 secondes = 1j 14h 21 m
Module B : 400000/211.54 = 1891 cycles soit 1891 x 73 secondes = 1j 14h 21 m


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====Durée de deep sleep 60 minutes====
====Durée de deep sleep 60 minutes====
Les résultats sont alors les suivants :  
Les résultats sont alors les suivants :  
'''Pour le module A ''': (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (55 x 1800 / 3600) = '''238.61µAh '''
'''Pour le module A ''': (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (55 x 1800 / 3600) = '''238.61µAh '''
'''Pour le module B''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (26 x 1800 / 3600) = '''224.11µAh '''
'''Pour le module B''' : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10  3600) + (26 x 1800 / 3600) = '''224.11µAh '''


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Module A : 400000/238.61 = 1676 cycles soit 1676 x 1813 secondes = 35j 4h 14m
Module A : 400000/238.61 = 1676 cycles soit 1676 x 1813 secondes = 35j 4h 14m
Module B : 400000/224.11 = 1785 cycles soit 1785 x 1813 secondes = 37j 10h 57m
Module B : 400000/224.11 = 1785 cycles soit 1785 x 1813 secondes = 37j 10h 57m



Version du 16 février 2022 à 16:07


Consommation en deepSleep

Avertissement

Beaucoup de sites sur internet vantent les consommations faibles des ESP8266, reprenant les informations disponibles sur le site du constructeur. Pourtant ces mêms sites utilisent pour preuve de ce qu'ils répètent, des modules de développement (NodeMCU, FireBeetle, D1 mini...). Si les données constructeurs sont exactes (on aurait tort d'en douter) ces informations ne sont valables que pour le module ESP8266 et non pour une carte de développement qui inclue d'autres circuits qui peuvent, eux aussi avoir leur propre consommation venant s'ajouter à la consommation de l'ESP. Ceci induit que certaine de ces cartes (Node MCU et D2 mini notamment) consomment beaucoup plus (jusqu'à mille fois plus) que l'ESP lorsque celui ci est mis en deep sleep. Les analyses proposées ici, portent sur un ESP8266 MOD et non sur un module de développement.

ESP8266MOD.jpg

Pour fonctionner l'Esp nécessite au moins 2 résistances de 12 kilo ohms. L4augmentation de la valeur de ces résistance à des fins de réduction de la consommation globale peut entrainer des fonctionnements aléatoires. Ce montage (incluant les 2 résistances) sera utilisé comme base pour les essais présentés ici.

Schéma électrique

Le montage est donc le suivant :

ESP8266 consommation minimale en deepsleep.png

Consommation mesurée

La mesure de consommation électrique en deep Sleep donne 17 µA ce qui est bien en dessous de la consommation indiquée par le constructeur (20 mA).

Estimation de la durée de vie d’un module sur batterie

Pour cette étude 2 modules seront utilisés. Les deux modules sont composés des mêmes éléments :

  • un ESP8266MOD,
  • un capteur de température et d'humidité DHT22
  • un Chargeur microlipo Adafruit
  • une batterie 400 mAh

2 résistances de 12 k viennent completer le circuit. La diférence entre les deux modules se situe au niveau de l'alimentation du capteur DHT22.

  • Dans le module A, le capteur est alimenté en permanence (directement sur la batterie).
  • Dans le module B, le capteur est alimenté par une GPIO de l'ESP. Donc uniquement le temps nécessaire à la mesure.


Le programme de chaque module se compose des phases suivantes :

  • une initialisation (durée environ 2 secondes)
  • une mesure des paramètres du DHT22 (environ 1 seconde)
  • une connection au Wifi et un envoi des données (5 à 7 secondes)
  • une phase de veille de 1 minute.

Ces 4 phases constituent un cycle de mesure.

Les consommations électriques lors de ces 4 phases ont été mesurées à l’aide d’un multimètre. Cette mesure imprécise donne toutefois une bonne idée de la consommation. Les deux premières phases ayant la même consommation ont été regroupées en une seule phase. Les durées sont estimées en fonction des fluctuations de la valeur de l'intensité lue.

Premières mesures : deep sleep 1 minute

Les résultats sont donnés dans le tableau suivant :

Mode Module Consommation (µA) Méthode Durée (s) Méthode
Fonctionnement sans Wifi A 20000 mesurée 3 estimée
Fonctionnement sans Wifi B 20000 mesurée 3 estimée
Fonctionnement avec Wifi A 70000 mesurée 5 estimée
Fonctionnement avec Wifi B 70000 mesurée 5 estimée
Fonctionnement deep sleep A 55 mesurée 60 estimée
Fonctionnement deep sleep B 26 mesurée 60 estimée

Dans ces conditions, la consommation horaire peut être calculée :

Pour le module A : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5 3600) + (55 x 60 / 3600) =114,80 µAh

Pour le module B : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5 3600) + (26 x 60 / 3600) =114,31 µAh

Les deux modules sont alimentés par des batteries de 400 mAh. Ceci leur donne donc une autonomie estimée de ((durée d’un cycle : 68 secondes) :

Module A : 400000/114.80 = 3484 cycles soit 3484 x 68 secondes = 2J 17h 48m

Module B : 400000/114.31 = 3499 cycles soit 3499 x 68 secondes = 2J 18h 5 min

La différence est négligeable (0,43%).

Deuxièmes mesures : deep sleep 30 minutes

Les résultats sont alors les suivants :

Pour le module A : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5 3600) + (55 x 1800 / 3600) = 141.39µAh

Pour le module B : (20000 x 3 3600) + (70000 x 5 3600) + (26 x 1800 / 3600) = 126.89µAh

Les deux modules sont alimentés par des batteries de 400 mAh. Ceci leur donne donc une autonomie estimée de ((durée d’un cycle : 1808 secondes) :

Module A : 400000/141.39 = 2829 cycles soit 2829 x 1808 secondes = 59j 4h 47m

Module B : 400000/114.31 = 3152 cycles soit 3152x 1808 secondes = 65j 23h 0m

Le gain en alimentant le capteur par le GPIO est de 11,4%.

Troisièmes mesures : durée de connection Wifi allongée (doublée)

Selon le cas, (éloignement du point d’accès, mauvaise qualité Wifi), la durée de connection au Wifi peut être plus longue. Dans l’exemple suivant elle a été doublée (10 sec) par rapport au temps initial des deux calculs précédents.

Durée de deep sleep de 1 minute

Dans ces conditions, la consommation horaire peut être calculée :

Pour le module A : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10 3600) + (55 x 60 / 3600) =212.03 µAh

Pour le module B : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10 3600) + (26 x 60 / 3600) =211.54 µAh

Les deux modules sont alimentés par des batteries de 400 mAh. Ceci leur donne donc une autonomie estimée de ((durée d’un cycle : 68 secondes) :

Module A : 400000/212.03 = 1886 cycles soit 1886 x 73 secondes = 1j 14h 15 m

Module B : 400000/211.54 = 1891 cycles soit 1891 x 73 secondes = 1j 14h 21 m

Le gain en alimentant le capteur par le GPIO est de 1%.

Durée de deep sleep 60 minutes

Les résultats sont alors les suivants :

Pour le module A : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10 3600) + (55 x 1800 / 3600) = 238.61µAh

Pour le module B : (20000 x 3 3600) + (70000 x 10 3600) + (26 x 1800 / 3600) = 224.11µAh

Les deux modules sont alimentés par des batteries de 400 mAh. Ceci leur donne donc une autonomie estimée de ((durée d’un cycle : 1808 secondes) :

Module A : 400000/238.61 = 1676 cycles soit 1676 x 1813 secondes = 35j 4h 14m

Module B : 400000/224.11 = 1785 cycles soit 1785 x 1813 secondes = 37j 10h 57m

Le gain en alimentant le capteur par le GPIO 6,5% de gain.

Conclusion (en dessin)

Décharge d’une batterie mesure sur le CAN

Tension minimum de fonctionnement d’un ESP8266

Comparaison tension entrée du CAN / tension théorique calculée.

Homogénéité des CAN de différents ESP