Besoin de conseils pour réduire au maximum la consommation d'un circuit en mode sleep

[VieuxRouquin]

Bonjour,

En préambule, je peux comprendre et appliquer certains concepts électroniques, mais ce n'est pas du tout un domaine que je maitrise.

Voici le concept : un Wemos D1 Mini et un capteur d'humidité de sol capacitif. Il doit envoyer une fois par heure (via MQTT) le % d'humidité et l'heure collectée par le NTP.
Comme je désire l'alimenter avec 2 batteries 18650 en série (pour avoir du 5V), il est indispensable que la consommation du circuit soit la plus minimale possible lors du mode sleep.

Si le Wemos D1 Mini peut donc être alimenté en 5V, ses E/S sont en 3,3V. Il est donc compatible avec ce capteur qui délivre une tension maximale de 3V (mais bien inférieure en pratique).
Je pensais d'abord alimenter le capteur (qui ne consomme de 5mA) via une broche digitale en OUT et à HIGH, mais elle ne délivre que 3,10 Volts, insuffisants pour le faire fonctionner.
J'imaginais alors le piloter avec un 2N2222A en tout ou rien, mais on me dit qu'il consomme à ne rien faire ...

De plus, je pensais abaisser la tension des batteries avec un AMS1117 5.0, mais on me dit que lui aussi consomme à ne rien faire ...

J'attends vos habituels bons conseils.
Bien à vous
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[Murayama]

Bonjour!

Une solution serait (peut-être) de trouver un capteur en 3.3V, ce qui permettrait de le faire
fonctionner avec la même tension que le µP. Il communique comment, ce capteur?
Pour faire ce genre de chose, j'utilise un FET plutôt qu'un 2222. Le courant de repos est
quasi-nul. Et pout le processeur, je n'ai jamais trouvé mieux que MSP430 pour la basse
consommation. Il y a des cartes d'évaluation, il y en a même avec un supercap pour
garder l'horloge active pendant la veille. Courant de repos dans les 200 nA, et t'essaieras
et t'essaieras.

Pascal

[jiherve]

bonjour
comme le module µC possède un régulateur 3,3V on doit pouvoir alimenter le capteur, il suffit d’insérer un PMOS(dit TTL ex TP2104) en série avec la sortie 3,3V qui sera commandé par le µC, consommation nulle au repos qqs µA en actif ne dépend que de la valeur de la resistance de pull up sur la gate
JR

[VieuxRouquin]

Bonsoir Pascal,

Merci pour ta réponse.
Le capteur fonctionne entre 3.3 et 5 volts. Qu'est-ce qu'un "FET" ? comment l'utiliser ?
Un grand merci,
Pascal (Aussi)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jack]

Tu as de la chance, j'ai fait cette petite carte qui commande un hygromètre capacitif basique avec un ESP8266 également.
Je le sors du mode deep sleep (20µA) juste le temps de faire la mesure et de l'envoyer en WiFi. Je coupe l'alimentation du capteur avec un MosFET pendant la veille.

J'alimente le capteur avec du 5V, mais il ne sortira jamais plus des 3V3 maxi attendus par l'entrée analogique.

[VieuxRouquin]

Ok, merci pour le schéma que je dois digérer.

Je ne me suis pas contenté d'ouvrir une discussion ici, j'ai lu à gauche et à droite.

Donc, je rectifie mon projet avec une alimentation d'une (ou deux) batterie(s en //) 18650 pour alimenter tout le circuit en 3.3 volts. Mais comment stabiliser ces 3,3 volts tout en protégeant la batterie ?
car le AMS1177 m'en a déjà bousillé deux...

Deuxièmement, j'ai en commande des transistors MOSFET à canal P AO3401 SOT23. Ils serviront à alimenter le capteur (je crois 50 mA en 3.3 volts) Comment le brancher ? (je vous rappelle que suis quasiment nul en électronique !)

Merci d'avance pour vos réponses constructives. C'est ici que j'ai toujours eu l'accueil le plus bienveillant !

[jiherve]

bonsoir
je ne vois pas trop comment un régulateur linéaire pourrait bousiller une batterie, sauf si bien sur celui ci n'est jamais coupé et qu'il n'y a aucune surveillance de la tension de batterie donc BMS!
JR

[Jack]

j'ai en commande des transistors MOSFET à canal P AO3401 SOT23. Ils serviront à alimenter le capteur (je crois 50 mA en 3.3 volts) Comment le brancher ? (je vous rappelle que suis quasiment nul en électronique !)

Tu peux le brancher de la même façon que le transistor Q1 du schéma. Tu mets ton +3V3 à la place du +5V. Le transistor conduira en mettant le GPIO à 0V.

[VieuxRouquin]

@jherve, les batteries étaient en série et l'une d'elle s'est déchargée à fond.
Et puis c'était sur un Wemos mini D1 où il n'y a qu'une seule entrée analogique, utilisée par le capteur.

[VieuxRouquin]

Merci Jack. À quoi sert la Zener d2 ?

[Jack]

Merci Jack. À quoi sert la Zener d2 ?

J'alimente le capteur hygro en 5V. Après mesures, la tension de sortie de ce dernier n'excédait pas 3,3 V.
J'avais toutefois préféré assurer au cas où avec une zéner de 3,3V. Mais, après avoir trouvé le schéma du capteur, j'ai constaté qu'elle n'était pas indispensable car il possède un régulateur interne de 3,3V

[VieuxRouquin]

Bon donc je reprécise le contexte.

Si on reste sur un Wemos D1 Mini, je vais l'alimenter en 3,3v via 1 ou 2 batteries 18650 (si 2, en //)

Point de vue consommation, j'ai fait des tests avec un « USB Safety Tester » Ce n'est pas le meilleur, mais cela donne une bonne idée.
j'alimente le circuit via l'USB et la sonde sur 3,3 volts.
Le croquis lit la valeur toutes les 2 secondes, l'affiche en série et l'envoie en MQTT via le réseau WiFi local
Voici les valeurs relevées :

1. une tension légèrement inférieure à max 4.9v et min à 4.7,
2. un courant variant de 23 mA, mais plus souvent ~77 mA et des pointes à un peu moins de 90 mA
3. une puissance instantanée entre ~110 mW et ~360 mW. Mais j'ai vu des pointes deux fois plus hautes !
4. Une bonne indication est les 15 mAh après 15 minutes (soit extrapolé à 5 heures avec une 18650 4500 mAh... qui sera mise à mort)

L'unique port analogique A0 est monopolisé pour le senseur.
Il y a moyen de tester la batterie sur un port digital ? J'imagine un pont diviseur dont la valeur sera interprétée par un zéro en-dessous d'une certaine valeur et cela sans consomme trop d'énergie.

Qu'en pensez-vous ?

[VieuxRouquin]

Édit, et j'oubliais de demander presque le principal quel LDO pourrais-je utiliser ?
et 36 mAh après 40 minutes

Bàv,
Pascal

[Jack]

Quel est l'intérêt de faire une mesure toutes les 2 secondes?
A la limite, une mesure par heure peut-être, même si l'humidité de la terre ne doit pas varier en un laps de temps aussi court.

et j'oubliais de demander presque le principal quel LDO pourrais-je utiliser ?

Un AMS1117 3V3 devrait convenir. Vu qu'aucun courant ne sera forrni durant le deep sleep, le régulateur ne va pas dissiper grand chose

[VieuxRouquin]

Oui, il faut vraiment être verbeux ici et ailleurs,

Aucun intérêt à faire des relevés toutes le 2 secondes, sinon pour mesurer le courant

C'est un simple croquis de test.

Je ne sais pas comment faire un quote ici, mais peu importe : AMS1117 3V3 « consomme » 50 mA. Sans vouloir te vexer, ce n'est pas pour rien que je pose la question du LDO
Et même si cet AMS1117 est choisi, je n'ai pas la réponse pour la protection de la batterie

Hum ?

[Jack]

Je ne sais pas comment faire un quote ici, mais peu importe : AMS1117 3V3 « consomme » 50 mA

C'est plutôt 5 mA au repos typiquement, mais c'est vrai que ça reste beaucoup.
En voilà un qui tourne plutôt autour de 10µA (voir fig 5)

[VieuxRouquin]

Merci, je retiens

Mais maintenant, comment protéger la batterie ?

Ce circuit n'a qu'une seule entrée analogique

Peut-on imaginer un pont de 2 grosses résistances qui pourrait passer d'un niveau HIGH à LOW ?
Et puis quoi faire : commencer par des messages sur le MQTT et puis carrément arrêter les mesures ?
Je suis dans l'expectative !
Pour rappel, je n'envoie un message par heure et je vais me limiter à la journée, style 06:00~22:00

[Jack]

Mais maintenant, comment protéger la batterie ?

Je n'ai pas compris de quoi tu veux protéger la batterie. De la décharge?

Ce circuit n'a qu'une seule entrée analogique

Rien n'empêche de commuter plusieurs entrées analogiques en utilisant le même principe que pour celui de l'activation du capteur. Un PMOS pour le capteur et un second pour la mesure de la tension batterie (après un pont diviseur si besoin).

Et puis quoi faire : commencer par des messages sur le MQTT et puis carrément arrêter les mesures ?

Je ne comprends pas non plus. Lors du réveil de l'ESP, tu effectues la mesure, tu publies ensuite le résultat vers ton broker mqtt et tu replonges l'ESP en veille.

[VieuxRouquin]

Pour l'alimentation, je voyais un LDO comme le mcp1703, moins cher.

Une contrindication ?

[Jack]

Non, ça me semble un bon choix.

[VieuxRouquin]

Je te remercie, Jack, de continuer à me donner des conseils, même si j'ai l'impression que je t'enm...

Je n'ai pas compris de quoi tu veux protéger la batterie. De la décharge?

Bin oui. Comme je n'ai pas compris comment 1 des 2 batteries mises en série a lâché !

Rien n'empêche de commuter plusieurs entrées analogiques en utilisant le même principe que pour celui de l'activation du capteur. Un PMOS pour le capteur et un second pour la mesure de la tension batterie (après un pont diviseur si besoin).

Je dois être un rude con, mais je n'ai rien compris. Je ne sais déjà pas ce qu'est un « PMOS »...

[Jack]

Donc, je rectifie mon projet avec une alimentation d'une (ou deux) batterie(s en //) 18650 pour alimenter tout le circuit en 3.3 volts. Mais comment stabiliser ces 3,3 volts tout en protégeant la batterie ?
car le AMS1177 m'en a déjà bousillé deux...

Tu peux faire un petit schéma du branchement des batterie et du régulateur?

Je te remercie, Jack, de continuer à me donner des conseils, même si j'ai l'impression que je t'enm...

Au contraire, je suis moins actif sur le forum depuis quelques temps, mais le sujet m'intéresse.

Je ne sais déjà pas ce qu'est un « PMOS »...

C'est un MOSFET canal P comme Q1 dans mon schéma.

[VieuxRouquin]

Tu peux faire un petit schéma du branchement des batterie et du régulateur?

Bah, rien de compliqué


Les pièces sont en commande, 3 semaines d'attente

[Jack]

A priori, l'AMS1117 n'est pas à l'origine de la "destruction" des batteries. Peut-être ont-elles été trop déchargée.
Il faudrait inclure un BMS. Mais celui-ci risque de consommer pendant la veille.
A la limite, sans BMS, il serait possible de couper l'alimentation si la tension descend au dessous d'un certain seuil. Il faudrait l'intervention d'un spécialiste des batteries, ce que je ne suis pas.

[VieuxRouquin]

En fait, une batterie s'est quasiment complètement déchargée au point de ne plus devenir conductive ! Elles étaient pourtant du même modèle et chargées en même temps. Mais elles avaient chacune une vie différente. C'est pour cela qu'on recommande de ne pas mélanger les piles dans un appareil, c'est comme les maillons d'une chaine.

Le problème du // c'est qu'une batterie peut déverser dans l'autre, moins dérangeant dans le cas de rechargeables !

Quand j'aurais mes composants, j'essaierais d'abord avec une seule batterie. En attendant je vais tester un pont diviseur sur une entrée digitale.

[Jack]

Ii y a quand même un truc qui me turlupine: une batterie présente une tension variant entre 1,2 et 1,5V. En en mettant 2 en série, çà fait en gros 3V, que tu injectes sur l'entrée du régulateur.
Comment peut-il sortir du 5V dans ces conditions? En passant, si tu mets les 2 batteries en //, il n'y aura plus que 1,5V en entrée du régulateur.

[VieuxRouquin]

Ce sont des "classiques" 18650 (noté sur le schéma) 4500 mAh
Tension nominale 3,7 volts, mais 4,2 en pleine charge et 2,75 mini.

Je réfléchis pour le pont diviseur où à 4,2v il ne peut dépasser à la broche Dx 3,3v et sera donc à HIGH, mais qu'il bascule à LOW quand la batterie sera à 3,3v ou un peu moins. Tout cela avec 2 résistances, un côté à 1 Mo, et l'autre à calculer comme par exemple 0,68 Mo. Soit pour un courant maximal (si je me souvient bien de la loi d'Ohm) de 4,2/1680000 = 0,0000025A soit 2,5 µA. Le bon courant insignifiant !

Il faut que je regarde le datasheet du Wemos D1 mini. pour la plage de tensions

J'ai 2 PI, un qui tourne pas mal et que je ne vais plus surcharger, un autre (station méteo) qui n'est productif que 30 secondes toutes les 5 minutes. Je peux donc le mettre à contribution pour écouter le MQTT et enclencher une alarme en cas de problème. Je peux aussi prendre les devants et changer la pile toutes les X semaines. Mais comme elles ont des réactions différentes, il faut que je garde l'alarme.

Qu'en penses-tu ?

[Jack]

Ce sont des "classiques" 18650 (noté sur le schéma) 4500 mAh
Tension nominale 3,7 volts, mais 4,2 en pleine charge et 2,75 mini.

Comme quoi je n'y connais vraiment pas grand chose en accus. Du coup il te faudra 2 accus en série si tu veux pouvoir avoir du 5V.

Je réfléchis pour le pont diviseur où à 4,2v il ne peut dépasser à la broche Dx 3,3v et sera donc à HIGH, mais qu'il bascule à LOW quand la batterie sera à 3,3v ou un peu moins. Tout cela avec 2 résistances, un côté à 1 Mo, et l'autre à calculer comme par exemple 0,68 Mo.

L'entrée analogique d'un 8266 est limitée à 1V. Le Wemos D1 mini possède déjà un diviseur dont les valeurs permettent de passer de 3V3 à 1V. On voit ce pont formé par R1 et R2 à droite sur ce schéma. Il suffira donc de calculer la valeur d'une résistance à mettre en série avec R1 de manière à limiter la tension sur l'entrée ADC de l'ESP8266 à 1V.
De plus je ne saisis pas ce que tu entends par basculement de HIGH à LOW: c'est de l'analogique, dont il n'y a pas que 2 états dans la tension fournie par un pont diviseur de tension.

[VieuxRouquin]

Du coup il te faudra 2 accus en série si tu veux pouvoir avoir du 5V.

C'est pour cela que je vais rester en 3,3v
L'unique ADC (A0) est occupée avec le senseur. C'est pour cela que je cherche du tout ou rien pour la tension de la batterie sur une broche digitale

[VieuxRouquin]

Là, je suis fatigué. Je pourrais refaire une mise à plat demain matin