乾電池で本当に1年間動作するIoTセンサ ESP8266

大人気ESPマイコンESP32-WROOM-32の旧モデルESP8266を使って、単3アルカリ乾電池3本で動作するIoTセンサを製作し、本当に1年間動作するかどうかを試してみました。検証期間も1年です(2019年4月13日~2020年5月20日)。

今回は、2015年から5年近くにわたって、ESP8266を使ったIoTセンサに取り組んできた最終報告です。

ESP8266で403日(13.2か月)動作した

2019年4月13日~2020年5月20日の403日間(13.2)か月にわたって、本当に動作した。冬季に終了しそうになったが、春が近づくと電圧の上昇がみられた。

計算上、1年動作するといっても、実際に動かしてみると、1年に満たないことがあります。実際、最初は3か月~6か月くらいしか持ちませんでした。

その段階で、トランジスタ技術2016年9月号で「ケチケチ運転術」として紹介。並行して様々なレギュレータやコンデンサで試し、翌2017年に1年動作の目途をつけ、2018年4月に実際に1年間動作する検証を終えました。

ところが、検証を終えた時には、低消費電力動作の中核を担うTOREX製 XC6202P322の販売が終了。しかも、本回路のパーツキットの販売も予定されており、秋月電子通商で販売されている部品の中から代替品を探すことに。

長期間動作を支えるNJU7223F33(新日本無線)

様々な3.3VのLDOタイプのレギュレータを秋月電子で購入し、それぞれの待機電流を測定し、その中からNJU7223F33を選定しました。

レギュレータ最大電流待機時消費電流
XC6202P332150 mA10 uA
NJU7223F33500 mA30 uA
レギュレータXC6202P332で動作期間1年の実績を得ていたが、販売終了となり、代替品としてNJU7223F33を選定した。

下図は、その代替品の案内です。レギュレータの製造が終了し、代替品を使用します。

ブレッドボードで簡単製作

製作方法は、下図または、様々なIoTセンサ機器の製作方法を紹介する書籍「超特急Web接続!ESPマイコン・プログラム全集」をご覧ください。

書籍「超特急Web接続!ESPマイコン・プログラム全集」では、様々なセンサ機器の製作方法を紹介。
電池電圧の変化を計測するために、可変抵抗を追加し、電池電圧をADコンバータへ入力し、電池電圧を計測した。

IoTセンサ用クラウド・サービスAmbientで簡単データ蓄積&グラフ表示

1年間もの実証データを蓄積するのは意外と大変ですが、Ambientを利用すれば、手間をかけずに長期間のデータを保存できます。
(但し、1日あたり3000データ・約30秒に1回まで)

下図は、センシリオン製の温湿度センサSHT31を搭載したIoT温湿度センサの温度値と湿度値、電池電圧値を30分ごとにAmbientへ送信し、グラフ化したときの様子です。

1年間もの実証データを蓄積するのは意外と大変。Ambientを利用すれば、手間をかけずに長期間のデータを保存できる(但し、1日あたり3000データ・約30秒に1回まで)。

参考文献

この実験に役立つ情報を以下に示します。実験が上手く行った際は、ぜひ100本以上のサンプル・プログラムを収録した書籍もお買い求めください。

書籍「超特急Web接続!ESPマイコン・プログラム全集」
https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/47/47041.html

パーツキットの説明書
https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/I/I000315/setsumei.pdf

ソフトウェア(100本以上!)のダウンロード・説明書
https://github.com/bokunimowakaru/esp

筆者サポートサイト
https://bokunimo.net/bokunimowakaru/cq/esp/

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