Meshtastic Anleitung - Wie misst man den Stromverbrauch des Geräts?

📌 Einrichtung und Anforderungen

Die Messung des durchschnittlichen Stromverbrauchs eines Funkgeräts, wie eines Meshtastic ESP32-Knotens, erfordert geeignete Ausrüstung ⚙️ und grundlegende Kenntnisse der Strommessung 📏.

🔌 Leistungsmessgerät

Um den Stromverbrauch genau zu messen, benötigen Sie ein zuverlässiges Leistungsmessgerät. Dies kann ein Labornetzteil ⚡ mit Spannungs- und Stromanzeigen, ein USB-Leistungsmessgerät 💻 oder ähnliche Werkzeuge sein. Wichtig ist, Volt, Ampere oder Watt über die Zeit ⏱️ ablesen zu können. Eine kontinuierliche Überwachung ist unerlässlich – nicht nur Momentanwerte. Stellen Sie sicher, dass Ihr Messgerät empfindlich genug ist, um niedrige Stromstärken zu erfassen, da einige Meshtastic-Knoten nur 0,005A bei 5V 🔋 verbrauchen. Das wichtigste Merkmal ist die Fähigkeit, Amperestunden oder Wattstunden 📊 aufzuzeichnen, was typische Multimeter nicht können.

❓ Was messen wir?

Leistung wird in Watt gemessen ⚡. Um zu berechnen, wie viel Leistung Ihr ESP32-Gerät verbraucht, multiplizieren Sie Volt mit Ampere. Zum Beispiel 5V × 50mA = 250mW (oder 0,25W). Dies stellt den momentanen Stromverbrauch ⏲️ dar, aber Meshtastic-Knoten arbeiten in unterschiedlichen Zuständen – meist Empfang 📡, gelegentlich Senden 📤, was deutlich mehr Strom verbraucht. Daher reicht die Messung nur im Empfangsmodus nicht aus 🚫. Benötigt wird der durchschnittliche Stromverbrauch über die Zeit ⏳, ausgedrückt in Wattstunden. Wenn ein Knoten z. B. 250mW eine Stunde lang verbraucht, sind das über 24 Stunden 6Wh 🔋.

📡 Duty Cycle

Meshtastic-Funkgeräte verbrauchen beim Empfang 📥 weniger Strom und beim Senden 📤 deutlich mehr. Der Duty Cycle definiert den Prozentsatz der Zeit, in der der ESP32-Knoten sendet. Dies kann 5 %, 10 % oder 25 % sein, je nach Anwendungsfall. Statt sich auf Datenblattwerte 📑 zu verlassen, führen Sie einen Echtzeit-Leistungstest über mindestens eine Stunde ⏱️ durch. Längere Tests (2–6 Stunden) liefern genauere Ergebnisse ✅ unter realistischen Meshtastic-Netzwerkbedingungen.

🧪 Testbedingungen

Tests sind einfach, erfordern aber Verständnis dafür, wie sich Meshtastic-Knoten in einem Mesh-Netzwerk verhalten 🌐.

📶 Hintergrund-Netzwerkaktivität

Meshtastic ESP32-Knoten senden regelmäßig Netzwerk-Beacons 🔔 im Hintergrund. Dies sind keine Benutzernachrichten, sondern Signale, die die Anwesenheit des Knotens 📍 und den GPS-Standort 🛰️ anzeigen. Andere Knoten bestätigen diese Beacons 👍. Dieser Basisverkehr umfasst sowohl Empfang als auch Senden und trägt zum Gesamtstromverbrauch 🔋 bei. Obwohl einige Übertragungen reduziert werden können, müssen sie in Ihrer Stromverbrauchsanalyse 📊 berücksichtigt werden.

🛠️ Simulierte Tests

Um den Nachrichtenverkehr zu simulieren, passen Sie an, wie oft der Meshtastic-Knoten GPS-Standortaktualisierungen sendet 📡. Standardintervalle sind 2 Minuten ⏲️ für GPS-fähige Knoten und 15 Minuten für Knoten mit fester Position. Eine Verkürzung dieses Intervalls erhöht die Übertragungsfrequenz 🔄 und den Stromverbrauch ⚡. Sie können dies über die Meshtastic-Mobile-App 📱 oder CLI 💻 anpassen, um realistischen Verkehr während des Tests zu simulieren.

📍 Intervall für die Übertragung der festen Position

Solarbetriebene Basisstationen ☀️ haben oft keine GPS-Module, um Strom zu sparen. In Meshtastic können Sie die festen Koordinaten eines Knotens manuell einstellen 📌. Diese Knoten senden standardmäßig alle 15 Minuten ihren Standort ⏲️. Um häufigere Nachrichten zu simulieren, reduzieren Sie das Intervall auf 3 Minuten (16 Nachrichten/Stunde) oder 1 Minute (56 Nachrichten/Stunde) 🔄.

📝 Beispiel-Testbedingung mit Knoteneinstellungen

• Drei Meshtastic-Knoten im Netzwerk 🌐
• Ein Knoten sendet alle 60 Sekunden den Standort ⏱️ (intelligente Standortbestimmung deaktivieren)
• Testknoten per Bluetooth mit einem Telefon gekoppelt 📱
• Testknoten mit festem GPS-Standort 📍
• Testen Sie die Standortübertragung des Knotens alle 60 Sekunden ⏱️ (intelligente Standortbestimmung deaktivieren)

Starten Sie den Test zu einer runden Zeit ⏰ (z. B. zur vollen Stunde), setzen Sie vorherige Messwerte an Ihrem Stromzähler zurück 🔄 und notieren Sie Start- und Stoppzeiten sowie den gesamten verbrauchten Strom 📊.

📈 Ergebnisse

Ihr Strommessgerät sollte die insgesamt verbrauchte Leistung in Wattstunden ⚡ anzeigen. Teilen Sie diesen Wert durch die Testdauer in Stunden ⏱️, um den durchschnittlichen Stromverbrauch 📊 in Wattstunden oder Milliwattstunden zu erhalten. Bewahren Sie dieses Ergebnis für den nächsten Schritt auf – die Berechnung der Größe der Solarpanels ☀️ für Ihren Meshtastic ESP32-Knoten 📡.

Wenn Ihr Messgerät Amperestunden 🔋 anzeigt, wandeln Sie diese durch Multiplikation mit der Testspannung in Wattstunden um. Zum Beispiel, wenn bei einem 3-Stunden-Test bei 5,1 V das Messgerät 142 mAh anzeigt, beträgt die insgesamt verbrauchte Energie:

5,1 V × 142 mAh = 724,2 mWh ⚡

Teilen Sie durch 3 Stunden, um den durchschnittlichen Verbrauch von 241,4 mW 📊 zu erhalten. Speichern Sie diesen Wert für weitere Berechnungen zur Meshtastic-Batteriegröße 🔋.

📊 Detaillierter Vergleich des Stromverbrauchs und der Batterielaufzeit für Meshtastic-Geräte

Hier ist ein fokussierter Vergleich zwischen dem nRF52840 🔧 und dem ESP32 💻 hinsichtlich Stromverbrauch und erwarteter Batterielaufzeit 🔋 unter Verwendung einer 1000mAh 3,7V Li-Ionen-Batterie für Meshtastic-Anwendungen:

Mit diesen typischen Stromaufnahmen können wir die Meshtastic Akkulaufzeit 🔋 wie folgt schätzen: