Risparmio energetico con NodeMCU – Modem Sleep

Nella realizzazione del software per la stazione meteo (che trovate QUI) mi sono dovuto preoccupare di ridurre al minimo il consumo del NodeMCU per far si che non scaricasse eccessivamente la batteria utilizzata nel mio esperimento, per fare ciò mi sono servito di una pratica funzione chiamata “Modem Sleep” che consente di disattivare temporaneamente il segnale rado della scheda WiFi e di calare drasticamente il consumo totale riducendolo a circa 20mA pur mantenendo attivi gli interrupt e lo scorrimento del codice, vediamo come fare:

NodeMCU (o meglio, la scheda ESP8266…) supporta tre differenti tipologie di risparmio energetico più o meno intense, la prima che osserveremo in questo articolo è il “Modem Sleep” che disattiva solo l’interfaccia radio mantenendo attiva la CPU, poi abbiamo la “Light Sleep” che disattiva il clock della CPU mantenendola ferma per un intervallo prefissato e poi il “Deep Sleep” che disattiva totalmente la CPU fino alla ricezione di un interrupt esterno su un apposito PIN. Entrambe le soluzioni con il maggiore risparmio non ci consentono però di ricevere dati in realtime dalla strumentazione della stazione meteo, opteremo quindi per la prima versione.

Il consumo osservato con il codice in esecuzione e l’interfaccia radio attiva è di circa 80mA con piccoli picchi dovuti alla trasmissione dei dati via MQTT, attivando il Modem Sleep invece scendiamo a 25mA, riattivando il WiFi solo quando realmente necessario.

Vediamo un piccolo codice di esempio:

#include "ESP8266WiFi.h"
#include "WiFiClient.h"

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
}

void loop() {
  WiFi.mode( WIFI_OFF );
  WiFi.forceSleepBegin();
  Serial.println("WiFi is down");
  delay(20000);

  WiFi.forceSleepWake();
  delay(1);
  // Bring up the WiFi connection
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin("XXX", "XXX");

  // Wait until the connection has been confirmed before continuing
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  // Debugging - Output the IP Address of the ESP8266
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  delay(2000);
}

Così facendo al avvio del NodeMCU disattiviamo il WiFi, dopo 20 secondi ci connettiamo, trasferiamo tutti i dati necessari per poi disattivarlo nuovamente. Integrato nel codice della stazione meteo sarà:

if ((now - iotTempUpdateTimestamp) > IOTTEMP_INTERVAL) {
   // Riaccensione WiFi
   risparmio = true;
   WiFi.forceSleepWake();
   delay(1);
   // Bring up the WiFi connection
   WiFi.mode(WIFI_STA);
   WiFi.begin(MySSID, MyWifiPassword);

   while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      delay(100);
   }

   aggiornaTemperatura();
   MQTT_connect();
   iotTempUpdateTimestamp = now;
   FeedTemperatura.publish(temperature);
   FeedUmidita.publish(humidity);
   mqtt.disconnect();
   delay(1000);
   MQTT_connect();
   FeedVento.publish(windavg);
   FeedRaffica.publish(windmax);
   windmax = 0.0;
   mqtt.disconnect();
} else {
   if (risparmio) {
   WiFi.mode(WIFI_OFF);
   WiFi.forceSleepBegin();
   risparmio = false;
}

Osservando lo stato della stazione con un PING vediamo che il WiFi rimane ora attivo per circa 3 secondi ogni 5 minuti (intervallo di aggiornamento dei dati su MQTT), riducendo notevolmente il consumo totale.

 

Per chi volesse approfondire l’argomento vi lascio due link di riferimento:

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