Aziz Bench

Calculadora de autonomia de bateria para ESP32 e Arduino

Estime a autonomia de um nó ESP32, Arduino ou nRF que fica em deep sleep (sono profundo) e acorda para medir e transmitir. Comece por uma predefinição e depois substitua os valores pelos que você medir no seu circuito.

Autonomia estimada
6,1meses
≈ 187 dias · despertar a cada 15 min
Corrente média
379 µA
Consumo por dia
9,1 mAh
Despertares por carga
18.000
Perfil de corrente · um ciclo
Microcontrolador e rádio
µA

Só o chip ou o módulo. O regulador e o resto da placa entram nos consumos permanentes.

Ciclo de despertar
Fase ativa · CPU e sensores
mA
ms
Transmissão · rádio ligado
mA
ms
Consumos permanentes
µA
µA

Sensores em standby, LEDs, o divisor usado para ler a bateria. Um divisor de 100k + 100k em uma LiPo carregada consome cerca de 21 µA.

Bateria
mAh
%
%/mês

A parte utilizável é a fração da carga que o seu circuito consegue usar antes que a tensão caia abaixo do mínimo dele.

Para onde vai a carga

    O que melhorar

    Autonomia em função do intervalo de despertar

    A linha tracejada é o teto definido pela corrente de sleep, pelos consumos permanentes e pela autodescarga. Quanto mais você se aproxima dela, menos ajuda aumentar o intervalo.

    Texto simples, pronto para colar em um fórum ou em uma issue.

    O modelo trabalha em mAh e supõe um regulador linear (LDO), em que a corrente tirada da bateria é praticamente igual à do circuito. Com um conversor chaveado, a autonomia real costuma ser melhor. Temperatura e envelhecimento da bateria não são considerados.

    Como a estimativa funciona

    Um nó alimentado por bateria passa quase a vida inteira dormindo. A cada poucos minutos ele acorda, lê os sensores, liga o rádio para enviar os dados e volta a dormir. A autonomia depende da corrente média em um ciclo completo, não dos picos.

    I_média = (I_ativa × t_ativa + I_rádio × t_rádio + I_sleep × t_sleep) / T
              + I_regulador + I_periféricos + I_autodescarga
    
    autonomia = capacidade utilizável / I_média

    A autodescarga é convertida em uma corrente constante equivalente. Uma LiPo de 2.000 mAh que perde cerca de 2% por mês se comporta como uma carga extra de 55 µA, mais de cinco vezes o que um ESP32 consome em deep sleep.

    Com a predefinição inicial (módulo ESP32 avulso, regulador HT7333, LiPo de 2.000 mAh, acordando a cada 15 minutos com 2 segundos de Wi-Fi), a corrente média fica em torno de 379 µA e a bateria dura cerca de 6 meses. O Wi-Fi responde por 70% da carga consumida, então encurtar a conexão é a mudança mais eficaz.

    Correntes típicas em deep sleep

    ChipModoCorrente típica
    ESP32Deep sleep, timer RTC≈ 10 µA
    ESP32-C3Deep sleep≈ 5 µA
    ESP32-S3Deep sleep, timer RTC≈ 8 µA
    ATmega328P (Uno, Nano, Pro Mini)Power-down com watchdog≈ 4 µA
    nRF52840System ON com RTC≈ 2–3 µA
    RP2040 (placa Raspberry Pi Pico)Dormant≈ 0,8 mA

    Valores indicativos só do chip, tirados dos datasheets dos fabricantes, a cerca de 3,3 V e em temperatura ambiente. Uma placa de desenvolvimento soma o consumo do regulador, dos LEDs e do chip USB-serial, muitas vezes centenas de vezes maior.

    Por que uma placa de desenvolvimento ESP32 descarrega a bateria em deep sleep

    O chip ESP32 cai para cerca de 10 µA, mas um DevKit típico continua consumindo vários miliampères. Só o regulador AMS1117 consome cerca de 5 mA de corrente quiescente, o LED de alimentação fica aceso e o chip USB-serial continua alimentado. Com uma LiPo de 2.000 mAh, a autonomia cai de meses para cerca de uma semana.

    Escolha a predefinição “ESP32 DevKit sem modificações” acima para ver a diferença. Para uso com bateria, passe para um módulo avulso ou para uma placa projetada para baixo consumo, com um regulador de baixa corrente quiescente, como o MCP1700 ou o HT7333.

    Perguntas frequentes

    Quanto tempo um ESP32 dura na bateria?

    Depende principalmente de quantas vezes ele acorda e de quanto tempo o Wi-Fi fica ligado. Um módulo ESP32 avulso com um regulador de baixa corrente quiescente, que acorda a cada 15 minutos para cerca de 2 segundos de Wi-Fi, dura uns 6 meses com uma LiPo de 2.000 mAh, e mais de um ano se acordar uma vez por hora. Uma placa de desenvolvimento usada sem modificações dura cerca de uma semana.

    Posso alimentar um ESP32 com uma bateria tipo moeda CR2032?

    Não de forma confiável com Wi-Fi. Os picos de transmissão passam de 200 mA, enquanto uma CR2032 foi feita para cargas de poucos miliampères: a tensão despenca e o chip reinicia. Com baterias tipo moeda, use um chip BLE como o nRF52, ou passe para uma LiPo ou pilhas AA.

    Qual regulador de tensão usar em um ESP32 com bateria?

    Um regulador de baixa queda (LDO) com baixa corrente quiescente, como o MCP1700 (cerca de 1,6 µA) ou o HT7333 (cerca de 4 µA). Confira se a corrente máxima de saída dele aguenta os picos do Wi-Fi e coloque um capacitor de reserva perto do módulo. Evite o AMS1117 que vem em muitas placas: ele consome cerca de 5 mA mesmo sem carga.

    Como medir a corrente em deep sleep?

    Um multímetro em série na escala de µA serve para a corrente de sleep, mas o shunt dele pode derrubar tensão suficiente para reiniciar a placa quando ela acorda. Um power profiler como o PPK2 da Nordic registra o ciclo inteiro, de microampères a centenas de miliampères, e os valores dele podem ir direto para esta calculadora.

    Por que a autodescarga da bateria importa?

    Com intervalos longos entre os despertares, a corrente média fica tão pequena que as perdas da própria bateria passam a dominar. Uma LiPo que perde 2% por mês equivale a cerca de 55 µA em 2.000 mAh. Para durar vários anos, uma pilha primária de lítio Li-SOCl₂ perde cerca de 1% por ano.