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Energy Consumption Optimization of a Battery-Powered Data Logger System

Basil Estermann (TA)

Titel

Energy Consumption Optimization of a Battery-Powered Data Logger System

Autor/in

Datierung

12.01.2026

Beschreibung

In dieser Arbeit wurde die Energieaufnahme eines batteriebetriebenen Temperatur-
Datenloggers analysiert und optimiert. In der Ausgangskonfiguration betrug die Betriebsdauer
117 Tage, wobei der Mikrocontroller den Grossteil des Verbrauchs verursachte. Das Ziel der
Arbeit war, die Betriebsdauer auf mindestens ein Jahr zu verlängern, ohne die Speisung oder
das Funkprotokoll zu modifizieren. Zu diesem Zweck wurde die Firmware des Systems
überarbeitet und der Ultra-Low-Power-Core des ESP32-S3 sowie die Sequencer-Funktionalität
des externen ADCs MAX11410 genutzt. Zusätzlich wurde im Rahmen des
Optimierungsprozesses der Einfluss von Mess- und Sendeintervallen auf den Stromverbrauch
untersucht. Der mittlere Stromverbrauch konnte von 796 μA auf 141 μA reduziert werden, was
einer Reduktion um den Faktor 5,65 entspricht und mehrjährige Betriebszeiten ermöglicht. Die
Selbstentladung der Batterien ist dabei als begrenzender Faktor zu berücksichtigen.

This thesis analyzed and optimized the energy consumption of a battery-powered
temperature data logger. Prior to this work, the device exhibited an operating time of 117
days, with the majority of the energy consumption caused by to the ESP32-S3 microcontroller.
The objective was to extend the operating time to at least one year without modifying the
power supply or the radio protocol. To achieve this, the system’s firmware was revised, and
the ultra-low-power core of the ESP32-S3 as well as the sequencer functionality of the
external ADC MAX11410 were utilized. Additionally, the influence of measurement and
transmission intervals on current consumption was investigated as part of the optimization
process. The average current consumption was reduced from 796 μA to 141 μA, corresponding
to a reduction by a factor of 5.65, which enables multi-year operation. Battery self-discharge
must be considered as a limiting factor.

Urheberrechtshinweis