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# Batteriebetrieb mit Deep Sleep

## Übersicht

Der ESP32 nutzt Deep Sleep für maximale Batterielaufzeit. Das System:
- **Misst alle 5 Minuten** den Füllstand
- **Sendet via LoRaWAN** die Daten
- **Schläft danach** bis zur nächsten Messung
- **Display ist aus** während Deep Sleep

## Stromverbrauch

### Normale Betrieb (ohne Deep Sleep):
- **~80-240 mA** kontinuierlich
- **Batterielaufzeit**: ~1-3 Tage (mit 2000 mAh Akku)

### Mit Deep Sleep:
- **~10 µA** während Sleep (0.01 mA)
- **~100 mA** für 10-30 Sekunden während Messung/Senden
- **Batterielaufzeit**: ~3-6 Monate (mit 2000 mAh Akku)

## Konfiguration

In [src/main.cpp](src/main.cpp) (Zeile 18-20):

```cpp
// Deep Sleep Konfiguration (Batteriebetrieb)
#define SLEEP_INTERVAL 300       // Sleep-Zeit in Sekunden (300 = 5 Minuten)
#define uS_TO_S_FACTOR 1000000   // Umrechnung Mikrosekunden zu Sekunden
```

### SLEEP_INTERVAL anpassen:

| Intervall | Sekunden | Messungen/Tag | Batterielaufzeit (2000mAh) |
|-----------|----------|---------------|---------------------------|
| 1 Minute  | 60       | 1440          | ~1 Monat                  |
| 5 Minuten | 300      | 288           | ~3-6 Monate               |
| 10 Minuten| 600      | 144           | ~6-12 Monate              |
| 30 Minuten| 1800     | 48            | ~1-2 Jahre                |
| 1 Stunde  | 3600     | 24            | ~2-3 Jahre                |

**Beispiele:**
```cpp
#define SLEEP_INTERVAL 60    // 1 Minute
#define SLEEP_INTERVAL 300   // 5 Minuten (Standard)
#define SLEEP_INTERVAL 600   // 10 Minuten
#define SLEEP_INTERVAL 1800  // 30 Minuten
#define SLEEP_INTERVAL 3600  // 1 Stunde
```

## Funktionsweise

### Ablauf:

```
1. ESP32 wacht auf (Timer oder Reset)
   ↓
2. Initialisierung (Display, LoRa, Sensor)
   ↓
3. LoRaWAN Join (nur beim ersten Mal, ~5-10 Sek)
   ↓
4. Sensor-Messung (Distanz → Füllstand)
   ↓
5. Display zeigt Werte (1-2 Sekunden)
   ↓
6. LoRaWAN Daten senden (5-10 Sekunden)
   ↓
7. Display ausschalten
   ↓
8. Deep Sleep (5 Minuten)
   ↓
9. Zurück zu Schritt 1
```

**Gesamtdauer pro Zyklus**: ~10-30 Sekunden Wachzeit

## RTC Memory (Persistenter Speicher)

Der ESP32 behält folgende Variablen im Deep Sleep:

```cpp
RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;        // Zählt Aufwach-Zyklen
RTC_DATA_ATTR bool joinedNetwork = false; // LoRaWAN Join-Status
```

**Warum wichtig?**
- LoRaWAN Join muss nur **einmal** erfolgen (spart Zeit & Energie)
- Boot-Zähler zeigt wie oft ESP32 aufgewacht ist

## Serial Monitor Ausgabe

### Beim ersten Start:
```
=== ESP32 aufgewacht ===
Boot-Nummer: 1
Erster Start oder Reset
Starte LoRaWAN...
Beitritt läuft...
Netzwerkbeitritt erfolgreich
--- Messung ---
Distanz: 135.2 cm
Füllhöhe: 38.8 cm
Füllstand: 24.2 %
LoRa Payload (Hex): 05 48 01 84 00 f2
Nachricht übertragen.
Daten gesendet, bereite Deep Sleep vor...
=== Deep Sleep aktivieren ===
Schlafdauer: 300 Sekunden (5 Minuten)
Gehe in Deep Sleep...
```

### Nach 5 Minuten (nächster Zyklus):
```
=== ESP32 aufgewacht ===
Boot-Nummer: 2
Aufgewacht durch Timer (5 Minuten vergangen)
Starte LoRaWAN...
--- Messung ---
Distanz: 136.1 cm
Füllhöhe: 37.9 cm
Füllstand: 23.7 %
LoRa Payload (Hex): 05 51 01 7b 00 ed
Nachricht übertragen.
Daten gesendet, bereite Deep Sleep vor...
=== Deep Sleep aktivieren ===
Schlafdauer: 300 Sekunden (5 Minuten)
Gehe in Deep Sleep...
```

## Display-Verhalten

### Während Messung (10-30 Sekunden):
- Display zeigt Füllstand in großen Zahlen
- Zeigt Füllhöhe und Distanz
- iotwave.de Header

### Während Deep Sleep (5 Minuten):
- **Display komplett aus** (0 mA Stromverbrauch)
- Display-Controller im Standby-Modus

## LoRaWAN-Besonderheiten

### Join-Verhalten:
- **Erster Boot**: LoRaWAN OTAA Join (~5-10 Sekunden)
- **Weitere Boots**: Join wird übersprungen (Session bleibt erhalten)

**WICHTIG bei LoRaWAN:**
- Nach jedem Deep Sleep muss das Gerät erneut joinen
- LMIC-Bibliothek speichert Session **nicht** im RTC Memory
- **Lösung**: Bei jedem Boot wird `LMIC_startJoining()` aufgerufen

## Batterie-Empfehlungen

### Batterietypen:
1. **LiPo Akku (empfohlen)**
   - 3.7V, 2000-6000 mAh
   - Mit Schutzschaltung
   - Wiederaufladbar via USB

2. **18650 Lithium-Zelle**
   - 3.7V, 2500-3500 mAh
   - Mit Battery Shield/Holder

3. **Alkaline AA (4× 1.5V = 6V)**
   - Mit Spannungsregler auf 5V
   - Nicht wiederaufladbar

### Laufzeit-Rechnung:

**Beispiel**: 2000 mAh Akku, 5 Minuten Intervall

```
Wachzeit pro Zyklus: 20 Sekunden
Sleep pro Zyklus: 300 Sekunden

Stromverbrauch Wach: 100 mA × 20s = 0.56 mAh
Stromverbrauch Sleep: 0.01 mA × 300s = 0.0008 mAh

Pro Zyklus: ~0.56 mAh
Zyklen pro Tag: 288 (alle 5 Min)
Verbrauch pro Tag: 288 × 0.56 = ~160 mAh

Batterielaufzeit: 2000 mAh / 160 mAh/Tag = 12.5 Tage
```

**Mit niedrigerem Intervall (z.B. 30 Min):**
```
Zyklen pro Tag: 48
Verbrauch pro Tag: 48 × 0.56 = ~27 mAh
Batterielaufzeit: 2000 mAh / 27 mAh/Tag = 74 Tage (~2.5 Monate)
```

## Zusätzliche Optimierungen (Optional)

### 1. Display komplett deaktivieren
Falls Display nicht benötigt wird:

```cpp
// In setup() auskommentieren:
// display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

// In do_send() Display-Code auskommentieren
```

**Einsparung**: ~10-20 mAh pro Tag

### 2. Längere Sleep-Intervalle
Passen Sie `SLEEP_INTERVAL` an:

```cpp
#define SLEEP_INTERVAL 1800  // 30 Minuten statt 5
```

### 3. Deaktiviere Debug-Ausgaben
Entfernen Sie Serial.print() Aufrufe (spart minimal Strom)

## Troubleshooting

### Problem: ESP32 wacht nicht auf

**Lösung 1**: Reset-Button drücken
**Lösung 2**: USB neu verbinden
**Lösung 3**: Batterie-Spannung prüfen (>3.0V nötig)

### Problem: LoRaWAN sendet nicht mehr

**Ursache**: Join-Session verloren nach Deep Sleep

**Lösung**: Code joint automatisch bei jedem Boot neu

### Problem: Display bleibt schwarz

**Normal**: Display ist im Deep Sleep aus

**Falls nach Wakeup noch aus**: Reset drücken

### Problem: Batterie hält nicht so lange

**Mögliche Ursachen**:
1. Batterie-Kapazität zu niedrig gewählt
2. SLEEP_INTERVAL zu kurz eingestellt
3. Andere Verbraucher am ESP32 (LEDs, etc.)
4. LoRaWAN Join dauert zu lange (schlechter Empfang)

**Lösungen**:
- Größeren Akku verwenden
- SLEEP_INTERVAL erhöhen
- LEDs entfernen/deaktivieren
- Gateway näher platzieren

## ChirpStack/TTN Anzeige

ChirpStack zeigt:
- **Letzte Messung**: Vor X Minuten
- **Uplink Interval**: Alle 5 Minuten (bzw. SLEEP_INTERVAL)
- **Frame Counter**: Zählt hoch bei jedem Boot

## Wichtige Hinweise

⚠️ **WICHTIG bei Deep Sleep:**

1. **Serial Monitor zeigt nichts** während Sleep
   - Normal! ESP32 ist aus

2. **USB-Verbindung bleibt aktiv**
   - ESP32 kann trotzdem mit Batterie laufen

3. **Beim Debuggen** (Serial Monitor):
   - Nach Upload: ESP32 startet automatisch
   - Nach Deep Sleep: Kurz aufwachen, dann wieder Sleep

4. **Upload während Sleep nicht möglich**
   - Drücke Reset-Button vor Upload
   - Oder warte bis ESP32 aufwacht

## Weitere Optimierungen

Wenn noch längere Laufzeit gewünscht:

1. **Sensor Power Management**
   - HC-SR04 VCC an GPIO schalten
   - Nur bei Messung einschalten

2. **LoRa Power Amplifier deaktivieren**
   - TX Power reduzieren (falls Gateway nah)

3. **CPU-Frequenz reduzieren**
   - 80 MHz statt 240 MHz (in platformio.ini)

Benötigen Sie weitere Optimierungen?