Si të matni saktë konsumin e energjisë të moduleve të komunikimit pa tel në epokën e konsumit të ulët të energjisë?: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Konsumi i ulët i energjisë është një koncept jashtëzakonisht i rëndësishëm në Internetin e Gjërave. Shumica e nyjeve IoT duhet të mundësohen nga bateritë. Vetëm duke matur saktë konsumin e energjisë të modulit pa tel mund të vlerësojmë me saktësi se sa bateri nevojitet për jetëgjatësinë e baterisë 5-vjeçare. Ky artikull do të shpjegojë metodat e detajuara të matjes për ju.

Në shumë aplikime të Internetit të Gjërave, pajisjet terminale zakonisht punojnë me bateri dhe kanë fuqi të kufizuar në dispozicion. Për shkak të vetë-shkarkimit të baterisë, përdorimi aktual i energjisë elektrike në rastin më të keq është vetëm rreth 70% e fuqisë nominale. Për shembull, bateria e butonit CR2032 e përdorur zakonisht, kapaciteti nominal i një baterie është 200mAh, dhe në fakt vetëm 140mAh mund të përdoret.

Meqenëse fuqia e baterisë është aq e kufizuar, është e rëndësishme të zvogëloni konsumin e energjisë të produktit! Le të hedhim një vështrim në metodat e zakonshme të matjes së konsumit të energjisë. Vetëm kur këto metoda të matjes së konsumit të energjisë janë të qarta, konsumi i energjisë i produktit mund të optimizohet.

Hapi 1: Së pari, Matja e Konsumit të Energjisë

Testi i konsumit të energjisë të modulit pa tel është kryesisht për të matur rrymën, dhe këtu ndahet në dy teste të ndryshme të rrymës qetësuese dhe rrymës dinamike. Kur moduli është në gjendje gjumi ose gatishmërie, sepse rryma nuk ndryshon, mbani një vlerë statike, ne e quajmë rrymë qetësuese. Në këtë kohë, ne mund të përdorim një multimetër tradicional për të matur, thjesht duhet të lidhim një multimetër në seri me kunjin e furnizimit me energji për të marrë vlerën e kërkuar të matjes, siç tregohet në Figurën 1.

Hapi 2:

Kur matni rrymën e emetimit të modalitetit normal të funksionimit të modulit, rryma totale është në një gjendje ndryshimi për shkak të kohës së shkurtër të kërkuar për transmetimin e sinjalit. Ne e quajmë rrymë dinamike. Koha e reagimit të multimetrit është e ngadaltë, është e vështirë të kapësh rrymën në ndryshim, kështu që nuk mund të përdorësh multimetrin për të matur. Për të ndryshuar rrymën, duhet të përdorni osciloskopin dhe sondën aktuale për të matur. Rezultati i matjes është treguar në Figurën 2.

Hapi 3: Së dyti, Llogaritja e jetëgjatësisë së baterisë

Modulet pa tela shpesh kanë dy mënyra funksionimi, modaliteti i funksionimit dhe mënyra e gjumit, siç tregohet në Figurën 3 më poshtë.

Hapi 4:

Të dhënat e mësipërme vijnë nga produkti ynë LM400TU. Sipas figurës së mësipërme, intervali i transmetimit midis dy paketave të transmetimit është 1000ms, dhe rryma mesatare llogaritet:

Me fjalë të tjera, rryma mesatare është rreth 2.4mA në 1 sekondë. Nëse përdorni një furnizim me energji CR2032, në mënyrë ideale mund të përdorni rreth 83 orë, rreth 3.5 ditë. Po sikur t’i zgjasim orët e punës në një orë? Në mënyrë të ngjashme, mund të llogaritet me formulën e mësipërme se rryma mesatare në orë është vetëm 1.67uA. E njëjta pjesë e baterisë CR2032 mund të mbështesë pajisjet për të punuar 119, 760 orë, rreth 13 vjet! Nga krahasimi i dy shembujve të mësipërm, rritja e intervalit kohor midis dërgimit të paketave dhe zgjatja e kohës së gjumit mund të zvogëlojë konsumin e energjisë të të gjithë makinës, në mënyrë që pajisja të punojë më gjatë. Kjo është arsyeja pse produktet në industrinë e leximit të njehsorëve pa tel përgjithësisht përdoren për një kohë të gjatë sepse ato dërgojnë të dhëna vetëm një herë në ditë.

Hapi 5: Së treti, Problemet dhe Shkaqet e Përbashkëta të Fuqisë

Për të siguruar konsumin e ulët të energjisë të produktit, përveç rritjes së intervalit të paketës, ka edhe një reduktim të konsumit aktual të vetë produktit, domethënë Iwork dhe ISleep të përmendur më lart. Në rrethana normale, këto dy vlera duhet të jenë në përputhje me fletën e të dhënave të çipit, por nëse përdoruesi nuk përdoret siç duhet, mund të ketë probleme. Kur testuam rrymën e emetimit të modulit, zbuluam se instalimi i antenës kishte një ndikim të madh në rezultatet e testit. Kur matni me një antenë, rryma e një produkti është 120mA, por nëse antena fiket, rryma e provës ngrihet në gati 150mA. Anomalia e konsumit të energjisë në këtë rast shkaktohet kryesisht nga mospërputhja e fundit të modulit RF, duke shkaktuar që PA e brendshme të funksionojë në mënyrë jonormale. Prandaj, ne rekomandojmë që klientët të bëjnë testin kur vlerësojnë modulin pa tel.

Në llogaritjet e mëparshme, kur intervali i transmetimit po bëhet gjithnjë e më i gjatë, cikli i punës aktuale i punës po bëhet gjithnjë e më i vogël, dhe faktori më i madh që ndikon në konsumin e energjisë të të gjithë makinës është ISleep. Sa më i vogël të jetë gjumi IS, aq më i gjatë do të jetë jeta e produktit. Kjo vlerë është përgjithësisht afër fletës së të dhënave të çipit, por ne shpesh hasim një sasi të madhe të rrymës së gjumit në testin e reagimit të klientit, pse?

Ky problem shpesh shkaktohet nga konfigurimi i MCU. Konsumi mesatar i energjisë MCU i një MCU të vetme mund të arrijë nivelin mA. Me fjalë të tjera, nëse humbisni ose mospërputhni aksidentalisht gjendjen e një porti IO, ka të ngjarë të shkatërrojë modelin e mëparshëm me fuqi të ulët. Le të marrim një eksperiment të vogël si shembull për të parë se sa ndikon problemi.

Hapi 6:

Në procesin e testimit të Figurës 4 dhe Figurës 5, objekti i provës është i njëjti produkt, dhe i njëjti konfigurim është moduli i gjumit të modulit, i cili padyshim që mund të shohë ndryshimin e rezultateve të testit. Në Figurën 4, të gjithë IO-të janë konfiguruar për tërheqjen ose tërheqjen e hyrjes, dhe rryma e testuar është vetëm 4.9uA. Në Figurën 5, vetëm dy nga IO -të janë konfiguruar si hyrje lundruese, dhe rezultati i testit është 86.1uA.

Nëse rryma e funksionimit dhe kohëzgjatja e Figurës 3 mbahen konstante, intervali i transmetimit është 1 orë, gjë që sjell llogaritjet e ndryshme të rrymës së gjumit. Sipas rezultateve të Fig. 4, rryma mesatare në orë është 5.57 uA, dhe sipas Fig. 5, është 86.77 uA, që është rreth 16 herë. Gjithashtu duke përdorur një furnizim me energji të baterisë 200 mAh CR2032, produkti sipas konfigurimit të Figurës 4, mund të funksionojë normalisht për rreth 4 vjet, dhe sipas konfigurimit të Figurës 5, ky rezultat është vetëm rreth 3 muaj! Siç mund të shihet nga shembujt e mësipërm, parimet e mëposhtme të projektimit duhet të ndiqen për të maksimizuar kohëzgjatjen e përdorimit të modulit pa tel:

1. Me kushtin e plotësimit të kërkesave të aplikimit të klientëve, zgjasni sa më shumë intervalin e dërgimit të paketave dhe zvogëloni rrymën e punës gjatë periudhës së punës;

2. Statusi IO i MCU duhet të jetë i konfiguruar saktë. MCU -të e prodhuesve të ndryshëm mund të kenë konfigurime të ndryshme. Referojuni të dhënave zyrtare për detaje.

LM400TU është një modul thelbësor LoRa me fuqi të ulët i zhvilluar nga ZLG Zhiyuan Electronics. Moduli është projektuar me teknologjinë e modulimit LoRa që rrjedh nga sistemi i komunikimit ushtarak. Ai kombinon teknologjinë unike të zgjerimit të spektrit të përpunimit për të zgjidhur në mënyrë perfekte vëllimin e vogël të të dhënave në një mjedis kompleks. Problemi i komunikimit ultra të gjatë në distancë. Moduli i transmetimit transparent i rrjetit LoRa përfshin protokollin e transmetimit transparent të rrjetit të vetë-organizuar, mbështet rrjetin e vetë-organizimit të një butoni të përdoruesit dhe siguron një protokoll të dedikuar për leximin e njehsorit, protokollin CLAA dhe protokollin LoRaWAN. Përdoruesit mund të zhvillojnë drejtpërdrejt aplikacione pa shpenzuar shumë kohë në protokoll.