Kaip teisingai išmatuoti belaidžio ryšio modulių energijos suvartojimą mažos energijos suvartojimo laikais?: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Mažas energijos suvartojimas yra labai svarbi daiktų interneto sąvoka. Dauguma daiktų interneto mazgų turi būti maitinami baterijomis. Tik teisingai išmatuodami belaidžio modulio energijos suvartojimą galime tiksliai įvertinti, kiek baterijos reikia 5 metų baterijos veikimo laikui. Šis straipsnis jums paaiškins išsamius matavimo metodus.

Daugelyje daiktų interneto programų galiniai įrenginiai paprastai maitinami baterijomis ir turi ribotą energijos kiekį. Dėl savaiminio akumuliatoriaus išsikrovimo faktinis elektros energijos suvartojimas blogiausiu atveju sudaro tik apie 70% vardinės galios. Pavyzdžiui, dažniausiai naudojama CR2032 mygtukų baterija, vienos baterijos nominali talpa yra 200 mAh, o iš tikrųjų galima naudoti tik 140 mAh.

Kadangi akumuliatoriaus energija yra tokia ribota, svarbu sumažinti gaminio energijos suvartojimą! Pažvelkime į dažniausiai naudojamus energijos suvartojimo matavimo metodus. Tik tada, kai šie energijos suvartojimo matavimo metodai yra aiškūs, galima optimizuoti produkto energijos suvartojimą.

1 žingsnis: Pirma, energijos suvartojimo matavimas

Belaidžio modulio energijos suvartojimo bandymas daugiausia skirtas srovei matuoti, ir čia yra padalintas į du skirtingus ramybės ir dinaminės srovės testus. Kai modulis yra miego ar budėjimo būsenoje, nes srovė nesikeičia, išlaikykite statinę vertę, mes ją vadiname ramybės srove. Šiuo metu matavimui galime naudoti tradicinį multimetrą, tiesiog reikia nuosekliai prijungti multimetrą prie maitinimo kaiščio, kad gautume reikiamą matavimo vertę, kaip parodyta 1 paveiksle.

2 žingsnis:

Matuojant įprasto modulio veikimo režimo emisijos srovę, visa srovė pasikeičia dėl trumpo signalo perdavimo laiko. Mes tai vadiname dinamine srove. Multimetro atsako laikas yra lėtas, sunku fiksuoti kintančią srovę, todėl negalite naudoti multimetro matuoti. Norėdami pakeisti srovę, matavimui turite naudoti osciloskopą ir srovės zondą. Matavimo rezultatas parodytas 2 paveiksle.

3 žingsnis: Antra, akumuliatoriaus veikimo laiko apskaičiavimas

Belaidžiai moduliai dažnai turi du veikimo režimus, darbo režimą ir miego režimą, kaip parodyta 3 paveiksle.

4 žingsnis:

Aukščiau pateikti duomenys yra iš mūsų LM400TU produkto. Remiantis aukščiau esančiu paveikslu, perdavimo intervalas tarp dviejų perdavimo paketų yra 1000 ms, o vidutinė srovė apskaičiuojama:

Kitaip tariant, vidutinė srovė yra apie 2,4 mA per 1 sekundę. Jei naudojate maitinimo šaltinį CR2032, idealiai galite naudoti apie 83 valandas, maždaug 3,5 dienos. O kas, jei pratęsime savo darbo laiką iki vienos valandos? Panašiai pagal aukščiau pateiktą formulę galima apskaičiuoti, kad vidutinė srovė per valandą yra tik 1,67uA. Ta pati CR2032 baterijos dalis gali palaikyti įrangą, kad ji veiktų 119, 760 valandų, maždaug 13 metų! Palyginus du aukščiau pateiktus pavyzdžius, padidinus laiko tarpą tarp paketų siuntimo ir užmigdymo laiko prailginimą, gali sumažėti visos mašinos energijos sąnaudos, todėl prietaisas gali veikti ilgiau. Štai kodėl belaidžio skaitiklių skaitymo pramonės produktai paprastai naudojami ilgą laiką, nes jie siunčia duomenis tik vieną kartą per dieną.

5 veiksmas: trečia, bendros energijos problemos ir priežastys

Siekiant užtikrinti mažas gaminio energijos sąnaudas, be to, kad padidinamas paketų intervalo laikas, taip pat sumažėja dabartinis paties produkto, ty aukščiau paminėtų „Iwork“ir „ISleep“, suvartojimas. Įprastomis aplinkybėmis šios dvi vertės turėtų atitikti mikroschemos duomenų lapą, tačiau jei vartotojas netinkamai naudojamas, gali kilti problemų. Kai išbandėme modulio emisijos srovę, mes nustatėme, kad antenos montavimas padarė didelę įtaką bandymo rezultatams. Matuojant su antena, produkto srovė yra 120 mA, tačiau, jei antena yra atsukta, bandymo srovė padidėja iki beveik 150 mA. Energijos vartojimo anomaliją šiuo atveju daugiausia lemia modulio RF galo neatitikimas, dėl kurio vidinis PA veikia nenormaliai. Todėl rekomenduojame klientams atlikti bandymą, kai vertinamas belaidis modulis.

Ankstesniais skaičiavimais, kai perdavimo intervalas vis ilgėja, darbinis srovės darbo ciklas vis mažėja, o didžiausias veiksnys, turintis įtakos visos mašinos energijos suvartojimui, yra „ISleep“. Kuo mažesnis „ISleep“, tuo ilgesnis gaminio tarnavimo laikas. Ši vertė paprastai yra artima mikroschemos duomenų lapui, tačiau dažnai susiduriame su dideliu miego srovės kiekiu atliekant klientų atsiliepimų testą, kodėl?

Šią problemą dažnai sukelia MCU konfigūracija. Vidutinis vieno MCU energijos suvartojimas gali pasiekti mA lygį. Kitaip tariant, jei netyčia praleisite arba neatitiksite IO prievado būsenos, tai greičiausiai sunaikins ankstesnį mažos galios dizainą. Paimkime nedidelį eksperimentą kaip pavyzdį, kad pamatytume, kiek problema veikia.

6 žingsnis:

4 ir 5 paveikslų bandymo procese bandymo objektas yra tas pats produktas, o ta pati konfigūracija yra modulio miego režimas, kuris akivaizdžiai gali matyti bandymų rezultatų skirtumą. 4 paveiksle visi IO yra sukonfigūruoti taip, kad įvestis būtų atitraukta arba ištraukta, o išbandyta srovė yra tik 4,9 uA. 5 paveiksle tik du IO yra sukonfigūruoti kaip plaukiojantys įėjimai, o bandymo rezultatas yra 86,1 uA.

Jei darbinė srovė ir 3 paveikslo trukmė yra pastovi, perdavimo intervalas yra 1 valanda, o tai reiškia skirtingus miego srovės skaičiavimus. Pagal 4 pav. Rezultatus vidutinė srovė per valandą yra 5,57 uA, o pagal 5 pav. - 86,77 uA, tai yra apie 16 kartų. Taip pat naudojant 200 mAh CR2032 maitinimo šaltinį, produktas pagal 4 paveikslo konfigūraciją gali normaliai veikti maždaug 4 metus, o pagal 5 paveikslo konfigūraciją šis rezultatas yra tik apie 3 mėnesius! Kaip matyti iš aukščiau pateiktų pavyzdžių, norint maksimaliai padidinti belaidžio modulio naudojimo trukmę, reikia laikytis šių projektavimo principų:

1. Atsižvelgdami į klientų taikymo reikalavimus, kiek įmanoma prailginkite paketų siuntimo intervalą ir sumažinkite darbinę srovę darbo laikotarpiu;

2. MCU IO būsena turi būti tinkamai sukonfigūruota. Skirtingų gamintojų MCU gali būti skirtingos konfigūracijos. Išsamesnės informacijos ieškokite oficialiuose duomenyse.

LM400TU yra mažos galios „LoRa“pagrindinis modulis, sukurtas „ZLG Zhiyuan Electronics“. Modulis sukurtas naudojant LoRa moduliavimo technologiją, gautą iš karinės komunikacijos sistemos. Jis sujungia unikalią spektro išplėtimo apdorojimo technologiją, kad puikiai išspręstų nedidelį duomenų kiekį sudėtingoje aplinkoje. Itin tolimojo ryšio problema. „LoRa“tinklo skaidrus perdavimo modulis įterpia savaime besireguliuojančio tinklo skaidraus perdavimo protokolą, palaiko vieno mygtuko mygtuko savarankiškai besireguliuojantį vartotojo tinklą ir pateikia specialų skaitiklių skaitymo protokolą, CLAA protokolą ir „LoRaWAN“protokolą. Vartotojai gali tiesiogiai kurti programas, nepraleisdami daug laiko protokolui.