Kuidas õigesti mõõta traadita side moodulite energiatarvet madala energiatarbimise ajastul?: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Madal energiatarve on asjade internetis äärmiselt oluline mõiste. Enamik IoT -sõlme peab saama toite patareidest. Ainult juhtmeta mooduli energiatarvet õigesti mõõtes saame täpselt hinnata, kui palju akut on vaja 5-aastase aku kasutusaega. See artikkel selgitab teile üksikasjalikke mõõtmismeetodeid.

Paljudes asjade interneti rakendustes on lõppseadmed tavaliselt patareitoitega ja piiratud võimsusega. Aku isetühjenemise tõttu on tegelik elektrienergia kasutamine halvimal juhul vaid umbes 70% nimivõimsusest. Näiteks tavaliselt kasutatav nupp -aku CR2032, ühe aku nimivõimsus on 200mAh ja tegelikult saab kasutada vaid 140mAh.

Kuna aku võimsus on nii piiratud, on oluline vähendada toote energiatarvet! Vaatame laialdaselt kasutatavaid energiatarbimise mõõtmise meetodeid. Toote energiatarbimist saab optimeerida alles siis, kui need energiatarbimise mõõtmise meetodid on selged.

Samm: esiteks, energiatarbimise mõõtmine

Traadita ühenduse mooduli energiatarbimise test on peamiselt voolu mõõtmiseks ja siin on see jagatud kaheks erinevaks vaikse voolu ja dünaamilise voolu testiks. Kui moodul on unerežiimis või ooterežiimis, kuna vool ei muutu, hoidke staatilist väärtust, nimetame seda puhkevooluks. Praegu saame mõõtmiseks kasutada traditsioonilist multimeetrit, vajaliku mõõtmisväärtuse saamiseks on vaja multimeetrit järjestikku ühendada toitepistikuga, nagu on näidatud joonisel 1.

2. samm:

Mooduli tavapärase töörežiimi emissioonivoolu mõõtmisel on koguvool muutuvas olekus signaali edastamiseks vajaliku lühikese aja tõttu. Me nimetame seda dünaamiliseks vooluks. Multimeetri reageerimisaeg on aeglane, muutuvat voolu on raske tabada, seega ei saa multimeetrit mõõtmiseks kasutada. Voolu muutmiseks peate mõõtmiseks kasutama ostsilloskoopi ja voolusondi. Mõõtmistulemus on näidatud joonisel 2.

3. samm: teiseks aku kestvuse arvutamine

Juhtmeta moodulitel on sageli kaks töörežiimi, töörežiim ja unerežiim, nagu on näidatud alloleval joonisel 3.

4. samm:

Ülaltoodud andmed pärinevad meie LM400TU tootest. Ülaltoodud joonise kohaselt on kahe edastuspaketi vaheline edastusintervall 1000 ms ja keskmine vool arvutatakse:

Teisisõnu, keskmine vool on umbes 2,4 mA 1 sekundi jooksul. Kui kasutate toiteallikat CR2032, saate ideaalis kasutada umbes 83 tundi, umbes 3,5 päeva. Mis siis, kui pikendame oma tööaega ühe tunnini? Sarnaselt saab ülaltoodud valemiga arvutada, et keskmine vool tunnis on ainult 1,67uA. Sama CR2032 aku sektsioon toetab seadmeid töötama 119, 760 tundi, umbes 13 aastat! Ülaltoodud kahe näite võrdlusest võib pakettide saatmise ja puhkeaja pikendamise vahelise ajavahemiku pikendamine vähendada kogu masina energiatarbimist, nii et seade saab kauem töötada. Seetõttu kasutatakse traadita arvesti lugemise tööstuse tooteid tavaliselt pikka aega, kuna need saadavad andmeid ainult üks kord päevas.

Samm 5: Kolmandaks, tavalised vooluprobleemid ja põhjused

Toote väikese energiatarbimise tagamiseks väheneb lisaks pakettide intervalli aja suurendamisele ka toote enda praegune tarbimine, see tähendab eespool mainitud Iwork ja ISleep. Tavaolukorras peaksid need kaks väärtust olema kiibi andmelehega kooskõlas, kuid kui kasutajat ei kasutata õigesti, võib tekkida probleeme. Mooduli emissioonivoolu testides leidsime, et antenni paigaldamisel oli testitulemustele suur mõju. Antenniga mõõtes on toote vool 120mA, kuid kui antenn välja keerata, tõuseb testivool ligi 150mA -ni. Energiatarbimise anomaalia on antud juhul tingitud peamiselt mooduli raadiosagedusliku otsa mittevastavusest, mille tõttu sisemine PA töötab ebanormaalselt. Seetõttu soovitame klientidel traadita ühenduse mooduli hindamisel testi teha.

Varasemates arvutustes, kui ülekandeintervall muutub järjest pikemaks, muutub töövoolu töötsükkel järjest väiksemaks ja suurim tegur, mis mõjutab kogu masina energiatarvet, on ISleep. Mida väiksem on ISleep, seda pikem on toote eluiga. See väärtus on üldiselt kiibi andmelehe lähedal, kuid klientide tagasiside testis puutume sageli kokku suure hulga unevooluga, miks?

Selle probleemi põhjuseks on sageli MCU konfiguratsioon. Ühe MCU keskmine MCU energiatarve võib jõuda mA tasemeni. Teisisõnu, kui teil tekib kogemata mõni IO-pordi olek või see ei sobi, hävitab see tõenäoliselt eelmise väikese energiatarbega disaini. Võtame näitena väikese katse, et näha, kui palju probleem mõjutab.

6. samm:

Joonise 4 ja joonise 5 testimisprotsessis on katseobjekt sama toode ja sama konfiguratsioon on mooduli unerežiim, mis ilmselgelt näeb testitulemuste erinevust. Joonisel 4 on kõik IO-d konfigureeritud sisendite alla- või üles tõmbamiseks ning testitud vool on ainult 4,9 uA. Joonisel 5 on ainult kaks IO -d konfigureeritud ujuva sisendina ja testitulemus on 86,1 uA.

Kui töövoolu ja joonise 3 kestust hoitakse konstantsena, on edastusintervall 1 tund, mis toob kaasa erinevad unevoolu arvutused. Joonise 4 tulemuste kohaselt on keskmine vool tunnis 5,57 uA ja vastavalt joonisele 5 86,77 uA, mis on umbes 16 korda. Kasutades ka 200mAh CR2032 aku toiteallikat, võib joonis 4 konfiguratsioonile vastav toode normaalselt töötada umbes 4 aastat ja vastavalt joonise 5 konfiguratsioonile on see tulemus vaid umbes 3 kuud! Nagu ülaltoodud näidetest nähtub, tuleb juhtmeta mooduli kasutamise kestuse maksimeerimiseks järgida järgmisi disainipõhimõtteid:

1. tingimusel, et klientide rakendusnõuded on täidetud, pikendage pakettide saatmise intervalli nii palju kui võimalik ja vähendage töövoolu tööperioodi jooksul;

2. MCU IO olek peab olema õigesti konfigureeritud. Erinevate tootjate MCU -d võivad olla erineva konfiguratsiooniga. Üksikasjad leiate ametlikest andmetest.

LM400TU on väikese võimsusega LoRa tuumamoodul, mille on välja töötanud ZLG Zhiyuan Electronics. Moodul on loodud sõjalise sidesüsteemi tuletatud LoRa modulatsioonitehnoloogiaga. See ühendab ainulaadse spektrit laiendava töötlemistehnoloogia, et lahendada täiuslikult väike andmemaht keerulises keskkonnas. Ülipikamaa side probleem. LoRa võrgu läbipaistev edastusmoodul hõlmab isekorralduvat võrgu läbipaistvat edastusprotokolli, toetab kasutaja ühe nupuvajutusega iseorganiseeruvat võrku ning pakub spetsiaalset arvesti lugemisprotokolli, CLAA-protokolli ja LoRaWAN-protokolli. Kasutajad saavad rakendusi otse arendada, kulutamata protokollile palju aega.