Hogyan lehet helyesen mérni a vezeték nélküli kommunikációs modulok energiafogyasztását az alacsony energiafogyasztás korában?: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az alacsony energiafogyasztás rendkívül fontos fogalom a tárgyak internetében. A legtöbb IoT csomópontot akkumulátorról kell táplálni. Csak a vezeték nélküli modul energiafogyasztásának helyes mérésével tudjuk pontosan megbecsülni, hogy mennyi elem szükséges az 5 éves akkumulátor-élettartamhoz. Ez a cikk elmagyarázza az Ön számára a részletes mérési módszereket.

A tárgyak internetének számos alkalmazásában a végberendezések általában elemmel működnek, és korlátozott rendelkezésre álló energiával rendelkeznek. Az akkumulátor önkisülése miatt a legrosszabb esetben a tényleges áramfelvétel csak a névleges teljesítmény 70% -a. Például az általánosan használt CR2032 gombelem, egy akkumulátor névleges kapacitása 200mAh, és valójában csak 140mAh használható.

Mivel az akkumulátor teljesítménye annyira korlátozott, fontos csökkenteni a termék áramfogyasztását! Vessünk egy pillantást az általánosan használt módszerekre az energiafogyasztás mérésére. A termék energiafogyasztását csak akkor lehet optimalizálni, ha ezek az energiafogyasztási mérési módszerek világosak.

1. lépés: Először is, az energiafogyasztás mérése

A vezeték nélküli modul energiafogyasztási tesztje elsősorban az áram mérésére szolgál, és itt két különböző nyugalmi és dinamikus áram tesztre oszlik. Ha a modul alvó vagy készenléti állapotban van, mivel az áram nem változik, tartson statikus értéket, nyugalmi áramnak nevezzük. Jelenleg hagyományos multimétert használhatunk a méréshez, csak egy soros multimétert kell csatlakoztatni a tápegységgel, hogy megkapjuk a kívánt mérési értéket, amint az az 1. ábrán látható.

2. lépés:

A modul normál üzemmódjának emissziós áramának mérésekor a teljes áram változó állapotban van a jelátvitelhez szükséges rövid idő miatt. Dinamikus áramnak hívjuk. A multiméter válaszideje lassú, nehéz rögzíteni a változó áramot, ezért nem használhatja a multimétert a méréshez. Az áram megváltoztatásához oszcilloszkópot és árammérőt kell használnia a méréshez. A mérési eredmény a 2. ábrán látható.

3. lépés: Másodszor, az akkumulátor élettartamának kiszámítása

A vezeték nélküli modulok gyakran két üzemmóddal rendelkeznek, az üzemmóddal és az alvó üzemmóddal, amint az az alábbi 3. ábrán látható.

4. lépés:

A fenti adatok az LM400TU termékünkből származnak. A fenti ábra szerint két átviteli csomag közötti átviteli intervallum 1000 ms, és az átlagos áram kiszámítása:

Más szóval, az átlagos áram körülbelül 2,4 mA 1 másodperc alatt. Ha CR2032 tápegységet használ, ideális esetben körülbelül 83 órát, körülbelül 3,5 napot használhat. Mi lenne, ha egy órára hosszabbítanánk a munkaidőt? Hasonlóképpen a fenti képlet alapján kiszámítható, hogy az átlagos áramerősség óránként csak 1,67uA. A CR2032 akkumulátor ugyanaz a része támogatja a berendezés 119, 760 órás, körülbelül 13 éves működését! A fenti két példa összehasonlításából a csomagok küldése és az alvó idő meghosszabbítása közötti időtartam növelése csökkentheti az egész gép energiafogyasztását, így az eszköz tovább dolgozhat. Ez az oka annak, hogy a vezeték nélküli mérőolvasó ipar termékeit általában hosszú ideig használják, mivel naponta csak egyszer küldenek adatokat.

5. lépés: Harmadszor, gyakori áramellátási problémák és okok

A termék alacsony energiafogyasztásának biztosítása érdekében a csomagintervallum -idő növelése mellett a termék, azaz a fent említett Iwork és ISleep jelenlegi fogyasztása is csökken. Normál körülmények között ennek a két értéknek összhangban kell lennie a chip adatlapjával, de ha nem megfelelően használják a felhasználót, problémák merülhetnek fel. A modul kibocsátási áramának tesztelésekor azt tapasztaltuk, hogy az antenna felszerelése nagy hatással volt a teszteredményekre. Antennával történő méréskor a termék árama 120mA, de ha az antennát lecsavarják, a tesztáram közel 150mA -ra emelkedik. Az energiafogyasztási anomáliát ebben az esetben elsősorban a modul RF végének eltérése okozza, ami a belső PA rendellenes működését okozza. Ezért azt javasoljuk, hogy az ügyfelek vizsgálják meg a vezeték nélküli modult.

A korábbi számítások szerint, amikor az átviteli intervallum egyre hosszabb, a munkaáram -ciklus egyre kisebb, és a legnagyobb tényező, amely befolyásolja az egész gép energiafogyasztását, az ISleep. Minél kisebb az ISleep, annál hosszabb lesz a termék élettartama. Ez az érték általában közel áll a chip adatlapjához, de gyakran nagy mennyiségű alvóárammal találkozunk az ügyfelek visszajelzési tesztjében, miért?

Ezt a problémát gyakran az MCU konfigurációja okozza. Egy MCU átlagos MCU energiafogyasztása elérheti az mA szintet. Más szóval, ha véletlenül elmulasztja vagy nem egyezik az IO port állapota, akkor valószínűleg tönkreteszi a korábbi kis fogyasztású konstrukciót. Vegyünk példaként egy kis kísérletet, hogy lássuk, mennyire befolyásolja a probléma.

6. lépés:

A 4. ábra és az 5. ábra vizsgálati folyamatában a vizsgálati objektum ugyanaz a termék, és ugyanaz a konfiguráció a modul alvó üzemmódja, amely nyilvánvalóan látja a teszteredmények közötti különbséget. A 4. ábrán minden IO bemeneti le- vagy felhúzásra van konfigurálva, és a tesztelt áram csak 4,9uA. Az 5. ábrán az IO -k közül csak kettő van lebegő bemenetként konfigurálva, és a teszt eredménye 86,1uA.

Ha a 3. ábra üzemi áramát és időtartamát állandó értéken tartjuk, akkor az átviteli intervallum 1 óra, ami különböző alvóáram -számításokat eredményez. A 4. ábra eredményei szerint az átlagos áramerősség óránként 5,57 uA, az 5. ábra szerint pedig 86,77 uA, ami körülbelül 16 -szoros. Szintén 200mAh CR2032 akkumulátoros tápegységet használva a 4. ábra konfigurációja szerinti termék körülbelül 4 évig képes normálisan működni, és az 5. ábra szerinti konfiguráció szerint ez az eredmény csak körülbelül 3 hónap! Amint a fenti példákból látható, a vezeték nélküli modul használatának maximális kihasználása érdekében a következő tervezési elveket kell követni:

1. Az ügyfelek alkalmazási követelményeinek kielégítése esetén a csomagok küldésének időközét a lehető legnagyobb mértékben meghosszabbítani, és a munkaidő alatt csökkenteni a munkaáramot;

2. Az MCU IO állapotát helyesen kell konfigurálni. A különböző gyártók MCU -i eltérő konfigurációjúak lehetnek. Részletekért tekintse meg a hivatalos adatokat.

Az LM400TU egy kis teljesítményű LoRa magmodul, amelyet a ZLG Zhiyuan Electronics fejlesztett ki. A modul katonai kommunikációs rendszerből származó LoRa modulációs technológiával készült. Egyesíti az egyedülálló spektrumbővítő feldolgozási technológiát, hogy tökéletesen megoldja a kis adatmennyiséget bonyolult környezetben. Az ultra távolsági kommunikáció problémája. A LoRa hálózati átlátszó átviteli modul beágyazja az önszerveződő hálózati átlátható átviteli protokollt, támogatja a felhasználó egygombos önszerveződő hálózatát, és dedikált mérőolvasási protokollt, CLAA protokollt és LoRaWAN protokollt biztosít. A felhasználók közvetlenül fejleszthetnek alkalmazásokat anélkül, hogy sok időt töltenének a protokollal.