როგორ სწორად გავზომოთ უკაბელო საკომუნიკაციო მოდულების ენერგიის მოხმარება დაბალი ენერგიის მოხმარების ხანაში?: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ენერგიის დაბალი მოხმარება ძალზედ მნიშვნელოვანი კონცეფციაა ნივთების ინტერნეტში. IoT კვანძების უმეტესობა უნდა იკვებებოდეს ბატარეებით. მხოლოდ უკაბელო მოდულის ენერგიის მოხმარების სწორად გაზომვით ჩვენ შეგვიძლია ზუსტად შევაფასოთ რამდენი ბატარეაა საჭირო 5 წლიანი ბატარეისთვის. ეს სტატია აგიხსნით გაზომვის დეტალურ მეთოდებს თქვენთვის.

ნივთების ინტერნეტის ბევრ პროგრამაში ტერმინალური მოწყობილობები, როგორც წესი, იკვებება ბატარეით და აქვთ შეზღუდული ენერგია. ბატარეის თვითგამორკვევის გამო, ელექტროენერგიის ფაქტობრივი გამოყენება უარეს შემთხვევაში არის ნომინალური სიმძლავრის მხოლოდ 70%. მაგალითად, ჩვეულებრივ გამოყენებული CR2032 ღილაკის ბატარეა, ერთი ბატარეის ნომინალური სიმძლავრეა 200 mAh და რეალურად მხოლოდ 140 mAh გამოყენება შესაძლებელია.

ვინაიდან ბატარეის სიმძლავრე ძალიან შეზღუდულია, მნიშვნელოვანია პროდუქტის ენერგიის მოხმარების შემცირება! მოდით შევხედოთ ენერგიის მოხმარების გაზომვის ჩვეულებრივ გამოყენებულ მეთოდებს. მხოლოდ მაშინ, როდესაც ენერგიის მოხმარების გაზომვის ეს მეთოდები ნათელია, პროდუქტის ენერგომოხმარების ოპტიმიზაცია შესაძლებელია.

ნაბიჯი 1: პირველი, ენერგიის მოხმარების გაზომვა

უკაბელო მოდულის ენერგიის მოხმარების ტესტი ძირითადად დენის გაზომვაა და აქ იყოფა წყნარი დენისა და დინამიური დენის ორ განსხვავებულ ტესტად. როდესაც მოდული ძილის ან ლოდინის მდგომარეობაშია, რადგან დენი არ იცვლება, შეინარჩუნეთ სტატიკური მნიშვნელობა, ჩვენ მას ვუწოდებთ წყნარ დენს. ამ დროს, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ტრადიციული მულტიმეტრი გაზომვისთვის, უბრალოდ საჭიროა მულტიმეტრის სერიული დაკავშირება კვების ბლოკთან, რათა მივიღოთ საჭირო გაზომვის მნიშვნელობა, როგორც ეს მოცემულია ფიგურაში 1.

ნაბიჯი 2:

მოდულის ნორმალური მუშაობის რეჟიმის ემისიის დენის გაზომვისას, მთლიანი დენი იცვლება სიგნალის გადაცემისათვის საჭირო მოკლე დროის გამო. ჩვენ მას დინამიურ მიმდინარეობას ვუწოდებთ. მულტიმეტრის რეაგირების დრო ნელია, ძნელია ცვალებადი დენის აღება, ასე რომ თქვენ არ შეგიძლიათ გამოიყენოთ მულტიმეტრი საზომი. დენის შესაცვლელად, თქვენ უნდა გამოიყენოთ ოსცილოსკოპი და მიმდინარე ზონდი გაზომვისთვის. გაზომვის შედეგი ნაჩვენებია სურათ 2 -ში.

ნაბიჯი 3: მეორე, ბატარეის გაანგარიშება

უკაბელო მოდულებს ხშირად აქვთ მუშაობის ორი რეჟიმი, მუშაობის რეჟიმი და ძილის რეჟიმი, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ სურათ 3 -ში.

ნაბიჯი 4:

ზემოთ მოყვანილი მონაცემები ჩვენი LM400TU პროდუქტია. ზემოთ მოყვანილი ფიგურის თანახმად, გადაცემის ინტერვალი ორ გადამცემ პაკეტს შორის არის 1000ms, ხოლო საშუალო დენი გამოითვლება:

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, საშუალო დენი არის დაახლოებით 2.4 mA 1 წამში. თუ თქვენ იყენებთ CR2032 კვების ბლოკს, იდეალურად შეგიძლიათ გამოიყენოთ დაახლოებით 83 საათი, დაახლოებით 3.5 დღე. რა მოხდება, თუ გავამრავლებთ ჩვენს სამუშაო საათებს ერთ საათამდე? ანალოგიურად, შეიძლება გამოითვალოს ზემოაღნიშნული ფორმულით, რომ საათში საშუალო დენი არის მხოლოდ 1.67uA. CR2032 ბატარეის ერთსა და იმავე განყოფილებას შეუძლია აღჭურვილობის მხარდაჭერა 119, 760 საათის განმავლობაში, დაახლოებით 13 წლის განმავლობაში! ზემოაღნიშნული ორი მაგალითის შედარებიდან, პაკეტების გაგზავნას შორის დროის ინტერვალის გაზრდას და ძილის დროის გახანგრძლივებას შეუძლია შეამციროს მთლიანი აპარატის ენერგიის მოხმარება, ასე რომ მოწყობილობას შეუძლია უფრო დიდხანს იმუშაოს. ამიტომაა, რომ უკაბელო მრიცხველების კითხვის ინდუსტრიის პროდუქტები ზოგადად გამოიყენება დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან ისინი აგზავნიან მონაცემებს მხოლოდ დღეში ერთხელ.

ნაბიჯი 5: მესამე, საერთო კვების პრობლემები და მიზეზები

პროდუქტის დაბალი ენერგიის მოხმარების უზრუნველსაყოფად, პაკეტის ინტერვალის გაზრდის გარდა, ასევე მცირდება თავად პროდუქტის ამჟამინდელი მოხმარება, ანუ ზემოთ ნახსენები სამუშაო და ISleep. ნორმალურ პირობებში, ეს ორი მნიშვნელობა უნდა შეესაბამებოდეს ჩიპების მონაცემების ფურცელს, მაგრამ თუ მომხმარებელი არ გამოიყენება სწორად, შეიძლება წარმოიშვას პრობლემები. როდესაც მოდულის გამოსხივების დენი გამოვცადეთ, აღმოვაჩინეთ, რომ ანტენის დაყენებამ დიდი გავლენა მოახდინა ტესტის შედეგებზე. ანტენის გაზომვისას პროდუქტის დენი არის 120mA, მაგრამ თუ ანტენა გამორთულია, საცდელი დენი თითქმის 150mA- მდე იზრდება. ენერგიის მოხმარების ანომალია ამ შემთხვევაში ძირითადად გამოწვეულია მოდულის RF- ის ბოლოს შეუსაბამობით, რის გამოც შიდა PA არანორმალურად მუშაობს. ამიტომ, ჩვენ გირჩევთ მომხმარებელს ჩააბარონ ტესტი უკაბელო მოდულის შეფასებისას.

წინა გამოთვლებით, როდესაც გადაცემის ინტერვალი უფრო და უფრო გრძელი ხდება, სამუშაო მიმდინარე სამუშაო ციკლი სულ უფრო და უფრო მცირდება და ყველაზე დიდი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს მთელი აპარატის ენერგიის მოხმარებაზე, არის ძილი. რაც უფრო მცირეა IS ძილი, მით უფრო გრძელი იქნება პროდუქტის სიცოცხლე. ეს მნიშვნელობა ზოგადად ახლოს არის ჩიპების მონაცემებთან, მაგრამ ჩვენ ხშირად ვხვდებით ძილის დიდ რაოდენობას მომხმარებლის გამოხმაურების ტესტში, რატომ?

ეს პრობლემა ხშირად გამოწვეულია MCU კონფიგურაციით. საშუალო MCU ენერგიის მოხმარება ერთი MCU– ს შეუძლია მიაღწიოს mA დონეს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ თქვენ შემთხვევით გამოტოვებთ ან შეუსაბამობთ IO პორტის მდგომარეობას, სავარაუდოა, რომ გაანადგურებს წინა დაბალი სიმძლავრის დიზაინს. მოდით ავიღოთ მცირე ექსპერიმენტი, როგორც მაგალითი, რომ ნახოთ რამდენად აისახება პრობლემა.

ნაბიჯი 6:

მე -4 და მე -5 სურათების ტესტირების პროცესში ტესტის ობიექტი ერთი და იგივე პროდუქტია და იგივე კონფიგურაციაა მოდულის ძილის რეჟიმი, რომელსაც აშკარად შეუძლია დაინახოს ტესტის შედეგების განსხვავება. ფიგურა 4-ში ყველა IO კონფიგურებულია შეყვანის დასაწევად ან დასაწევად, ხოლო შემოწმებული დენი არის მხოლოდ 4.9uA. ფიგურა 5 -ში მხოლოდ IO– ებია კონფიგურირებული მცურავი შეყვანის სახით, ხოლო ტესტის შედეგია 86.1uA.

თუ ფიგურა 3 -ის საოპერაციო დენი და ხანგრძლივობა შენარჩუნებულია მუდმივი, გადაცემის ინტერვალი არის 1 საათი, რაც იწვევს ძილის მიმდინარეობის სხვადასხვა გამოთვლებს. მე -4 ნახატის შედეგების მიხედვით, საშუალო დენი საათში არის 5.57 uA, ხოლო ნახ.5 -ის მიხედვით, ეს არის 86.77 uA, რაც დაახლოებით 16 -ჯერ. ასევე 200 mAh CR2032 ბატარეის დენის წყაროს გამოყენებით, პროდუქტი მე –4 ფიგურის კონფიგურაციის მიხედვით, შეუძლია ნორმალურად იმუშაოს დაახლოებით 4 წლის განმავლობაში, ხოლო ფიგურა 5 – ის კონფიგურაციის მიხედვით, ეს შედეგი მხოლოდ 3 თვეა! როგორც ზემოთ მოყვანილი მაგალითებიდან ჩანს, უკაბელო მოდულის გამოყენების ხანგრძლივობის მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით უნდა დაიცვან დიზაინის შემდეგი პრინციპები:

1. მომხმარებელთა განაცხადის მოთხოვნების დაკმაყოფილების პირობით, მაქსიმალურად გაზარდეთ პაკეტების გაგზავნის ინტერვალი და შეამცირეთ სამუშაო მიმდინარეობა სამუშაო პერიოდში;

2. MCU– ს IO სტატუსი სწორად უნდა იყოს კონფიგურირებული. სხვადასხვა მწარმოებლის MCU– ს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული კონფიგურაცია. დეტალებისთვის მიმართეთ ოფიციალურ მონაცემებს.

LM400TU არის დაბალი სიმძლავრის LoRa ძირითადი მოდული, რომელიც შემუშავებულია ZLG Zhiyuan Electronics– ის მიერ. მოდული შექმნილია LoRa მოდულაციის ტექნოლოგიით, რომელიც მიიღება სამხედრო საკომუნიკაციო სისტემიდან. იგი აერთიანებს დამუშავების უნიკალურ სპექტრს ტექნოლოგიის სრულყოფილად გადაჭრის მცირე მოცულობის რთულ გარემოში. ულტრა საქალაქთაშორისო კომუნიკაციის პრობლემა. LoRa ქსელის გამჭვირვალე გადაცემის მოდული აერთიანებს თვითორგანიზებულ ქსელს გამჭვირვალე გადაცემის პროტოკოლს, მხარს უჭერს მომხმარებლის ერთი ღილაკის თვითორგანიზებულ ქსელს და უზრუნველყოფს ერთეულის მკითხველთა პროტოკოლს, CLAA პროტოკოლს და LoRaWAN პროტოკოლს. მომხმარებლებს შეუძლიათ პირდაპირ შეიმუშაონ პროგრამები პროტოკოლზე დიდი დროის დახარჯვის გარეშე.