Цахилгаан бага зарцуулдаг эрин үеийн утасгүй холбооны модулийн эрчим хүчний хэрэглээг хэрхэн зөв хэмжих вэ?: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Цахилгаан бага зарцуулалт нь юмсын интернэт дэх туйлын чухал ойлголт юм. Ихэнх IoT зангилаа нь батерейгаар тэжээгддэг байх шаардлагатай. Зөвхөн утасгүй модулийн эрчим хүчний хэрэглээг зөв хэмжсэнээр бид 5 жилийн батерейны батерейнд хэр их хэмжээний батерей шаардагдахыг нарийн тооцоолж чадна. Энэхүү нийтлэлд танд хэмжих нарийвчилсан аргуудыг тайлбарлах болно.

Юмсын интернетийн олон хэрэглээнд терминал төхөөрөмжүүд ихэвчлэн батерейгаар ажилладаг бөгөөд хязгаарлагдмал хүчин чадалтай байдаг. Батерейг өөрөө цэнэггүй болгодог тул хамгийн муу тохиолдолд цахилгаан эрчим хүчний бодит хэрэглээ нь нэрлэсэн чадлын 70 орчим хувийг эзэлдэг. Жишээлбэл, түгээмэл хэрэглэгддэг CR2032 товчлуурын батерей, нэг батерейны нэрлэсэн хүчин чадал нь 200 мАч бөгөөд үнэндээ ердөө 140 мАч ашиглах боломжтой.

Батерейны хүчин чадал маш хязгаарлагдмал тул бүтээгдэхүүний эрчим хүчний хэрэглээг багасгах нь чухал юм! Эрчим хүчний хэрэглээг хэмжих түгээмэл хэрэглэгддэг аргуудыг авч үзье. Зөвхөн эрчим хүчний хэрэглээг хэмжих эдгээр аргууд тодорхой болсон тохиолдолд л бүтээгдэхүүний эрчим хүчний хэрэглээг оновчтой болгож чадна.

Алхам 1: Нэгдүгээрт, эрчим хүчний хэрэглээний хэмжилт

Утасгүй модулийн эрчим хүчний хэрэглээний туршилтыг ихэвчлэн гүйдлийг хэмжих зориулалттай бөгөөд энд нам гүм ба динамик гүйдлийн хоёр өөр туршилтанд хуваагддаг. Модуль нь унтах эсвэл зогсолтын горимд байх үед гүйдэл нь өөрчлөгддөггүй тул статик утгыг хадгалахын тулд бид үүнийг тайван гүйдэл гэж нэрлэдэг. Энэ үед бид уламжлалт мултиметрийг хэмжих боломжтой бөгөөд 1 -р зурагт үзүүлсэн шиг шаардлагатай хэмжилтийн утгыг авахын тулд мултиметрийг тэжээлийн тэжээлийн зүүгээр цувралаар холбоход л хангалттай.

Алхам 2:

Модулийн хэвийн ажиллагааны горимын ялгаралтын гүйдлийг хэмжихдээ дохио дамжуулахад шаардагдах богино хугацаанаас шалтгаалан нийт гүйдэл өөрчлөгддөг. Бид үүнийг динамик гүйдэл гэж нэрлэдэг. Мультиметрийн хариу өгөх хугацаа удаан, өөрчлөгдөж буй гүйдлийг барихад хэцүү тул та мультиметрийг хэмжих боломжгүй. Гүйдлийг өөрчлөхийн тулд та осциллограф ба гүйдлийн датчик ашиглан хэмжих хэрэгтэй. Хэмжилтийн үр дүнг Зураг 2 -т үзүүлэв.

Алхам 3: Хоёрдугаарт, батерейны ашиглалтын тооцоо

Утасгүй модулиуд нь ихэвчлэн доорх 3 -р зурагт үзүүлсэн шиг ажиллах хоёр горим, ажиллах горим, унтах горимтой байдаг.

Алхам 4:

Дээрх өгөгдлийг манай LM400TU бүтээгдэхүүнээс авсан болно. Дээрх зургийн дагуу хоёр дамжуулах пакетийн хоорондох дамжуулах интервал 1000 мс бөгөөд дундаж гүйдлийг тооцоолно.

Өөрөөр хэлбэл дундаж гүйдэл 1 секундэд ойролцоогоор 2.4 мА байна. Хэрэв та CR2032 цахилгаан хангамж ашигладаг бол ойролцоогоор 83 цаг, ойролцоогоор 3.5 хоног ашиглах боломжтой. Хэрэв бид ажлын цагийг нэг цаг болгож сунгавал яах вэ? Үүний нэгэн адил, нэг цагийн дундаж гүйдэл ердөө 1.67uA гэдгийг дээрх томъёогоор тооцоолж болно. CR2032 батерейны ижил хэсэг нь тоног төхөөрөмжийг 119, 760 цаг, ойролцоогоор 13 жилийн турш ажиллах боломжтой! Дээрх хоёр жишээг харьцуулж үзэхэд пакет илгээх болон унтах хугацааг уртасгах нь бүхэл бүтэн машины эрчим хүчний хэрэглээг бууруулж, төхөөрөмж илүү удаан ажиллах боломжтой болно. Ийм учраас утасгүй тоолуур унших үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн өгөгдөл өдөрт нэг л удаа илгээдэг тул ихэвчлэн урт хугацаанд ашигладаг.

Алхам 5: Гуравдугаарт, нийтлэг эрчим хүчний асуудал ба шалтгаанууд

Бүтээгдэхүүний бага эрчим хүчний хэрэглээг хангахын тулд пакетийн интервалын хугацааг нэмэгдүүлэхээс гадна тухайн бүтээгдэхүүний одоогийн хэрэглээ, өөрөөр хэлбэл дээр дурдсан Iwork болон ISleep -ийг бууруулж байна. Хэвийн нөхцөлд эдгээр хоёр утга нь чипийн мэдээллийн хуудастай нийцэж байх ёстой боловч хэрэв хэрэглэгчийг зөв ашиглахгүй бол асуудал үүсч магадгүй юм. Модулийн ялгаруулах гүйдлийг туршиж үзэхэд антен суурилуулах нь туршилтын үр дүнд маш их нөлөө үзүүлсэн болохыг олж мэдсэн. Антенаар хэмжихдээ бүтээгдэхүүний гүйдэл 120 мА байдаг, гэхдээ антенныг боолттой бол туршилтын гүйдэл бараг 150 мА хүртэл нэмэгддэг. Энэ тохиолдолд цахилгаан хэрэглээний гажиг нь модулийн RF төгсгөл таарахгүй байгаатай холбоотой бөгөөд дотоод ТХГН хэвийн бус ажиллахад хүргэдэг. Тиймээс бид утасгүй модулийг үнэлэхдээ хэрэглэгчид тест өгөхийг зөвлөж байна.

Өмнөх тооцоонд дамжуулах интервал уртсах тусам ажлын одоогийн ажлын мөчлөг улам бүр багасч, бүх машины эрчим хүчний хэрэглээнд нөлөөлдөг хамгийн том хүчин зүйл бол ISleep юм. ISleep нь жижиг байх тусам бүтээгдэхүүний ашиглалтын хугацаа урт болно. Энэ утга нь ерөнхийдөө чипийн мэдээллийн хуудастай ойролцоо боловч хэрэглэгчийн санал хүсэлтийн туршилтанд ихэвчлэн их хэмжээний унтах гүйдэлтэй тулгардаг, яагаад?

Энэ асуудал нь ихэвчлэн MCU -ийн тохиргооноос үүдэлтэй байдаг. Нэг MCU -ийн MCU -ийн дундаж эрчим хүчний хэрэглээ нь mA түвшинд хүрч чаддаг. Өөрөөр хэлбэл, хэрэв та санамсаргүйгээр IO портын төлөв байдлыг орхигдуулсан эсвэл таарахгүй байвал энэ нь өмнөх бага чадлын загварыг устгах магадлалтай юм. Асуудал хэр их нөлөөлж байгааг харахын тулд жижиг туршилтыг жишээ болгон авч үзье.

Алхам 6:

Зураг 4 ба Зураг 5 -ийн туршилтын явцад туршилтын объект нь ижил бүтээгдэхүүн бөгөөд ижил тохиргоо нь модулийн унтах горим бөгөөд туршилтын үр дүнгийн ялгааг харж болно. Зураг 4-т бүх IO-ийг оролтыг доош эсвэл доош татахаар тохируулсан бөгөөд туршсан гүйдэл нь зөвхөн 4.9uA байна. Зураг 5 -д IO -ийн зөвхөн хоёрыг хөвөгч оролт хэлбэрээр тохируулсан бөгөөд туршилтын үр дүн 86.1uA байна.

Хэрэв Зураг 3 -ийн ажиллах гүйдэл ба үргэлжлэх хугацааг тогтмол байлгавал дамжуулах интервал 1 цаг байх бөгөөд энэ нь унтах гүйдлийн өөр өөр тооцоог гаргаж ирдэг. Зураг 4 -ийн үр дүнгээс үзэхэд нэг цагийн дундаж гүйдэл нь 5.57 uA, 5 -р зургийн дагуу 86.77 uA буюу ойролцоогоор 16 дахин их байна. Мөн 200mAh CR2032 батерейны цахилгаан хангамжийг ашиглан 4 -р зураг дээрх тохиргооны дагуу бүтээгдэхүүн 4 орчим жил хэвийн ажиллах боломжтой бөгөөд Зураг 5 -ийн тохиргооны дагуу энэ үр дүн ердөө 3 сар орчим байна! Дээрх жишээнүүдээс харахад утасгүй модулийг ашиглах хугацааг нэмэгдүүлэхийн тулд дараахь дизайны зарчмуудыг баримтлах ёстой.

1. Үйлчлүүлэгчдийн хэрэглээний шаардлагыг хангах нөхцлөөр пакет илгээх хугацааг аль болох сунгаж, ажлын хугацаанд ажиллах гүйдлийг багасгах;

2. MCU -ийн IO статусыг зөв тохируулсан байх ёстой. Өөр өөр үйлдвэрлэгчдийн MCU нь өөр өөр тохируулгатай байж болно. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг албан ёсны мэдээллээс авна уу.

LM400TU бол ZLG Zhiyuan Electronics-ийн боловсруулсан бага хүчин чадалтай LoRa үндсэн модуль юм. Энэхүү модулийг цэргийн холбооны системээс гаралтай LoRa модуляцийн технологиор бүтээсэн болно. Энэ нь өвөрмөц спектрийг өргөжүүлэх боловсруулах технологийг хослуулан нарийн төвөгтэй орчинд бага хэмжээний өгөгдлийг төгс шийдвэрлэх боломжийг олгодог. Хэт холын зайн харилцааны асуудал. LoRa сүлжээний тунгалаг дамжуулах модуль нь өөрөө зохион байгуулалттай сүлжээний ил тод дамжуулах протоколыг суулгаж, хэрэглэгчийн нэг товчлууртай өөрөө зохион байгуулдаг сүлжээг дэмжиж, тоолуурыг унших тусгай протокол, CLAA протокол, LoRaWAN протоколоор хангадаг. Хэрэглэгчид протокол дээр маш их цаг зарцуулахгүйгээр шууд програм хөгжүүлэх боломжтой.