Bagaimana Mengukur Penggunaan Modul Komunikasi Tanpa Wayar dengan Betul di Era Penggunaan Daya Rendah ?: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Penggunaan tenaga yang rendah adalah konsep yang sangat penting dalam Internet of Things. Sebilangan besar nod IoT perlu dikuasakan oleh bateri. Hanya dengan mengukur penggunaan kuasa modul wayarles dengan tepat, kita dapat menganggarkan dengan tepat berapa bateri yang diperlukan untuk jangka hayat bateri 5 tahun. Artikel ini akan menerangkan kaedah pengukuran terperinci untuk anda.

Dalam banyak aplikasi Internet of Things, peranti terminal biasanya menggunakan bateri dan mempunyai kuasa yang terhad. Kerana penggunaan bateri sendiri, penggunaan elektrik sebenarnya dalam keadaan terburuk hanya sekitar 70% daripada kuasa nominal. Sebagai contoh, bateri butang CR2032 yang biasa digunakan, kapasiti nominal satu bateri adalah 200mAh, dan sebenarnya hanya 140mAh yang dapat digunakan.

Oleh kerana kuasa bateri sangat terhad, adalah mustahak untuk mengurangkan penggunaan kuasa produk! Mari kita perhatikan kaedah yang biasa digunakan untuk mengukur penggunaan tenaga. Hanya apabila kaedah mengukur penggunaan tenaga ini jelas, penggunaan kuasa produk dapat dioptimumkan.

Langkah 1: Pertama, Pengukuran Penggunaan Tenaga

Ujian penggunaan kuasa modul tanpa wayar adalah terutamanya untuk mengukur arus, dan di sini dibahagikan kepada dua ujian berlainan arus tenang dan arus dinamik. Apabila modul berada dalam keadaan tidur atau siaga, kerana arus tidak berubah, simpan nilai statik, kita memanggilnya arus senyap. Pada saat ini, kita dapat menggunakan multimeter tradisional untuk mengukur, hanya perlu menghubungkan multimeter secara bersiri dengan pin bekalan kuasa untuk mendapatkan nilai pengukuran yang diperlukan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Langkah 2:

Semasa mengukur arus pelepasan mod operasi normal modul, arus total berada dalam keadaan berubah kerana masa yang singkat diperlukan untuk penghantaran isyarat. Kami memanggilnya arus dinamik. Masa tindak balas multimeter lambat, sukar untuk menangkap arus berubah, jadi anda tidak dapat menggunakan multimeter untuk mengukur. Untuk mengubah arus, anda perlu menggunakan osiloskop dan probe semasa untuk mengukur. Hasil pengukuran ditunjukkan dalam Rajah 2.

Langkah 3: Kedua, Pengiraan Hayat Bateri

Modul tanpa wayar sering mempunyai dua mod operasi, mod operasi dan mod tidur, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3 di bawah.

Langkah 4:

Data di atas berasal dari produk LM400TU kami. Menurut gambar di atas, selang penghantaran antara dua paket penghantaran adalah 1000ms, dan arus rata-rata dikira:

Dengan kata lain, arus purata kira-kira 2.4mA dalam 1 saat. Sekiranya anda menggunakan bekalan kuasa CR2032, anda boleh menggunakan lebih kurang 83 jam, kira-kira 3.5 hari. Bagaimana jika kita memanjangkan waktu bekerja hingga satu jam? Begitu juga dengan formula di atas bahawa arus rata-rata sejam hanya 1.67uA. Bahagian bateri CR2032 yang sama dapat menyokong peralatan berfungsi 119, 760 jam, kira-kira 13 tahun! Dari perbandingan dua contoh di atas, meningkatkan selang waktu antara mengirim paket dan memperpanjang waktu tidur dapat mengurangkan penggunaan kuasa keseluruhan mesin, sehingga peranti dapat bekerja lebih lama. Inilah sebabnya mengapa produk dalam industri pembacaan meter tanpa wayar biasanya digunakan dalam jangka masa yang lama kerana mereka hanya menghantar data sekali sehari.

Langkah 5: Ketiga, Masalah dan Punca Kuasa Umum

Untuk memastikan penggunaan kuasa produk yang rendah, selain meningkatkan waktu selang paket, ada juga pengurangan penggunaan semasa produk itu sendiri, yaitu, Iwork dan ISleep yang disebutkan di atas. Dalam keadaan biasa, kedua-dua nilai ini harus selaras dengan lembaran data cip, tetapi jika pengguna tidak digunakan dengan betul, mungkin ada masalah. Semasa kami menguji arus pelepasan modul, kami mendapati bahawa memasang antena memberi kesan yang besar terhadap hasil ujian. Semasa mengukur dengan antena, arus produk adalah 120mA, tetapi jika antena dimatikan, arus ujian melambung hingga hampir 150mA. Anomali penggunaan tenaga dalam kes ini disebabkan terutamanya oleh ketidakcocokan ujung RF modul, menyebabkan PA dalaman berfungsi dengan tidak normal. Oleh itu, kami mengesyorkan agar pelanggan mengambil ujian semasa menilai modul tanpa wayar.

Dalam pengiraan sebelumnya, ketika selang transmisi semakin lama dan panjang, kitaran tugas semasa bekerja semakin kecil dan lebih kecil, dan faktor terbesar yang mempengaruhi penggunaan kuasa keseluruhan mesin adalah ISleep. Semakin kecil ISleep, semakin lama jangka hayat produk. Nilai ini umumnya hampir dengan lembaran data cip, tetapi kita sering menghadapi arus tidur yang banyak dalam ujian maklum balas pelanggan, mengapa?

Masalah ini sering disebabkan oleh konfigurasi MCU. Purata penggunaan kuasa MCU satu MCU boleh mencapai tahap mA. Dengan kata lain, jika anda secara tidak sengaja ketinggalan atau tidak sesuai dengan keadaan port IO, kemungkinan akan memusnahkan reka bentuk kuasa rendah sebelumnya. Mari kita buat percubaan kecil sebagai contoh untuk melihat sejauh mana masalah itu mempengaruhi.

Langkah 6:

Dalam proses pengujian Gambar 4 dan Gambar 5, objek ujian adalah produk yang sama, dan konfigurasi yang sama adalah mod tidur mod, yang jelas dapat melihat perbezaan hasil ujian. Dalam Rajah 4, semua IO dikonfigurasikan untuk input pull-down atau pull-up, dan arus yang diuji hanya 4.9uA. Dalam Rajah 5, hanya dua IO yang dikonfigurasi sebagai input terapung, dan hasil ujiannya adalah 86.1uA.

Sekiranya arus operasi dan jangka masa Rajah 3 tetap berterusan, selang penghantaran adalah 1 jam, yang membawa pengiraan arus tidur yang berbeza. Menurut hasil Gambar 4, arus rata-rata per jam adalah 5.57 uA, dan menurut Gambar 5, itu adalah 86.77 uA, iaitu sekitar 16 kali. Juga menggunakan bekalan kuasa bateri 200mAh CR2032, produk mengikut konfigurasi Gambar 4, dapat berfungsi dengan normal selama kira-kira 4 tahun, dan mengikut konfigurasi Gambar 5, hasil ini hanya sekitar 3 bulan! Seperti yang dapat dilihat dari contoh di atas, prinsip reka bentuk berikut harus diikuti untuk memaksimumkan jangka masa penggunaan modul tanpa wayar:

1. Dengan syarat memenuhi syarat aplikasi pelanggan, panjangkan selang pengiriman paket sebanyak mungkin, dan kurangkan arus kerja selama tempoh kerja;

2. Status IO MCU mesti dikonfigurasikan dengan betul. MCU pengeluar yang berbeza mungkin mempunyai konfigurasi yang berbeza. Rujuk data rasmi untuk maklumat lanjut.

LM400TU adalah modul teras LoRa berkuasa rendah yang dikembangkan oleh ZLG Zhiyuan Electronics. Modul ini dirancang dengan teknologi modulasi LoRa yang berasal dari sistem komunikasi ketenteraan. Ia menggabungkan teknologi pemprosesan pelebaran spektrum unik untuk menyelesaikan jumlah data kecil dengan sempurna di persekitaran yang kompleks. Masalah komunikasi jarak jauh ultra. Modul transmisi telus rangkaian LoRa menyertakan protokol transmisi telus rangkaian penyusun diri, menyokong rangkaian mengatur diri satu butang pengguna, dan menyediakan protokol bacaan meter khusus, protokol CLAA dan protokol LoRaWAN. Pengguna boleh mengembangkan aplikasi secara langsung tanpa menghabiskan banyak masa pada protokol.