Hoe om die kragverbruik van draadlose kommunikasiemodules korrek te meet in die era van lae kragverbruik ?: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Lae kragverbruik is 'n uiters belangrike konsep in die Internet of Things. Die meeste IoT -nodusse moet deur batterye aangedryf word. Slegs deur die kragverbruik van die draadlose module korrek te meet, kan ons akkuraat skat hoeveel battery benodig word vir die batterylewe van 5 jaar. Hierdie artikel verduidelik die gedetailleerde meetmetodes vir u.

In baie toepassings van die Internet of Things word terminale toestelle gewoonlik op batterye aangedryf en het hulle beperkte beskikbare krag. As gevolg van die selfontlading van die battery, is die werklike gebruik van elektrisiteit in die ergste geval slegs ongeveer 70% van die nominale krag. Byvoorbeeld, die algemeen gebruikte CR2032 -knoppiebattery, die nominale kapasiteit van een battery is 200mAh, en eintlik kan slegs 140mAh gebruik word.

Aangesien die batterykrag so beperk is, is dit belangrik om die kragverbruik van die produk te verminder! Kom ons kyk na die algemeen gebruikte metodes om kragverbruik te meet. Slegs as hierdie metodes om die kragverbruik te meet duidelik is, kan die kragverbruik van die produk geoptimaliseer word.

Stap 1: Eerstens, meting van kragverbruik

Die kragverbruikstoets van die draadlose module is hoofsaaklik om die stroom te meet, en word hier verdeel in twee verskillende toetse van stilstaande en dinamiese stroom. As die module in slaap- of bystandtoestand is, omdat die stroom nie verander nie, behou u 'n statiese waarde, ons noem dit rustende stroom. Op die oomblik kan ons 'n tradisionele multimeter gebruik om te meet; ons hoef net 'n multimeter in serie te koppel met die kragpen om die vereiste meetwaarde te kry, soos in figuur 1 getoon.

Stap 2:

By die meting van die emissiestroom van die normale werkmodus van die module, is die totale stroom in 'n toestand van verandering as gevolg van die kort tyd wat nodig is vir seintransmissie. Ons noem dit dinamiese stroom. Die reaksietyd van die multimeter is stadig, dit is moeilik om die veranderende stroom vas te lê, sodat u nie die multimeter kan gebruik om te meet nie. Om die stroom te verander, moet u die ossilloskoop en huidige sonde gebruik om te meet. Die meetresultaat word in figuur 2 getoon.

Stap 3: Tweedens, die berekening van die batterylewe

Draadlose modules het dikwels twee werkswyses, die werkingsmodus en die slaapmodus, soos in figuur 3 hieronder getoon.

Stap 4:

Bogenoemde data kom van ons LM400TU -produk. Volgens die figuur hierbo is die transmissie -interval tussen twee transmissiepakkies 1000ms en word die gemiddelde stroom bereken:

Met ander woorde, die gemiddelde stroom is ongeveer 2,4mA in 1 sekonde. As u 'n CR2032 -kragtoevoer gebruik, kan u verkieslik ongeveer 83 uur, ongeveer 3,5 dae, gebruik. Wat as ons ons werksure tot een uur verleng? Net so kan met die bogenoemde formule bereken word dat die gemiddelde stroom per uur slegs 1,67uA is. Dieselfde afdeling van die CR2032 -battery kan die toerusting ondersteun om 119, 760 uur, ongeveer 13 jaar te werk! Uit die vergelyking van die twee voorbeelde hierbo, kan die kragverbruik van die hele masjien verminder word deur die tydsinterval tussen die stuur van pakkies en die verlenging van die slaaptyd te verhoog, sodat die toestel langer kan werk. Daarom word die produkte in die draadlose meterlesingsbedryf oor die algemeen lank gebruik, omdat dit slegs een keer per dag data stuur.

Stap 5: Derde, algemene kragprobleme en -oorsake

Om die lae kragverbruik van die produk te verseker, is daar ook 'n afname in die huidige verbruik van die produk, dit wil sê Iwork en ISleep hierbo genoem, behalwe om die pakketinterval -tyd te verhoog. Onder normale omstandighede moet hierdie twee waardes in ooreenstemming wees met die skyfiegegevensblad, maar as die gebruiker nie reg gebruik word nie, kan daar probleme wees. Toe ons die emissiestroom van die module toets, het ons gevind dat die installering van die antenna 'n groot impak op die toetsresultate het. As u met 'n antenna meet, is die stroom van 'n produk 120mA, maar as die antenna afgeskroef word, styg die toetsstroom tot byna 150mA. Die afwyking van die kragverbruik word in hierdie geval hoofsaaklik veroorsaak deur die wanverhouding van die RF -einde van die module, wat veroorsaak dat die interne PA abnormaal werk. Daarom beveel ons aan dat kliënte die toets aflê by die evaluering van die draadlose module.

In die vorige berekeninge, wanneer die transmissie -interval langer en langer word, word die werkende werksiklus kleiner en kleiner, en die grootste faktor wat die kragverbruik van die hele masjien beïnvloed, is ISleep. Hoe kleiner die ISleep, hoe langer sal die lewensduur van die produk wees. Hierdie waarde is oor die algemeen naby die chip -gegewensblad, maar ons vind gereeld 'n groot hoeveelheid slaapstroom in die terugvoertoets van kliënte, waarom?

Hierdie probleem word dikwels veroorsaak deur die opstelling van die MCU. Die gemiddelde MCU -kragverbruik van 'n enkele MCU kan die mA -vlak bereik. Met ander woorde, as u die toestand van 'n IO-poort per ongeluk misloop of nie ooreenstem nie, sal dit waarskynlik die vorige lae-kragontwerp vernietig. Kom ons neem 'n klein eksperiment as 'n voorbeeld om te sien hoeveel die probleem dit beïnvloed.

Stap 6:

In die toetsproses van Figuur 4 en Figuur 5 is die toetsvoorwerp dieselfde produk, en dieselfde opset is die module -slaapmodus, wat duidelik die verskil tussen toetsuitslae kan sien. In figuur 4 is alle IO's gekonfigureer vir invoer aftrek of aftrek, en die getoetste stroom is slegs 4.9uA. In figuur 5 word slegs twee van die IO's as drywende insette gekonfigureer, en die toetsuitslag is 86.1uA.

As die werkstroom en duur van figuur 3 konstant gehou word, is die transmissie -interval 1 uur, wat verskillende slaapstroomberekeninge meebring. Volgens die resultate van figuur 4 is die gemiddelde stroom per uur 5,57 uA, en volgens figuur 5 is dit 86,77 uA, wat ongeveer 16 keer is. Die produk volgens die opset van figuur 4 kan ook 'n 200 mAh CR2032 -batterytoevoer gebruik, ongeveer 4 jaar lank normaal werk, en volgens figuur 5 -konfigurasie is hierdie resultaat slegs ongeveer 3 maande! Soos uit die voorbeelde hierbo blyk, moet die volgende ontwerpbeginsels gevolg word om die gebruiksduur van die draadlose module te maksimeer:

1. Onder die voorwaarde om aan die toepassingsvereistes van kliënte te voldoen, moet u die interval van die stuur van pakkies soveel as moontlik verleng en die werkstroom gedurende die werksperiode verminder;

2. Die IO -status van die MCU moet korrek gekonfigureer word. Die MCU's van verskillende vervaardigers kan verskillende konfigurasies hê. Raadpleeg die amptelike data vir meer inligting.

LM400TU is 'n lae-krag LoRa-kernmodule wat ontwikkel is deur ZLG Zhiyuan Electronics. Die module is ontwerp met LoRa modulasie tegnologie wat afkomstig is van militêre kommunikasiestelsel. Dit kombineer unieke spektrumverruimende verwerkingstegnologie om klein datavolume in 'n komplekse omgewing perfek op te los. Die probleem van ultra langafstand kommunikasie. Die deursigtige transmissiemodule van die LoRa-netwerk sluit die selforganiserende netwerk-deursigtige transmissieprotokol in, ondersteun die self-organiserende netwerk met een knoppie en bied 'n toegewyde meterlesingsprotokol, CLAA-protokol en LoRaWAN-protokol. Gebruikers kan toepassings direk ontwikkel sonder om baie tyd aan die protokol te spandeer.