Paano Wastong Sukatin ang Pagkonsumo ng Lakas ng Mga Wireless na Module ng Komunikasyon sa Era ng Mababang Pagkonsumo ng Kuryente ?: 6 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang mababang paggamit ng kuryente ay isang napakahalagang konsepto sa Internet of Things. Karamihan sa mga IoT node ay kailangang pinalakas ng mga baterya. Sa pamamagitan lamang ng wastong pagsukat ng pagkonsumo ng kuryente ng wireless module ay maaari nating tumpak na matantya kung gaano karaming baterya ang kinakailangan para sa 5-taong buhay ng baterya. Ipapaliwanag ng artikulong ito ang detalyadong mga pamamaraan ng pagsukat para sa iyo.

Sa maraming mga application ng Internet of Things, ang mga terminal device ay karaniwang pinalakas ng baterya at may limitadong magagamit na kuryente. Dahil sa paglabas ng sarili ng baterya, ang aktwal na paggamit ng kuryente sa pinakamasamang kaso ay halos 70% lamang ng nominal na lakas. Halimbawa, ang karaniwang ginagamit na pindutang baterya ng CR2032, ang nominal na kapasidad ng isang baterya ay 200mAh, at talagang 140mAh lamang ang maaaring magamit.

Dahil ang lakas ng baterya ay kaya limitado, mahalagang bawasan ang pagkonsumo ng kuryente ng produkto! Tingnan natin ang karaniwang ginagamit na mga paraan ng pagsukat ng pagkonsumo ng kuryente. Lamang kapag ang mga pamamaraang ito ng pagsukat ng pagkonsumo ng kuryente ay malinaw na ma-optimize ang pagkonsumo ng kuryente ng produkto.

Hakbang 1: Una, Pagsukat ng Pagkonsumo ng Lakas

Ang pagsubok sa pagkonsumo ng kuryente ng module ng wireless ay pangunahin upang sukatin ang kasalukuyang, at dito ay nahahati sa dalawang magkakaibang mga pagsubok ng quiescent kasalukuyang at pabago-bagong kasalukuyang. Kapag ang module ay nasa pagtulog o standby na estado, dahil ang kasalukuyang ay hindi nagbabago, panatilihin ang isang static na halaga, tinatawag namin itong quiescent kasalukuyang. Sa oras na ito, maaari naming gamitin ang isang tradisyonal na multimeter upang masukat, kailangan lamang na ikonekta ang isang multimeter sa serye gamit ang power supply pin upang makuha ang kinakailangang halaga ng pagsukat, tulad ng ipinakita sa Larawan 1.

Hakbang 2:

Kapag sinusukat ang kasalukuyang emission ng normal na mode ng pagpapatakbo ng module, ang kabuuang kasalukuyang ay nasa isang estado ng pagbabago dahil sa maikling oras na kinakailangan para sa paghahatid ng signal. Tinatawag namin itong kasalukuyang kasalukuyang. Ang oras ng pagtugon ng multimeter ay mabagal, mahirap makuha ang pagbabago ng kasalukuyang, kaya't hindi mo magagamit ang multimeter upang sukatin. Para sa pagbabago ng kasalukuyang, kailangan mong gamitin ang oscilloscope at kasalukuyang pagsisiyasat upang masukat. Ang resulta ng pagsukat ay ipinapakita sa Larawan 2.

Hakbang 3: Pangalawa, ang Pagkalkula ng Buhay ng Baterya

Ang mga wireless module ay madalas na mayroong dalawang mga mode ng pagpapatakbo, operating mode at mode ng pagtulog, tulad ng ipinakita sa Larawan 3 sa ibaba.

Hakbang 4:

Ang data sa itaas ay nagmula sa aming produktong LM400TU. Ayon sa nasa itaas na pigura, ang agwat ng paghahatid sa pagitan ng dalawang mga pakete ng paghahatid ay 1000ms, at ang average na kasalukuyang kinakalkula:

Sa madaling salita, ang average na kasalukuyang ay tungkol sa 2.4mA sa 1 segundo. Kung gumagamit ka ng isang CR2032 power supply, perpektong magagamit mo ang tungkol sa 83 oras, mga 3.5 araw. Paano kung pahabain natin ang aming mga oras ng pagtatrabaho sa isang oras? Katulad nito, maaari itong kalkulahin ng pormula sa itaas na ang average na kasalukuyang bawat oras ay 1.67uA lamang. Ang parehong seksyon ng baterya ng CR2032 ay maaaring suportahan ang kagamitan upang gumana 119, 760 na oras, mga 13 taon! Mula sa paghahambing sa dalawang halimbawa sa itaas, ang pagdaragdag ng agwat ng oras sa pagitan ng pagpapadala ng mga packet at pagpapalawak ng oras ng pagtulog ay maaaring mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente ng buong makina, upang ang aparato ay maaaring gumana nang mas matagal. Ito ang dahilan kung bakit ang mga produkto sa industriya ng pagbabasa ng wireless meter ay karaniwang ginagamit nang mahabang panahon dahil minsan lang sa isang araw nagpapadala sila ng data.

Hakbang 5: Pangatlo, Karaniwang Mga Suliranin sa Lakas at Mga Sanhi

Upang matiyak ang mababang paggamit ng kuryente ng produkto, bilang karagdagan sa pagtaas ng oras ng agwat ng packet, mayroon ding pagbawas sa kasalukuyang pagkonsumo ng produkto mismo, iyon ay, Iwork at IS Sleep na nabanggit sa itaas. Sa ilalim ng normal na pangyayari, ang dalawang halagang ito ay dapat na naaayon sa chip data sheet, ngunit kung ang gumagamit ay hindi ginamit nang maayos, maaaring may mga problema. Nang masubukan namin ang kasalukuyang paglabas ng module, nalaman namin na ang pag-install ng antena ay may malaking epekto sa mga resulta ng pagsubok. Kapag sumusukat sa isang antena, ang kasalukuyang ng isang produkto ay 120mA, ngunit kung ang antena ay naka-off, ang kasalukuyang pagsubok ay umangat sa halos 150mA. Ang anomalya ng pagkonsumo ng kuryente sa kasong ito ay pangunahing sanhi ng hindi pagtutugma ng RF na pagtatapos ng modyul, na nagdudulot sa panloob na PA na gumana nang hindi normal. Samakatuwid, inirerekumenda naming suriin ng mga customer ang pagsusuri sa wireless module.

Sa nakaraang mga kalkulasyon, kapag ang agwat ng paghahatid ay tumatagal at mas mahaba, ang gumaganang kasalukuyang pag-ikot ng tungkulin ay nagiging mas maliit at mas maliit, at ang pinakamalaking kadahilanan na nakakaapekto sa pagkonsumo ng kuryente ng buong makina ay ang IS Tidur. Kung mas maliit ang IS Sleep, mas mahaba ang buhay ng produkto. Ang halagang ito sa pangkalahatan ay malapit sa sheet ng data ng chip, ngunit madalas kaming nakatagpo ng isang malaking halaga ng kasalukuyang pagtulog sa pagsubok ng feedback ng customer, bakit?

Ang problemang ito ay madalas na sanhi ng pagsasaayos ng MCU. Ang average na pagkonsumo ng kuryente ng MCU ng isang solong MCU ay maaaring umabot sa antas ng mA. Sa madaling salita, kung hindi mo sinasadya na napalampas o hindi tumutugma sa estado ng isang port ng IO, malamang na sirain ang nakaraang disenyo ng mababang lakas. Gumawa tayo ng isang maliit na eksperimento bilang isang halimbawa upang makita kung gaano nakakaapekto ang problema.

Hakbang 6:

Sa proseso ng pagsubok ng Larawan 4 at Larawan 5, ang pansubok na bagay ay ang parehong produkto, at ang parehong pagsasaayos ay ang module ng mode na pagtulog, na malinaw na nakikita ang pagkakaiba ng mga resulta ng pagsubok. Sa Larawan 4, ang lahat ng mga IO ay naka-configure para sa input na pull-down o pull-up, at ang nasubukan na kasalukuyang 4.9uA lamang. Sa Larawan 5, dalawa lamang sa mga IO ang na-configure bilang lumulutang na mga input, at ang resulta ng pagsubok ay 86.1uA.

Kung ang kasalukuyang pagpapatakbo at tagal ng Larawan 3 ay pinananatiling pare-pareho, ang agwat ng paghahatid ay 1 oras, na nagdudulot ng iba't ibang mga kasalukuyang kalkulasyon sa pagtulog. Ayon sa mga resulta ng Larawan 4, ang average na kasalukuyang bawat oras ay 5.57 uA, at ayon sa Larawan 5, ito ay 86.77 uA, na halos 16 beses. Gumagamit din ng isang 200mAh CR2032 power supply ng baterya, ang produkto ayon sa pagsasaayos ng Larawan 4, ay maaaring gumana nang normal sa loob ng 4 na taon, at ayon sa pagsasaayos ng Larawan 5, ang resulta na ito ay halos 3 buwan lamang! Tulad ng makikita mula sa mga halimbawa sa itaas, ang mga sumusunod na prinsipyo ng disenyo ay dapat sundin upang ma-maximize ang tagal ng paggamit ng wireless module:

1. Sa ilalim ng kundisyon ng kasiyahan ang mga kinakailangan ng aplikasyon ng mga customer, pahabain ang agwat ng pagpapadala ng mga pack hangga't maaari, at bawasan ang kasalukuyang pagtatrabaho sa panahon ng pagtatrabaho;

2. Ang katayuang IO ng MCU ay dapat na maayos na na-configure. Ang mga MCU ng iba't ibang mga tagagawa ay maaaring may iba't ibang mga pagsasaayos. Sumangguni sa opisyal na data para sa mga detalye.

Ang LM400TU ay isang mababang module na LoRa core module na binuo ng ZLG Zhiyuan Electronics. Ang modyul ay idinisenyo gamit ang teknolohiya ng modulasyon ng LoRa na nagmula sa sistemang komunikasyon ng militar. Pinagsasama nito ang natatanging spectrum widening processing technology upang perpektong malutas ang maliit na dami ng data sa kumplikadong kapaligiran. Ang problema ng ultra long distance na komunikasyon. Ang module ng transmisyon ng Transparent ng LoRa ay binubuo ng self-organizing network na transparent transmission protocol, sinusuportahan ang isang pindutan na self-organisasyong network ng gumagamit, at nagbibigay ng isang nakatuon na proteksyon sa pagbabasa ng meter, CLAA protocol at LoRaWAN protocol. Ang mga gumagamit ay maaaring direktang bumuo ng mga application nang hindi gumugol ng maraming oras sa protokol.