Jak w prosty sposób poprawić żywotność baterii

Bluetooth Low Energy

Podczas rozgłaszania sygnału urządzenia w standardzie BLE zużywa ono znaczną moc, choć wciąż jest to znacznie mniej niż w przypadku konkurencyjnych systemów. Wymaganą moc przypadającą na jeden bit można dodatkowo poprawić, zwiększając ładunek do 31 bajtów na pakiet i konfigurując go tylko do rozgłaszania. Można również skorzystać z ukłądów ze zintegrowanymi regulatorami DC/DC, które umożliwiają redukcję prądu szczytowego nawet o 20% dla ogniw 3V.

Opóźnienia w sieci Wi-Fi

W przypadku masowego przesyłania z dużą szybkością preferowanym protokołem jest Wi-Fi. Niestety, nawet jeśli przepustowość zostaje obniżona, pobór prądu w tym standardzie nie zmniejsza się znacząco. Chociaż Wi-Fi charakteryzuje się małym opóźnieniem, częsty nasłuch urządzenia odbierającego zużywa znaczne ilości energii, a wysokie prądy szczytowe oznaczają, że wiele technologii akumulatorów jest nieodpowiednich. Z tego powodu nie zaleca się używania Wi-Fi dla urządzeń o restrykcyjnych wymaganiach dotyczących mocy.

Pomiar średniego zużycia energii

Chociaż najlepsze narzędzia do pomiaru mocy są bardzo drogie, istnieją tańsze rozwiązania, które - choć mniej dokładne - mogą nadal okazać się pomocne. W przypadku czysto rezystancyjnego lub statycznego obciążenia, do obliczenia zużycia energii wystarczy cyfrowy multimetr, wykonujący pomiary według prostego wzoru: moc = napięcie x prąd

Napięcie i prąd urządzenia różnią się w zależności od jego stanu pracy: jeśli nadaje lub odbiera, zwiększa się zużycie energii. Poniższa tabela zawiera porównanie szacowanego zapotrzebowania na moc części komunikacyjnej autonomicznych urządzeń czujnikowych:

© Nordic Semiconductor

Sam czujnik również pobiera moc, która może wahać się od setek mikroamperów do kilkudziesięciu miliamperów przy niewielkiej ilości transferów dziennych. Powyższa tabela zakłada 50 mikroamperów (μA) na pojedynczy przekaz.

Sposoby zwiększania żywotność baterii

Wybór odpowiedniego protokołu RF i komponentów to wciąż za mało, aby zapewnić dobrą żywotność baterii. Przypomnij sobie przytoczoną wcześniej zasadę i zadaj sobie pytanie ‘Czy małe opóźnienie / duża szybkość transmisji danych są bardziej wartościowe dla użytkownika niż dłuższa żywotność baterii?’. Lub na przykład: ‘Jak często użytkownik tej aplikacji akceptuje konieczność wymiany baterii i jaki wpływ ma to na częstotliwość przesyłania danych’.

Aby wysłać duże ilości danych, należy poszukać sposobów na optymalizację transferu:

- dostosuj odpowiednio interwały połączeń, interwały rozgłaszania sygnału i opóźnienia ‘slave’

- połącz wiele małych pakietów w mniej dużych

- rozważ lokalną kompresję danych przed transmisją, aby zmniejszyć niezbędną przepustowość RF

- zidentyfikuj dane, które nie są krytyczne i które mogą być wysyłane wolniej lub wcale

Zwróć jednak uwagę, że drugi i trzeci punkt wymagają pracy procesora, która również pochłania energię.

W przypadku niskoenergetycznych czujników Bluetooth, nie marnuj energii mierząc i przygotowując dane, których odbiorca w istocie wcale nie potrzebuje. I odwrotnie, jeśli masz wpływ na odbiorcę danych (na przykład na aplikację na smartfony), gdy tylko jest to możliwe, skonfiguruj ją tak, aby anulować subskrypcję nieistotnych danych. 

Na koniec zastanów się jeszcze, przez jaką część dnia Twój produkt ma być aktywnie używany. Jeśli urządzenie będzie przez długi czas nieaktywne, upewnij się, że pobór prądu w stanie spoczynku jest niski. Rozważ przycisk wybudzania, który zazwyczaj pozwala na niższy prąd bezczynności w porównaniu do okresowego wybudzania za pomocą timera.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy © Nordic Semiconductor