Jeden článok vám povie, ako odhadnúť čas napájania batérií bezdrôtového senzora

2022/04/08

Autor: Iflowpower -Dodávateľ prenosných elektrární

Bezdrôtové senzory slúžia vynikajúcemu videniu na monitorovanie podmienok prostredia alebo priemyselných závodov a strojných zariadení. Pretože sa ľahko inštalujú, môžu sa nasadiť v rôznych prostrediach. V posledných rokoch, s rozsiahlym nasadením „IoT“, bude používanie bezdrôtových senzorov predstavovať prudký nárast.

Najdôležitejším faktorom, ktorý obmedzuje používanie bezdrôtových senzorov, je však veľmi obmedzená životnosť batérie. Keď bezdrôtový senzor funguje úplne na batériu, po vybití batérie sa senzor stane odpadom. Ak navrhujete bezdrôtové senzory napájané batériou, musíte zabezpečiť, aby fungovali určitý čas, aby ste si poradili s nespočetnými hádankami.

Zvyčajným spôsobom je použitie elektriny pri vykonávaní potrebných činností a inokedy sa senzor prepne do režimu nízkej spotreby energie. Bezdrôtové senzory je možné rozdeliť do série činností, pričom každá činnosť musí spotrebovať určitú energiu za určitý čas. Medzi najčastejšie činnosti patrí: ● Prebudenie, meranie a pridávanie údajov k informáciám ● Napájanie RF zosilňovačov, odosielanie informácií a vypínanie RF výkonového zosilňovača ● V obojsmerných snímačoch (odosielanie a prijímanie): Prebudenie, príjem Zapnutie, príjem signálov, riešenie dát podľa informačnej akcie a opätovné odpojenie, existuje veľa operácií, ktoré spotrebúvajú energiu batérie.

Predĺžte čas napájania z batérie, najjednoduchším postupom je použitie väčších batérií s väčšou kapacitou batérií. Vaši zákazníci však môžu chcieť, aby bol snímač malý, vysoký výkon (aby mohli odosielať veľké množstvá údajov a lokálne mali inteligentné / dátové rozlíšenie). Je zrejmé, že očakávania zákazníka a najjednoduchší spôsob riešenia tohto problému v čase dodávky batérie sú úplne stanovené.

Obrázok 1: Aktuálna úroveň bezdrôtového senzora v troch stopách. Ako inžinieri odhadujú čas napájania batérie? Ako konštruktér musíte zvážiť rovnováhu medzi objemom batérie a funkciou bezdrôtového snímača, aby sa malá batéria dala použiť na čo najlepší výkon a aby vám to trvalo dlho. Proces optimalizácie musí najprv pochopiť dopyt po energii.

Zhromažďovanie údajov o energii je prvým krokom pri charakterizácii výkonu zariadenia. Batéria má predzásobenie energie (Watt (WH)) a kapacity (MAH)). Ak pochopíte, koľko zariadenie funguje, môžete vypočítať čas napájania batérie.

Doba napájania batérie (hodiny) = kapacita batérie (WH) / rovnomerný vybíjací výkon (W) Energia batérie je tiež súčinom jej menovitého napätia (V) a kapacity (AH). Menovité napätie je stredná hodnota krivky vybíjania batérie určená súvisiacimi skúsenosťami, ktorá môže byť správne spojená s energiou a kapacitou batérie. Na základe tohto významu možno čas napájania batérie určiť aj podľa tohto vzorca: čas napájania batérie (hodina) = kapacita batérie (AH) / rovnomerný vybíjací prúd (a) Obrázok 2: Keysightn6781ASMU dokáže presne merať prúd súčasná úroveň.

Keď však zariadenie skutočne funguje, čas napájania z batérie je zvyčajne kratší ako váš výpočet. Názory, ktoré sme často počuli, sú: "Kvalita tejto batérie je príliš zlá!" Niektoré veľké značky batérií zvyčajne poskytujú špecifické technické ukazovatele a vysvetľujú, že medzi rovnakými typmi batérií bude kapacita zvyčajne 5 %. 10% rozdiel.

Ale ani v súlade s konzervatívnou odhadovanou kapacitou batérie sa často nedosiahne čas napájania batérie. Dĺžka práce zariadenia je kratšia, ako sme očakávali. prečo je toto? Odhadujeme, že spotreba energie je správna? Nemusí to byť správne.

Poďme preskúmať tento problém. Meranie zložitosti dynamického odberu prúdu V batériových napájacích zariadeniach, ako sú bezdrôtové senzory, sa z dôvodu šetrenia energie aktivuje iba podobvod zariadenia. Inžinieri navrhujú zariadenie do najmenšieho režimu spánku po väčšinu času.

V režime spánku fungujú iba hodiny v reálnom čase. Zariadenia sa budú pravidelne prebúdzať, aby vykonali meranie. Potom odošlite zozbierané údaje do prijímacieho uzla.

Rôzne pracovné režimy budú mať za následok spotrebu prúdu v širokom rozsahu dynamických rozsahov od sub-ua do 100 mA, s pomerom 1: 1 000 000. Tradičná meracia technológia a jej obmedzenia by mali merať prúd, známym prístupom je použitie funkcie merača. Používanie moderného digitálneho multimetra je ako dobrá presnosť merania prúdu, jeho technické ukazovatele sa určujú podľa pevného rozsahu a relatívne statickej úrovne signálu, pretože bezdrôtový snímač má dynamickú spotrebu prúdu, nie je príliš vhodný na použitie multimetra.

Meranie. Obrázok 3: Záznamník údajov: Všetky vzorky sú jednotné pre pokračujúci cyklus odberu vzoriek. Žiadna strata vzorky.

Pre každý cyklus odberu vzoriek môžete zadať aj minimálne hodnoty a maximálne hodnoty. Digitálny multimeter je zapojený do série medzi batériu a zariadenie na meranie prúdu. Vplyvom cyklu aktivácie snímača alebo režimu odoslania budeme z času na čas vidieť nestabilné čítanie.

Chápeme, že digitálne multimetre majú viacero rozsahov, pričom využívajú automatický rozsah na výber najvhodnejšieho rozsahu a poskytujú najlepšiu presnosť. Digitálny multimeter však nie sú všetky výhody. Automatický rozsah Čas na zmenu rozsahu a stabilné výsledky merania.

Čas automatického dosahu je zvyčajne 10 ms až 100 ms, čo je dlhšie ako v režime prenosu alebo aktivácie. Preto chce používateľ vypnúť funkciu automatickej ponuky, manuálne vybrať najvhodnejší rozsah. Princíp merania digitálneho multimetra je vložiť do okruhu rozdeľovač a následne zmerať tlakovú stratu na tomto rozdeľovači.

Typicky, ak chcete merať malé prúdy, môžete použiť prechod s vysokým odporom a zvoliť nízky rozsah; na meranie veľkých prúdov použite jidoptery s nízkym odporom a vyberte vysokokvalitný rozsah. Tento pokles tlaku sa tiež nazýva záťažové napätie. Kvôli tomuto poklesu tlaku sa nie všetky napätia batérie dostanú k bezdrôtovým senzorom.

Nízky rozsah je najpresnejší, môžete merať spánkový prúd, ale pri prúdovej špičke vydržíte určité napätie, čo môže dokonca spôsobiť reset zariadenia. V skutočnosti nakoniec urobíme ústupok, použijeme veľké prúdy, aby sme zabezpečili, že zariadenie bude fungovať správne, keď bude zariadenie v prúdovej špičke. Tento ústupok nám umožňuje vyriešiť špičkový prúd a môžete merať spánkový prúd, ale cena je tiež veľmi vysoká.

Keďže chyba odchýlky je špecifikovaná na základe rozsahu rozsahu, vážne ovplyvní výsledok merania nízkej úrovne prúdu. Táto chyba môže byť 0,005 % z rozsahu 100 mA, čo je 5 μA, ale približne 50 % z 10 μA, približne 1 μA prúdu je 500 %.

Zariadenie je na tejto aktuálnej úrovni väčšinu času, takže táto chyba má obrovský vplyv na odhad doby napájania z batérie. Po zmeraní úrovne nízkeho prúdu v režime spánku nebudeme na tejto úrovni merať aktivačné impulzy a transportné impulzy vrátane úrovne prúdu a času snímača. Osciloskop je vynikajúci nástroj na meranie signálov v čase.

Musíme však merať úroveň hladín hmoty, súčasná sonda nie je schopná konkurovať tejto úlohe kvôli obmedzeným problémom s úletmi a driftom. Dobrá kliešťová sonda má hluk 2,5 Marms, často opakovane vykonáva program nulovej kompenzácie.

Prúdová sonda meria elektrické pole vedenia, takže tajomstvom zlepšenia slabosti je prejsť tú istú čiaru mnohokrát, čím sa viackrát pridá nové magnetické pole - teda pridá sa niekoľkokrát nové, aby sme mohli lepšie zmerať prúd. Pomocou tohto prístupu môžeme zachytiť prúdové impulzy pre čas aktivácie a čas prenosu. Dokonca aj v čase aktivácie a prenosu prúd zmení úroveň: je to ako výbuch zhlukov zložených z vysokých a nízkych úrovní.

Aby sa správne vypočítal rovnomerný prúd, tento priebeh sa exportuje, všetky meracie body sú integrované, aby sa získala jednotná hodnota. Obrázok 4: Záznam o spotrebe prúdu za 200 sekúnd je nové zorné pole pre dynamickú spotrebu prúdu pozorovacieho zariadenia. Osciloskop dokáže veľmi dobre zachytiť jednu dávku.

Ak si však chcete overiť, koľkokrát sa senzor v určitom časovom úseku aktivuje, ako dlho spustí TX burst a meranie bude komplikovanejšie. Osciloskop dokáže dokončiť merania v krátkom čase, ale senzor má niekoľko minút alebo hodín pracovného cyklu, snímanie a meranie zložitejšie. KeySightn6781a power / meracia jednotka (SMU) na rozklad spotreby energie batérie prekonáva obmedzenia tradičných metód merania: plynulé zaznamenávanie aktuálnych a dlhodobých intervalov.

Tento modul SMU je možné použiť v kombinácii s malým modulárnym napájacím systémom Keysightn6700 alebo rozkladom jednosmerného napájania N6705. Plynulý prúd je patentovaná technológia, ktorá umožňuje SMU meniť rozsah merania a výstupné napätie zostáva stabilné a nespôsobuje pokles tlaku v dôsledku zmeny rozsahu. Táto funkcia vám umožňuje merať špičku pomocou vysokých prúdových množstiev, merať prúd spánku pomocou rozsahu 1MAFS (s chybou posunu 100NA).

Táto nízka chyba odchýlky (chyba odchýlky 100na je spojená s 1μA 10%, približne 1% 10μA) a poradie je lepšie ako tradičné digitálne multimetre. Bezproblémový prúd je kombinovaný s dvoma digitizérmi na meranie napätia a prúdu s 200 KSA / S (miera časovej diskriminácie 5 US). S mierou diskriminácie na plný úväzok môžete zachytiť a zobraziť výsledky digitálneho merania dlhšie ako 2 sekundy, čím nižšia je miera diskriminácie a pridá sa čas úmerný.

Pri vykonávaní dlhodobých meraní však vstavaný záznamník údajov modulárneho prístroja na rozklad jednosmerného prúdu Keysightn6705B zmeria výsledok 200 KSA / s v rámci špecifikovanej integračnej periódy (20 uz. až 60 sekúnd) a nestratí integrál cyklu. Akákoľvek vzorka. Keďže záznamník údajov nemá obdobu, všetky vzorky budú zaradené do integračného cyklu alebo do nasledujúceho integračného cyklu ------ Nestratí žiadnu vzorku.

Prostredníctvom dátového záznamníka môžu inžinieri merať výkon a výkon bezdrôtových senzorov v spotrebe energie až po dobu 1000 hodín. Meranie spánkového prúdu, pokiaľ je kurzor umiestnený, môžete odčítať nameranú hodnotu. Obrázok 4 je jediný súbor dlhodobých meraní; môžeme získať kompletnú mapu spotreby prúdu a presne zmerať spánkový prúd na 599 NA.

Pomocou funkcie posúvania a priblíženia môžeme vidieť čas údržby aktuálnej úrovne a každej úrovne výkonu. Podrobnosti, ktoré používajú tradičné meracie nástroje, nie je možné vidieť v tejto príležitosti na zoznam a meranie. Impulz zadnej hrany použitý na obrázku 4 je charakteristickým príkladom.

Softvér odhalil toto neočakávané tajomstvo: rovnomerný prúd 3,3 μA, zariadenie spotrebúva energiu impulzu na vrchole približne 90 μA, doba pokračovania je 500 ms. Spotreba prúdu sa pripočíta k spánkovému prúdu 599NA a výsledok dosiahne 730NA, čo je o 22 % viac ako náš očakávaný prúd.

Táto nehoda môže byť jednou zo skutočností, že naše nízke energetické požiadavky sú spôsobené tým, že napájanie z batérie je vyššie, ako sa očakávalo. Pri optimalizácii spotreby energie bezdrôtového senzora je veľmi užitočné pochopiť tieto špecifické informácie o inžinieroch. Pri hľadaní rovnováhy medzi používateľským zážitkom a spotrebou batérie a odpovedaním: „Mám poslať správu každých 5 sekúnd, každých 5 sekúnd alebo každých 10 sekúnd?“ Aký je problém odoslania paketu na spotrebu koľko energie je veľmi dôležité.

Inžinieri môžu presne odhadnúť vplyv spotreby batérie na akýkoľvek vytvrdzovací softvér a overiť skutočným meraním v racionálnom čase. Jednoduché prenášanie merania Joule Joule je veľmi užitočný pri odhadovaní výdrže batérie, pretože každá aktivita spotrebuje určité množstvo energie. Na porovnanie výkonu zariadení môžeme použiť aj Joule / Send Bit.

Ale inžinieri zriedka používajú Jouly, pretože by ich mali vypočítať. Použite Keysight14585A na ovládanie a rozklad softvéru, môžete merať energiu jednotiek Jouo. Môžete napríklad merať, koľko energie sa má preniesť do dátového paketu zachyteného pri spúšťacích meraniach?.

Táto výhoda pochádza z použitia dvoch digitizérov súčasne vzorkujúcich napätie a prúd na dosiahnutie bodového merania výkonu. Jouly sa dajú ľahko prečítať ako hodnota medzi kurzorom, dizajnér môže ešte ďalej znamenať Joule / emisný bit. .

KONTAKTUJ NÁS
Povedzte nám svoje požiadavky, môžeme urobiť viac, než si dokážete predstaviť.
Pošlite svoj dotaz
Chat with Us

Pošlite svoj dotaz

Zvoľte iný jazyk
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Aktuálny jazyk:Slovenčina