Tiksliausias atsakymas yra:„Bluetooth“ modulio energijos suvartojimas yra diapazonas: nuo mikroamperų (µA) miegant iki miliamperų (mA), kai perduodamas aktyvus.
Kad gautumėte praktinį supratimą, suskirstykime jį pagal skirtingas bendrojo veikimo būsenasMažos energijos (BLE)modulis.
Pagrindinė koncepcija: darbo ciklas yra karalius
Energijos suvartojimas yra susijęs sudarbo ciklas-radijo aktyvumo laiko procentas, palyginti su miego režimu. BLE modulis skirtas miegoti didžiąją savo gyvenimo dalį, pabundant trumpais, galingais sprogimais.
Energijos suvartojimas pagal veikimo būseną
Čia yra tipiškas šiuolaikinio BLE modulio galios profilis (pvz., pagrįstas Šiaurės šalių nRF52 serijos lustu):
| Veiklos būsena | Tipiškas dabartinis piešimas | Kas vyksta ir kodėl tai svarbu |
|---|---|---|
| Gilus miegas | 0.1 µA - 2 µA | CPU ir radijas visiškai išjungti. Tik maža energijos srovelė palaiko RAM atmintį ir veikia mažos-galios laikmatis. Tai yra ilgalaikio-galiojimo laiko pagrindas. |
| Budėjimo / tuščiosios eigos režimas | 2 µA - 10 µA | Šerdis miega, bet yra pasirengęs labai greitai pabusti reaguodamas į įvykį (pvz., laikmatį ar išorinį signalą). |
| Reklama | 10 µA - 500 µA | Modulis atsibunda, transliuoja "Aš čia!" paketą ir grįžta miegoti.Vidutinė srovė labai priklauso nuo reklamos intervalo.Reklama kas 100 ms sunaudos daug daugiau nei reklama kas 1 sekundę. |
| Prisijungta (aktyvus) | 5 mA - 20 mA | Radijas aktyviai perduoda arba priima duomenis. Tai yradidžiausia srovė, bet tai trunka tik nuo kelių šimtų mikrosekundžių iki kelių milisekundžių vienam prisijungimo įvykiui. |
| Prisijungta (miega tarp įvykių) | 5 µA - 50 µA | Tai yra BLE magija. Ryšyje modulis miega beveik visą laikąRyšio intervalas, atsibunda tik pirmiau nurodytam mažam aktyviam laikotarpiui. |
Raktas išsinešti:Negalite apibūdinti modulio suvartojimo vienu skaičiumi. Turite apskaičiuoti anvidutinė srovėpagal tai, kiek laiko praleidžia kiekvienoje valstybėje.
Vidutinės srovės ir baterijos veikimo trukmės skaičiavimas
Atlikime supaprastintą įprasto scenarijaus skaičiavimą: aBLE jutiklio žymakuris paima temperatūros rodmenis ir siunčia jį į telefoną kartą per sekundę.
Prielaidos:
Prisijungimo intervalas:100 ms (įprasta reikšmė)
Aktyvus laikas vienam renginiui:2 ms (duomenų perdavimas)
Šiuo metu aktyvioje būsenoje:10 mA
Šiuo metu miego būsenoje: 15 µA
Baterija:250 mAh monetų elementas (CR2032)
1. Apskaičiuokite darbo ciklą:
Modulis aktyvus 2 ms kas 100 ms.
Darbo ciklas=(aktyvus laikas / bendras laikas)=(2 ms / 100 ms) =2%
2. Apskaičiuokite vidutinę srovę:
Vidutinė srovė=(darbo ciklas × aktyvioji srovė) + ((1 - darbo ciklas) × miego srovė)
= (0.02 × 10,000 µA) + (0.98 × 15 µA)
= 200 µA + 14.7 µA
= ~215 µA(arba 0,215 mA)
3. Apytikslis akumuliatoriaus veikimo laikas:
Akumuliatoriaus veikimo laikas (valandomis)=Akumuliatoriaus talpa (mAh) / vidutinė srovė (mA)
= 250 mAh / 0,215 mA
≈ 1163 valandos → ~48 dienos
Šis pavyzdys rodo, kaip įrenginys, kurio didžiausia srovė yra 10 mA, vis tiek gali veikti ilgiau nei mėnesį su maža baterija!
Palyginimas: BLE ir klasikinis Bluetooth
Labai svarbu atskirti šiuos du dalykus, nes jų galios profiliai yra skirtingi:
| Bluetooth tipas | Galios profilis | Tipiniai naudojimo atvejai |
|---|---|---|
| „Bluetooth Low Energy“ (BLE) | „Puikus ir mieguistas“- Labai maža vidutinė galia (nuo µA iki mA). Optimizuotas serijos duomenims. | IoT jutikliai,Nešiojami drabužiai, švyturiai, nuotolinio valdymo pultai.Baterijos veikimo laikas: nuo mėnesių iki metų. |
| Klasikinis „Bluetooth“ (BR / EDR) | „Nuolat alkanas“- Nuolatinė didelė galia (dešimties mA). Optimizuotas nuolatiniam duomenų srautiniam perdavimui. | Garso transliacija(ausinės, kolonėlės), failų perkėlimas.Baterijos veikimo laikas: nuo valandų iki dienų. |
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos energijos suvartojimui
Perdavimo galia:Modulis, nustatytas į +8 dBm, sunaudos daug daugiau energijos nei esant 0 dBm, tačiau veikimo diapazonas bus didesnis.
Duomenų perdavimo sparta:Siunčiant daugiau duomenų per prisijungimo įvykį, radijas lieka įjungtas ilgiau, todėl padidėja galia.
Ryšio parametrai:
Prisijungimo intervalas:Trumpesni intervalai reiškia dažnesnį pabudimą{0}}, didesnę galią. Ilgesni intervalai taupo energiją, bet padidina delsą.
Slave delsa:Tai yra „praleidžiamų duomenų skaičius“, leidžiantis įrenginiui praleisti ryšio įvykius, jei jame nėra duomenų, taip smarkiai sumažinant vidutinę galią.
Periferinis naudojimas:Jei modulio vidiniame MCU taip pat veikia jūsų programos kodas ir jutikliai, ši galia turi būti pridėta prie radijo suvartojimo.
Išvada
Vertindami „Bluetooth“ modulio energijos suvartojimą, nežiūrėkite tik į „piko“ ar „miego“ skaičius duomenų lape. Klauskite:
„Kas yravidutinissrovė įmano konkretus naudojimo atvejis?"
Ieškokite pardavėjo programos pastabų arba internetinių skaičiuotuvų, kurie modeliuoja energijos suvartojimą pagal skirtingus scenarijus (pvz., „1 sekundės jutiklio atnaujinimas“).
Norėdami gauti mažiausią galią, pasirinkite aBLE modulisir dirbkite su savo programinės įrangos inžinieriumioptimizuoti ryšio parametrus ir maksimaliai padidinti miego laiką.
