Kuidas me arendame madala energiatarbega IoT-seadmeid: Pilk meie 7-tollisele e-paberi raamile
Maailmas, kus jätkusuutlikkus ja pikad aku tööajad muutuvad üha olulisemaks, on energiasäästlike IoT-seadmete disain ülioluline. Paperlesspaperis pühendume seadmete arendamisele, mis nagu meie 7-tolline E-Paber raam, töötavad minimaalse energiatarbimisega, võimaldades seeläbi iseseisvat ja vähese hooldusega teabe kuvamist. Aga kuidas me seda saavutame?
PCB und Nordic Power Profiler Kit IIKomponentide õige valik: Madala energiatarbimise saavutamise võti
Esimene ja kõige olulisem samm madala energiatarbimisega seadme kavandamisel on iga komponendi hoolikas valik. Siin pöörame tähelepanu kahele peamisele näitajale:
Rahuvool (Quiescent Current): See on vool, mida seade või komponent tarbib, kui see on ooterežiimis või unerežiimis ega täida aktiivset ülesannet. Madal rahuvool on oluline pika aku tööea jaoks, kuna enamik IoT-seadmeid veedab suurema osa oma elueast puhkeseisundis. Näiteks on meie toiteallika alaldil (Step-Down) TPS62840 rahuvool tavaliselt vaid 60 nA.
Tõhusus (Efficiency): Tõhusus näitab, kui palju sisendenergiast muudetakse tegelikult kasulikuks väljundvõimsuseks ja kui palju kaob soojusena. Kõrge tõhusus on eriti oluline, kui seade täidab aktiivseid ülesandeid (nt pildi uuendamine), et minimeerida energiatarbimist nende faaside ajal.
Peamine kontroller: Energiatõhususe süda
Peamine kontroller on seadme keskne juhtimisüksus ja seetõttu peamine tegur kogu energiatarbimises. Kasutame ESP32-C6-MINI-d.
PCB mit ESP-32 C6 MCUÄärmiselt madal energiatarbimine ooterežiimis: MCU-l on erinevad energiasäästurežiimid. Sügava une režiimis võib see kontroller vähendada oma energiatarbimist vaid 7 µA-ni. See võime on hädavajalik, et tagada aku tööiga kuude või isegi aastate jooksul, kuna kontroller magab suurema osa ajast ja ärkab üles ainult lühikesteks ülesanneteks.
Madal tarbimine töörežiimis: Isegi kui kontroller on aktiivne, pöörame tähelepanu madalale energiatarbimisele. Seda saavutatakse optimeeritud tarkvara ja tõhusate riistvara arhitektuuride abil. Eriti oluline on, et kontroller veedaks selles olekus võimalikult vähe aega.
Ühenduvus: Tehnoloogiate valik mõjutab oluliselt energiatarbimist. Meie 7-tolline E-Paber raam kasutab seadistamiseks ja uuendamiseks Wi-Fi-d. Lisaks kasutatakse seadistusprotsessis Bluetooth Low Energy't. Kaasaegsed WiFi standardid pakuvad juba häid energiatõhustamise võimalusi. Meie riistvara on selleks valmis, kuid kulub veel paar aastat, enne kui ka lõppseadmed nagu ruuterid koduvõrgus neid tehnoloogiaid valdavad.
E-Paber ekraan ja elektroonika ooterežiimis
E-Paber ekraanid on oma olemuselt energiasäästlikud, kuna nad tarbivad voolu ainult pildi vahetamisel ja hoiavad kuvatavat pilti püsivalt ilma täiendava energiavarustuseta. See tõesti töötab! Proovi kord oma pildiraamist patareid eemaldada. Võrreldes tavaliste ekraanidega ei muutu pildil midagi!
Meie 7-tollise E-Paber raami puhul on E-Paber ekraani ooterežiimi tarbimine vaid 30 µA. Kogu ülejäänud elektroonika, sealhulgas toitehaldus (nt BQ25172 laadimisregulaator ja TPS62840 alaldi) ja andurid (nt KXTJ3-1057 kiirendusandur 0,9 µA-ga deaktiveeritud olekus), aitavad kaasa muljetavaldavalt madalale elektroonika + ekraani kogutarbimisele ooterežiimis, mis on 70 µA.
Selle järjekindla madala energiatarbimisega disaini kaudu võivad meie seadmed, nagu 7-tolline E-Paber raam, saavutada kuni 12-kuulise aku tööea, muutes need jätkusuutlikuks ja paindlikuks lahenduseks.
Meie galeriis leiad mõned pildid, kuidas me madala energiatarbimisega seadmeid arendame ja eelkõige testime ja verifitseerime.
