Comment nous développons des appareils IoT à faible consommation : Un aperçu de notre cadre E-Paper de 7 pouces
Dans un monde où la durabilité et la longue durée de vie des batteries deviennent de plus en plus importantes, la conception de dispositifs IoT économes en énergie est cruciale. Chez paperlesspaper, nous nous consacrons au développement de dispositifs qui, comme notre cadre E-Paper de 7 pouces, fonctionnent avec une consommation d'énergie minimale, permettant ainsi un affichage d'informations autonome et nécessitant peu d'entretien. Mais comment y parvenons-nous ?
PCB und Nordic Power Profiler Kit IILe choix des composants : essentiel pour une faible consommation d'énergie
La première et la plus importante étape dans la conception d'un appareil à faible consommation est le choix minutieux de chaque composant. Nous nous concentrons sur deux indicateurs clés :
Courant de repos (Courant Quiescent) : C'est le courant consommé par un appareil ou un composant lorsqu'il est en veille ou en mode sommeil et n'exécute aucune tâche active. Un faible courant de repos est crucial pour une longue durée de vie de la batterie, car la plupart des appareils IoT passent la majeure partie de leur vie en veille. Par exemple, notre convertisseur abaisseur pour l'alimentation (Step-Down) TPS62840 a un courant de repos typique de seulement 60 nA.
Efficacité (Efficiency) : L'efficacité indique combien de l'énergie électrique fournie est réellement convertie en puissance de sortie utilisable et combien est perdue sous forme de chaleur. Une haute efficacité est particulièrement importante lorsque l'appareil exécute des tâches actives (par exemple, mettre à jour une image) pour minimiser la consommation d'énergie pendant ces phases.
Le contrôleur principal : le cœur de l'efficacité énergétique
Le contrôleur principal est l'unité de contrôle centrale de l'appareil et donc un facteur clé de la consommation d'énergie totale. Nous utilisons l'ESP32-C6-MINI.
PCB mit ESP-32 C6 MCUConsommation d'énergie extrêmement faible en veille : Le MCU dispose de plusieurs modes d'économie d'énergie. En mode Deep-Sleep, ce contrôleur peut par exemple réduire sa consommation d'énergie à seulement 7 µA. Cette capacité est essentielle pour garantir la durée de vie de la batterie sur des mois, voire des années, car le contrôleur dort la plupart du temps et ne se réveille que brièvement pour effectuer des tâches.
Faible consommation en fonctionnement : Même lorsque le contrôleur est actif, nous veillons à une faible consommation d'énergie. Cela est réalisé grâce à un logiciel optimisé et des architectures matérielles efficaces. Il est particulièrement important que le contrôleur passe le moins de temps possible dans cet état.
Connectivité : Le choix des technologies influence considérablement la consommation d'énergie. Notre cadre E-Paper de 7 pouces utilise le Wi-Fi pour la configuration et la mise à jour. De plus, le Bluetooth Low Energy est utilisé dans le processus de configuration. Les normes WiFi modernes offrent déjà de bonnes possibilités d'optimisation énergétique. Notre matériel est prêt pour cela, mais il faudra encore quelques années avant que les appareils finaux comme les routeurs dans le réseau domestique maîtrisent ces technologies.
Affichage E-Paper et électronique en veille
Les écrans E-Paper sont naturellement économes en énergie, car ils ne consomment de l'énergie que lors du changement d'image et maintiennent l'image affichée sans alimentation supplémentaire. Cela fonctionne vraiment ! Essayez de retirer les piles de votre cadre photo. Par rapport aux écrans traditionnels, l'image ne changera pas !
Dans notre cadre E-Paper de 7 pouces, la consommation en veille de l'écran E-Paper est de seulement 30 µA. Toute l'électronique restante, y compris la gestion de l'alimentation (par exemple, le régulateur de charge BQ25172 et le convertisseur abaisseur TPS62840) et les capteurs (par exemple, le capteur d'accélération KXTJ3-1057 avec 0,9 µA en état désactivé), contribue à une consommation totale en veille impressionnante de l'électronique + écran de 70 µA.
Grâce à cette orientation constante vers la conception à faible consommation, nos appareils comme le cadre E-Paper de 7 pouces peuvent atteindre une longue durée de vie de la batterie allant jusqu'à 12 mois, ce qui en fait une solution durable et flexible.
Dans notre galerie, vous trouverez quelques images montrant comment nous développons, testons et vérifions des appareils à faible consommation.
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