Hoe we Low-Power-IoT-apparaten ontwikkelen: Een blik op onze 7-inch E-Paper frame
In een wereld waar duurzaamheid en lange batterijlevensduur steeds belangrijker worden, is het ontwerp van energiezuinige IoT-apparaten cruciaal. Bij paperlesspaper wijden we ons aan de ontwikkeling van apparaten die, zoals onze 7-inch E-Paper frame, met minimaal energieverbruik werken en zo een autonome en onderhoudsarme informatieweergave mogelijk maken. Maar hoe bereiken we dat?
PCB und Nordic Power Profiler Kit IIDe juiste keuze van componenten: Cruciaal voor laag energieverbruik
De eerste en belangrijkste stap bij het ontwerpen van een low-power apparaat is de zorgvuldige selectie van elke afzonderlijke component. Hierbij letten we op twee belangrijke kengetallen:
Ruststroom (Quiescent Current): Dit is de stroom die een apparaat of component verbruikt wanneer het inactief is of in een slaapmodus verkeert en geen actieve taak uitvoert. Een lage ruststroom is cruciaal voor een lange batterijlevensduur, aangezien de meeste IoT-apparaten het grootste deel van hun levensduur in rust doorbrengen. Bijvoorbeeld, onze step-down converter voor de stroomvoorziening (Step-Down) TPS62840 heeft een ruststroom van typisch slechts 60 nA.
Efficiëntie (Efficiency): De efficiëntie geeft aan hoeveel van de toegevoerd elektrische energie daadwerkelijk wordt omgezet in bruikbare uitgangsvermogen en hoeveel als warmte verloren gaat. Een hoge efficiëntie is vooral belangrijk wanneer het apparaat actieve taken uitvoert (bijv. een afbeelding bijwerkt) om het stroomverbruik tijdens deze fasen te minimaliseren.
De hoofdcontroller: Het hart van de energie-efficiëntie
De hoofdcontroller is de centrale besturingseenheid van het apparaat en daarom een belangrijke factor voor het totale stroomverbruik. We gebruiken de ESP32-C6-MINI.
PCB mit ESP-32 C6 MCUExtreem laag stroomverbruik in standby: De MCU beschikt over verschillende energiebesparingsmodi. In de deep-sleep modus kan deze controller bijvoorbeeld zijn stroomverbruik tot slechts 7 µA reduceren. Deze mogelijkheid is essentieel om de batterijlevensduur over maanden of zelfs jaren te garanderen, aangezien de controller het grootste deel van de tijd slaapt en slechts kort voor taken ontwaakt.
Laag verbruik tijdens gebruik: Zelfs wanneer de controller actief is, letten we op een laag stroomverbruik. Dit wordt bereikt door geoptimaliseerde software en efficiënte hardware-architecturen. Het is vooral belangrijk dat de controller zo min mogelijk tijd in deze toestand doorbrengt.
Connectiviteit: De keuze van technologieën beïnvloedt het stroomverbruik aanzienlijk. Ons 7-inch E-Paper frame maakt gebruik van Wi-Fi voor installatie en updates. Daarnaast wordt Bluetooth Low Energy gebruikt in het installatieproces. Moderne WiFi-standaarden bieden al goede mogelijkheden voor energieoptimalisatie. Onze hardware is hierop voorbereid, maar het zal nog enkele jaren duren voordat ook eindapparaten zoals routers in het thuisnetwerk deze technologieën beheersen.
E-Paper Display en elektronica in standby
E-Paper-displays zijn van nature energiezuinig, omdat ze alleen stroom verbruiken bij het wisselen van afbeelding en de weergegeven afbeelding permanent zonder verdere energievoorziening behouden. Dat werkt echt! Probeer eens de batterijen uit je fotolijst te halen. In vergelijking met conventionele displays zal er niets aan de afbeelding veranderen!
Bij ons 7-inch E-Paper frame is het standby-verbruik van het E-Paper-display slechts 30 µA. De rest van de elektronica, inclusief het stroombeheer (bijv. BQ25172 laadregelaar en TPS62840 step-down converter) en sensoren (bijv. KXTJ3-1057 versnellingssensor met 0,9 µA in uitgeschakelde toestand), draagt bij aan een indrukwekkend laag totaal standby-verbruik van de elektronica + display van 70 µA.
Door deze consequente focus op low-power design kunnen onze apparaten zoals het 7-inch E-Paper frame een hoge batterijlevensduur van tot wel 12 maanden bereiken, wat ze tot een duurzame en flexibele oplossing maakt.
In onze galerij vind je een paar foto's van hoe we low-power apparaten ontwikkelen en vooral testen en verifiëren.
Je kunt de PaperlessPaper paper 7 nu HIER pre-orderen!
