Hur vi utvecklar lågströms-IoT-enheter: En titt på vår 7-tums E-Papper-ram

I en värld där hållbarhet och lång batteritid blir allt viktigare, är designen av energisnåla IoT-enheter avgörande. På paperlesspaper ägnar vi oss åt att utveckla enheter som vår 7-tums E-Paper ram, som klarar sig med minimal energiförbrukning och därmed möjliggör en självständig och underhållsfri informationsvisning. Men hur uppnår vi detta?

PCB und Nordic Power Profiler Kit IIPCB und Nordic Power Profiler Kit II

Rätt val av komponenter: Avgörande för låg energiförbrukning

Det första och viktigaste steget vid design av en lågströmsenhet är det noggranna valet av varje enskild komponent. Här fokuserar vi på två centrala nyckeltal:

Vilotström (Quiescent Current): Detta är strömmen som en enhet eller komponent förbrukar när den är i viloläge eller i ett sovläge och inte utför någon aktiv uppgift. En låg viloström är avgörande för lång batteritid, eftersom de flesta IoT-enheter tillbringar större delen av sin livslängd i viloläge. Till exempel har vår step-down omvandlare för strömförsörjning (Step-Down) TPS62840 en viloström på typiskt endast 60 nA.

Effektivitet (Efficiency): Effektiviteten anger hur mycket av den tillförda elektriska energin som faktiskt omvandlas till användbar utgångseffekt och hur mycket som går förlorad som värme. Hög effektivitet är särskilt viktig när enheten utför aktiva uppgifter (t.ex. uppdaterar en bild) för att minimera strömförbrukningen under dessa faser.

Huvudkontrollern: Hjärtat av energieffektiviteten

Huvudkontrollern är enhetens centrala styrenhet och därför en huvudfaktor för den totala strömförbrukningen. Vi använder ESP32-C6-MINI.

PCB mit ESP-32 C6 MCUPCB mit ESP-32 C6 MCU

Extremt låg strömförbrukning i standby: MCU:n har olika energisparlägen. I Deep-Sleep-läge kan denna kontroller till exempel minska sin strömförbrukning till endast 7 µA. Denna förmåga är avgörande för att säkerställa batteritid över månader eller till och med år, eftersom kontrollern sover mestadels och bara vaknar kort för uppgifter.

Låg förbrukning i drift: Även när kontrollern är aktiv, fokuserar vi på låg strömförbrukning. Detta uppnås genom optimerad programvara och effektiva hårdvaruarkitekturer. Särskilt viktigt är att kontrollern tillbringar så lite tid som möjligt i detta tillstånd.

Anslutning: Valet av teknologier påverkar strömförbrukningen avsevärt. Vår 7-tums E-Paper ram använder Wi-Fi för installation och uppdatering. Vidare används Bluetooth Low Energy i installationsprocessen. Moderna WiFi-standarder erbjuder redan bra möjligheter för energioptimering. Vår hårdvara är redo för detta, men det kommer att ta några år innan även slutenheter som routrar i hemnätverk behärskar dessa teknologier.

E-Paper Display och elektronik i standby

E-Paper-displayer är naturligt energisnåla eftersom de bara förbrukar ström vid bildbyte och håller den visade bilden permanent utan ytterligare energitillförsel. Det fungerar faktiskt! Försök att ta ut batterierna ur din fotoram. Jämfört med vanliga displayer kommer bilden inte att ändras!
I vår 7-tums E-Paper ram är standby-förbrukningen för E-Paper-displayen endast 30 µA. All övrig elektronik, inklusive strömhantering (t.ex. BQ25172 laddningsregulator och TPS62840 step-down omvandlare) och sensorer (t.ex. KXTJ3-1057 accelerometer med 0,9 µA i inaktiverat läge), bidrar till en imponerande låg total standby-förbrukning för elektroniken + displayen på 70 µA.
Genom denna konsekventa inriktning på lågströmsdesign kan våra enheter som 7-tums E-Paper ram uppnå en hög batteritid på upp till 12 månader, vilket gör dem till en hållbar och flexibel lösning.

I vårt galleri hittar du några bilder på hur vi utvecklar lågströmsenheter och framför allt testar och verifierar dem.

Du kan förbeställa PaperlessPaper paper 7 nu HÄR!