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探讨可用于优化物联网设计能耗的最新技术

电子发烧友 2018-05-16 09:54:04

[导读] 为了最大限度地利用可用电池电量,物联网设备需要作为整个系统进行优化,而不是作为不相关组件的集合。本文将探讨可用于优化物联网设计能耗的最新技术和技术,以及如何最好地应用它们。

在设计电池供电的物联网(IoT)设备时,主要目标是延长再充电之间的时间,或者在标准电池的情况下延长电池的使用寿命。有许多传统的方法,但缺乏完全优化设计所需的系统级视角。

 

为了最大限度地利用可用电池电量,物联网设备需要作为整个系统进行优化,而不是作为不相关组件的集合。本文将探讨可用于优化物联网设计能耗的最新技术和技术,以及如何最好地应用它们。


传统的能量测量方法

一般的嵌入式系统开发人员对优化系统的电池寿命并不陌生。在过去的美好时光中,开发人员通常会使用万用表(例如B&K Precision BK2706)来测量嵌入式系统的电流消耗。这些都是很好的万用表,当然可以用来测量平均电流,但不会给开发人员提供他们需要的分辨率,以查看快速峰值,或者在没有相当大的努力的情况下测量微安范围内的电流消耗。为了看到这些快速转换,开发人员需要快速的事情,他们可以很容易地触发。

 

一个示波器,加上一个大小适合电流范围的分流电阻,可以用来查看这些快速电流转换。开发人员可能会使用B&K Precision公司的BK2190。这是一款极好的低成本100 MHz示波器。开发人员当然可以触发示波器查看尖峰和转换,但在这个特定应用中使用示波器仍然存在一些挑战。

 

首先,大多数低成本示波器不允许开发人员轻松访问跟踪。其次,轨迹在其记录长度上受到限制。第三,示波器数据不能与嵌入式系统上发生的事件同步。考虑到所有这三个问题,开发人员可能会在项目时间表内尽力优化他们的物联网设备。因此,有效优化物联网设备的能源消耗需要一种新的更现代的方法。

 

使用智能电源优化能耗

物联网设备可以被优化的一种新的更现代化的方式是使用智能电源,该智能电源不仅向设备提供能量,而且还能够测量提供给该设备的电压和电流。智能电源可以看作是电源和数据采集系统的混合体。

 

Qoitech AB的 OTIi Arc就是其中一种电源。这是一款便携式电源,可用作电流和电压测量单元。它用于为能源配置需要优化的物联网设备供电。它通过USB将收集的数据传输到PC。OTIi Arc也可以通过USB供电。

 

 

图1:Qoitech AB公司的OTIi Arc是一款便携式电源,可用作电流和电压测量单元。(图片来源:Qoitech AB)

 

OTIi Arc可通过其otii软件包进行配置,提供0.5至5.0伏的电压。使用USB端口为Otii Arc供时,最大输出功率可达250毫安(mA)。对于大多数物联网设备来说,这将是绰绰有余的,但对于开发功耗更大的系统的开发人员,可以使用外部7.5伏特到9.0伏特的电源来实现高达2.5安培(A)的电流,并且具有最大峰值电流为5.0 A.Otii Arc 还可以以低至1微安(μA)的电流分辨率以高达4 Ksamples / s的速率进行采样,这对大多数物联网设备来说已经足够了。

 

使用Otii Arc

待测物联网设备(DUT)可以通过多种方式连接到Otii Arc。在第一种方法中,就像大多数电源一样,有两个香蕉插头用于为设备供电。这使得开发人员可以使用来自Pomona ElectroNIcs的12“红色香蕉电缆,用红色Pomona夹具提供电压轨。使用12“黑色波莫纳香蕉电缆和黑色波莫纳气爪来供应地面导轨。这是任何嵌入式系统工程师的工作台的标准设置。

 

第二种方法使用Otii Arc的14引脚扩展接头,引脚间距为0.100“。该扩展端口具有有用的连接,如用于测量电流的第二个模数转换器(ADC)通道,GPIO引脚以及串行发送和接收引脚信号。

 

 

图2:使用几乎每个电源上的标准香蕉插孔连接到Otii Arc。开发人员可以使用12“红色Pomona Electronics香蕉电缆和红色Pomona夹具将正电压轨连接到被测物联网设备。(图片来源:Pomona Electronics)

 

Qoitech Otii Arc配备了otii软件的标准许可证,该软件是一个可视化工具,与Otii Arc进行连接,以执行电流和电压测量并控制电源的行为。可视化用于分析能耗并确定系统的优化位置和方式。

 

otii软件通过USB连接电源,可用于启用和禁用电源电压或记录跟踪。跟踪时,开发人员可以看到提供易于导航的带状图类型视图的实时跟踪。开发人员可以在其踪迹中突出显示区域,并提供重要信息,如最小值,最大值和平均电流(图3)。

 

 

图3:使用Otii Arc的otii软件进行跟踪时,开发人员可以查看实时跟踪,该跟踪以条形图视图显示,很容易导航。(图片来源:Digi-Key Electronics)

[整理编辑:中国测控网]
标签:  电池[5]    物联网[11]    IOT[1]    能耗[3]
 
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