Az energiafogyasztás szinte minden elektronikus eszköz legfontosabb teljesítményparamétere. Az energiatakarékosság jó a környezet számára, és jelentős hatással van a költségekre, az ügyfélélményre és a megoldás élettartamára.
Az alacsony energiafogyasztás minden elektronikus eszköz esetében fontos – legyen szó hálózatról, nagy akkumulátorról, gombelemről vagy energiagyűjtésről.
A dolgok internetének (IoT) elterjedésével az alacsony fogyasztású kialakítás egyre fontosabbá válik. Az alacsony energiaigényű, vezeték nélküli technológiákra támaszkodnak, mint például a Bluetooth® Low Energy, az NB-IoT, a LoRaWAN vagy a Sigfox.
Az IoT-eszközökben lévő akkumulátorok gyakran legalább tíz évig is kitartanak, ilyenek például az intelligens vízfogyasztásmérők akkumulátorai. Ezért az alacsony energiafogyasztásnál többről van szó, mint az alacsony energiafogyasztású technológiák és alkatrészek.
Az alacsony energiafogyasztású kialakítás általában egy alacsony energiafogyasztású rendszert magában foglaló koncepcióval kezdődik. Ez a koncepció azt jelenti, hogy az energiatakarékos funkcióik felhasználásával kiválasztjuk a legjobb alacsony fogyasztású kommunikációs technológiákat és alkatrészeket.
A feldolgozásért felelős legtöbb platformot és kommunikációs chipet különböző teljesítménymódokkal látják el: aktív, készenlét, alvó és mélyalvás. Emellett a kommunikációs technológiák a szükséges kommunikációs magatartás alapján meghatározott energiajellemzőket biztosítanak, például:
az NB-IoT és az LTE-M támogatja az energiatakarékos (PSM) és a kiterjesztett DRX (eDRX) módokat. Ezenkívül nemrég mutatták be az ébresztő rádió funkció.
Bluetooth® Low Energy – kis fogyasztású technológia, amely dinamikus teljesítményszabályozást tesz lehetővé a Bluetooth® 5.2 bevezetése óta
A Wi-Fi 802.11ax számos energiatakarékos funkciót támogat az IoT-alkalmazások esetében, ilyen például az ébresztő rádió.
A tesztelés segít optimalizálni az alacsony fogyasztású kialakítást
Az eszköz energiafogyasztási viselkedésének megértése is nagyon fontos. Például a Bluetooth®-chipek általában különböző üzemmódokkal rendelkeznek:
- Üresjárat
- Alvás
- Mély alvás
Néhány esetében elérhető a mindössze néhány mikroamperes, nagyon alacsony alvó áram, illetve csúcsáram több mA továbbítására.
Ezért elengedhetetlen az energiafogyasztás nyomon követése a különböző vizsgálatok során, valamint a különböző üzemmódok használatának optimalizálása.
Teljes élettartam egyetlen akkumulátorral
Az alacsony fogyasztású eszközök működtetésére használt akkumulátorok szintén kritikus tényezők. Az akkumulátorok olyan egyedi jellemzőkkel rendelkeznek az élettartamuk során, mint például az energiasűrűség és a kisülési görbék.
A speciális vizsgálatok minden fejlesztési fázisban döntő fontosságúak annak ellenőrzéséhez, hogy a terv megfelelően működik-e. A vizsgálatok meghatározzák az akkumulátor élettartama alatt várható teljesítményt.
Az eszközök ilyen hosszú időn keresztül történő vizsgálata aligha lehetséges, ezért akkumulátorszimulációs teszteket végeznek. Az R&S®NGM200 tápegység-sorozat képes szimulálni egy akkumulátor tényleges kimeneti teljesítményét kisütéssel és töltéssel együtt.
Az R&S®NGM202 típussal egyszerre akár két akkumulátor is szimulálható.
A kategóriájában legjobb RF-teljesítmény biztosítása
A gyártóknak biztosítaniuk kell, hogy vezeték nélküli eszközeik optimális RF-teljesítményt nyújtanak a zökkenőmentes kommunikáció érdekében minden helyzetben és helyen. Gyakran figyelmen kívül hagyják a gyenge RF-teljesítmény áramfogyasztásra gyakorolt hatását.
A vezeték nélküli kommunikációs technológiák különböző technikákat használnak a jelproblémák kezelésére:
• TX-teljesítmény alkalmazása
• Váltás robusztusabb modulációra
• Kódolási sémák az üzenetek vak ismétlésének megkezdéséhez
• A protokoll használata az üzenetek ismétlésére, amíg sikeresen át nem mennek
Mindezek a technikák nagyobb energiafogyasztást eredményeznek. A képlet egyszerű: kétszer annyi üzenet küldése megkétszerezi az éterben töltött időt és az energiafogyasztást. Ez a növekedés elengedhetetlenné teszi az RF-teljesítmény ellenőrzését az átviteli és a vételi útvonalon.
A spektrummérések elvégzése különösen LoRaWAN-jel esetén érdemes. A LoRaWAN-jelek 125 kHz és 500 kHz közötti, GHz alatti sávszélességben működnek.
Az R&S®FPC integrált jelölőfunkció pontos méréseket tesz lehetővé a különböző LoRa-szóráshoz és csatorna-sávszélességekhez. Ez segít megerősíteni, hogy a készülék a várt TX-teljesítményt nyújtja-e a szükséges határokon belül.
Összefoglalás
Számos gyártó folyamatosan feszegeti hordozható, kézi és akkumulátoros termékeik új jellemzőinek és funkcióinak határait. Ezeknél a termékeknél az akkumulátor élettartamának az energiafogyasztás minimalizálásával történő növelése óriási különbséget jelent a versenytársak között, miközben javítja a termék teljes élettartamát.
A tesztelés a tervezési folyamat szerves részét képezi, és segítségével a mérnökök számos energiatakarékos technikát (például órajel-kapuzás, elektromos kapuzás és többfeszültségű technika) tárhatnak fel.
