निम्न संचालित धार उपकरण के लिए एकीकृत वाईफाई एमसीयू का चयन करते समय किन कारकों पर विचार करना चाहिए?

इस सवाल की प्रेरणा इस तथ्य से मिलती है कि कुछ समय पहले मैंने माइक्रोकंट्रोलर और CC3100 Wifi नेटवर्क प्रोसेसर का उपयोग करके अवधारणा (PoC) IoT एज डिवाइस का एक सरल प्रमाण बनाया था । इस प्रोटोटाइप के साथ समस्याओं में से एक यह था कि कॉन्फ़िगरेशन को काफी मात्रा में बिजली की आवश्यकता थी। इस प्रकार, यह मौजूदा निचले बिजली उपकरण के लाभों को दूर नहीं कर सकता है जो बैटरी और उपयोग की आवृत्ति के आधार पर 2 से 10 वर्षों तक रह सकते हैं।

आवेदन के आधार पर, वर्तमान उत्पाद 1400 एमएएच और 2400 एमएएच के बीच क्षमता के साथ 6 वी डीसी बैटरी का उपयोग करता है। डिवाइस में एक कम शक्ति संवेदन तत्व और एक सक्रिय तंत्र है। पेलोड सबसे अधिक संभावना लगभग 100 बाइट्स होगा। शिखर गतिविधि के दौरान संचार की आवृत्ति लगभग हर दो मिनट में होगी। IoT और बाजार की मांगों में प्रगति के साथ, इस PoC ने कुछ ध्यान आकर्षित किया है।

कुछ IOT प्लेटफॉर्म प्रदाताओं के सुझाव के अनुसार मैं मुख्य रूप से टेक्सास इंस्ट्रूमेंट से CC3200 वायरलेस MCU को देख रहा हूं क्योंकि यह CC3100 का उत्तराधिकारी है। एक सिस्टम स्तर पर जब CC3100 का उपयोग नहीं किया जाता है तो बिजली पूरी तरह से बंद हो सकती है। यह एक सिस्टम स्तर पर कम शक्ति के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ है। जब गतिविधि का पता चलता है तो संवेदन तत्व सूक्ष्म अंतर को एक अवरोध के माध्यम से जगाता है। अन्य एकीकृत वाईफ़ाई MCU हैं जैसे कि ESP8266 , BCM43362 , ATWINC1500B , 88MC200 और कई और। मैं निम्न शक्ति माइक्रोकंट्रोलर्स के पहले क्रम विश्लेषण करने के लिए ULPBchch स्कोर का उपयोग करता हूं, जैसे कि विश्लेषण के बादकम बिजली के अनुप्रयोग के लिए माइक्रो कंट्रोलर का चयन कैसे करें? एक कम बिजली माइक्रोकंट्रोलर का चयन करने में मदद करने के लिए। मैंने प्रति मोड सक्रिय मोड जैसे ड्रॉ का उपयोग किया है, और एक सूचित चयन करने के लिए एक अलग कम पावर मोड को चालू करता है। तो कम बिजली के विकल्प को बनाए रखने के लिए और IoT क्षमता को जोड़ने के लिए, महत्वपूर्ण पैरामीटर (वायरलेस संचार से संबंधित) क्या हो सकते हैं कि मुझे एक एकीकृत वाईफाई एमसीयू का चयन करते समय ध्यान देना चाहिए?

संदर्भ:

microcontrollers wifi power-consumption

— महेंद्र गनवार्डन
स्रोत

मुझे यकीन नहीं है कि अगर मैं सही समझ रहा हूं, तो आप किन घटकों का उल्लेख कर रहे हैं (यह देखते हुए कि CC3200 में एप्लिकेशन माइक्रोकंट्रोलर, वाई-फाई नेटवर्क प्रोसेसर और पावर-मैनेजमेंट सबसिस्टम शामिल हैं - यह पहले से ही सबसे अधिक लगता है कि आपकी आवश्यकता है)।

— घनिमा

@Ghanima, Tektronix में आपके Wi-Fi मॉड्यूल का चयन करने का तरीका है? मार्गदर्शक। क्या कोई एकीकृत वाईफ़ाई मॉड्यूल गाइड का चयन करने का तरीका है। मुझे कोई भी मिल सकता है। अन्य विक्रेताओं ने वाईफाई मॉड्यूल को एकीकृत किया है, लेखन के समय मैंने CC3200 पर शोध नहीं किया है। इस समुदाय का हिस्सा होने का लाभ प्रश्नों को उछालना और एक दूसरे के अनुभवों को सीखना है। तो संक्षेप में, क्या एक कम बिजली आईओटी आवेदन के लिए IOT अनुप्रयोगों के लिए एक बेहतर बी बनाते हैं। क्या wifi से बेहतर कुछ है, उदाहरण sigfox या lora?

— महेंद्र गुणावदा

यह मुझे बहुत सामान्य लगता है। परीक्षण के रूप में, हम इस प्रश्न का उत्तर देने के संभावित तरीकों से एक अच्छे उत्तर की पहचान कैसे करेंगे?

— शॉन हुलिएन

मैंने आपके प्रश्न को कई बार पढ़ा है और मुझे अभी भी समझ नहीं आया कि आप किस बारे में पूछ रहे हैं। आपकी उपयोगकर्ता कहानी ठीक है, लेकिन आप सेटअप के किस भाग के बारे में पूछ रहे हैं? आप अपने प्रश्न में कम बिजली की खपत के बारे में बात करते हैं, इसलिए कम बिजली की खपत के अलावा अन्य "महत्वपूर्ण पैरामीटर" क्या हैं? मुझे यकीन है कि यहाँ एक अच्छा सवाल है, लेकिन इसका आधा हिस्सा अभी भी आपके सिर में है।

— गिल्स एसओ- बुराई को रोकना '

क्या आपके निर्देश का ऊर्जा आपके उपयोग के मामले के लिए प्रासंगिक है? आपके प्रश्न में जानकारी के साथ, यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है। यदि आप अधिक संगणना नहीं करते हैं, तो यह निष्क्रिय और विशेष रूप से रेडियो पर शक्ति द्वारा बौना हो सकता है।

— गिल्स एसओ- बुराई को रोकें

जवाबों:

जैसा कि आपका सबसे महत्वपूर्ण अवरोध कम बिजली की खपत है, मुझे लगता है कि आप पहले से ही 2 सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों पर ध्यान दे रहे हैं: सक्रिय मोड वर्तमान आवृत्ति प्रति, और विभिन्न कम बिजली मोड पर वर्तमान ड्रा।

संचार को स्थिर (यानी समान संचार प्रोटोकॉल और EM आवृत्ति) के रूप में पकड़ना, फिर सबसे अच्छा MCU चुनना केवल उन मापदंडों को ठीक से एकत्र करने का मामला है। और यहां बताया गया है कि मैं एक एकल संख्यात्मक मूल्य बनाऊंगा जिसकी मैं सभी विकल्पों में तुलना कर सकता हूं:

एक अवधि में डिवाइस के लिए एक अनुमानित गतिविधि प्रोफ़ाइल बनाएं (कितनी बार यह संवाद करता है और कितने समय के लिए) - एक सप्ताह से अधिक का कहना है।
संचार के सक्रिय होने पर, चयनित अवधि में समय के लिए उपयोग किए जाने वाले EM आवृत्ति पर वर्तमान ड्रा की गणना करें - अर्थात एक सप्ताह में 1000 x गतिविधि पर 2 एस अवधि के लिए 10 uA ड्रा (@ 900 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति) का मतलब होगा 20,000 uA-s / सप्ताह।
जब डिवाइस अपने डिफ़ॉल्ट कम बिजली मोड पर हो, तो चयनित अवधि के दौरान वर्तमान ड्रा की गणना करें - अर्थात [7 दिन x 24 घंटे x 60 मिनट x 60 s - 1000 x 2 s गतिविधि] पर 10 nA ड्रा का अर्थ होगा 6,028 यूए -एस / सप्ताह।
इस काल्पनिक MCU के लिए 2 पैदावार 26,028 uA-s / week current draw जोड़ना।
यह गणना की गई साप्ताहिक वर्तमान ड्रॉ की तुलना सभी MCU के लिए की जा सकती है।

मुझे पता है कि यह MCU गतिविधि को देखने का एक बहुत ही सरल तरीका है - अर्थात सिर्फ 2 राज्यों को माना जाता है: निष्क्रिय और संचार ... लेकिन मेरा मानना है कि किसी भी अन्य राज्यों में इन दोनों में से एक के लिए आनुपातिक और मामूली योगदान होगा। उदाहरण के लिए, शक्ति का उपयोग अभिकलन (निर्देश चक्र) को संचार अवस्था के साथ जोड़ा जा सकता है और संचार उप-प्रणाली की तुलना में बिजली की दृष्टि से इसका बहुत कम योगदान होगा। मुद्दा यह है कि, चयन प्रक्रिया के लिए इन 2 राज्यों को देखना पर्याप्त है।

— leon.valencia
स्रोत

कोई जादू की गोली नहीं है, इसलिए मुझे लगता है कि सलाह स्पष्ट रूप से स्पष्ट होगी। सबसे पहले सबसे बड़े बिजली उपभोक्ताओं को दूर करना शुरू करें।

क्या आप वास्तव में सभी चिप्स और सर्किट को बंद कर रहे हैं जब यह निष्क्रिय है? मुझे पता है कि कुछ शौक़ीन बोर्ड और ढाल हमेशा पूरी तरह से वह सब कुछ बंद नहीं करते जिसकी आप अपेक्षा करते हैं।

यदि यह एक्ट्यूएटर है, तो क्या आप लाइटर पावर्ड मोटर का उपयोग कर सकते हैं, या ड्राइव ट्रेन में घर्षण को कम कर सकते हैं? बड़ी तस्वीर, क्या आप भार को कम करने, या बेहतर संतुलित होने के लिए संचालित लोड को फिर से इंजीनियर कर सकते हैं?

यदि यह संचार है, तो संचार की आवृत्ति को देखकर शुरू करें। किन कारकों ने मौजूदा "दो मिनट" के फैसले को टाल दिया? क्या आप कम संवाद करने के लिए बलिदान कर सकते हैं? क्या आप पब-उप मॉडल पर स्विच कर सकते हैं, और शर्तों की अनुमति देते समय कम बाइट के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं?

प्रोटोकॉल का मूल्यांकन करें। हर बाइट आप दाढ़ी अपने वर्तमान आरएफ बिजली बजट का 1% की बचत का प्रतिनिधित्व करता है। किसी भी बूलियन मूल्यों को भेजना? बिट फ्लैग का प्रयोग करें, ASCII 'Y' या 'N' का नहीं। सुनिश्चित करें कि आप सबसे छोटे संभव कंटेनर का उपयोग कर रहे हैं - यदि संख्या में केवल 0-99 की अनुमेय सीमा है, तो 16-बिट पूर्णांक संचारित न करें। अधिकांश बैटरी चालित प्रोटोकॉल इसे यथासंभव नीचे निचोड़ने की कोशिश करते हैं; उदाहरण के लिए, यदि आप तत्वों के 5x5 सरणी पर रिपोर्ट कर रहे हैं, तो पते पर केवल 5-बिट फ़ील्ड होना चाहिए, न कि 8-बिट बाइट। संपीड़न-संबंधी तर्क के लिए सीपीयू चक्रों का उपयोग करने से अनावश्यक बिट्स को प्रसारित करने की तुलना में बहुत कम समग्र शक्ति आकर्षित होती है।

यदि बड़ी शक्ति ड्रॉ सीपीयू है (संदिग्ध, लेकिन संभव है) क्या आप प्री-कॉम्पटेड लुकअप टेबल जैसे ट्रिक्स कर सकते हैं, या किसी काम को रिमोट सर्विस पर भी लोड कर सकते हैं?

— जॉन खोजकर्ता
स्रोत

मापदंडों का एक भी निश्चित सेट नहीं है जिसे आप इस तरह से एक एकीकृत डिवाइस का चयन करने के लिए उपयोग कर सकते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि पहले सन्निकटन के रूप में, नए डिज़ाइन किए गए डिवाइस कुछ साल पहले की तुलना में काफी बेहतर हो सकते हैं। हालाँकि यह अवधारणा नई नहीं है, लेकिन एकीकरण का यह स्तर और आक्रामक शक्ति लक्ष्य इसे एक विकसित बाजार बनाते हैं।

आपके पूरे सिस्टम (रेगुलेटर, ऑसिलेटर, सेंसर सिग्नल कंडीशनिंग) के नजरिए से देखे जाने वाले पावर स्टेट्स पर पूरा ध्यान दें। यह संभव (असम्भव) है कि आपका 2 मिनट सक्रिय राज्य सामान्य परिचालन अवस्था की तुलना में कम गहरी नींद से लाभान्वित होगा।

सबसे कम बिजली उपयोगी राज्य को आपकी ऊर्जा खपत के बहुमत के लिए जिम्मेदार होना चाहिए । वास्तव में यह आपके लिए कैसा है, यह उन चीजों पर निर्भर करता है जैसे कि आप बिना नियामक, न्यूनतम ऑपरेटिंग वोल्टेज आदि के सीधे बिजली का संचालन कर सकते हैं।

सक्रिय स्थिति के लिए, अपने सबसे रैम पर विचार करें या गहन संचालन की गणना करें और उन्हें निकटतम समतुल्य ऑफ-द-शेल्फ भागों का उपयोग करके बेंचमार्क करें जो आप पा सकते हैं (सीपीयू, गति और मेमोरी आर्किटेक्चर के आधार पर)। आपके आवेदन में ऐसा लगता है कि पेलोड और एन्क्रिप्शन तैयार करना काफी तुच्छ हो सकता है, लेकिन सामान्य तौर पर यह स्पष्ट धारणा नहीं है। उदाहरण के लिए स्टेट्स स्टेट सेंसर सेव / रिस्टोर किए बिना सेंसर इंटीग्रेशन की अनुमति दे सकते हैं।

घड़ी की गति और वास्तुकला को अपने आवेदन की मांगों से मिलाएं। नींद की स्थिति में, आप रिसाव शक्ति को बचाते हैं। एक उपकरण के लिए कम लक्ष्य घड़ी की गति का मतलब यह हो सकता है कि उसे अधिक समय तक सक्रिय अवस्था में रहना चाहिए, लेकिन इसके परिणामस्वरूप बेहतर रिसाव प्रदर्शन (साथ ही साथ कम ऑपरेटिंग वोल्टेज) प्राप्त करने के लिए एक डिजाइन भी हो सकता है।

जब तक आप एक से अधिक डिज़ाइन का पुनरावृत्ति नहीं कर लेते, तब तक आपको सबसे अच्छे डिज़ाइन का पता नहीं चलेगा - बस बहुत सारे पैरामीटर हैं (और इस समय तक, आपका उत्पाद पुराना होना शुरू हो जाएगा), इसलिए डिज़ाइन के प्रवाह के उच्च स्तर के पहलू अभी भी हैं महत्वपूर्ण। यदि आप 5% से जागृत घटनाओं को कम करने के लिए अपनी वास्तुकला को अनुकूलित कर सकते हैं, तो बैटरी जीवन में यह ध्यान देने योग्य होना चाहिए।

— सीन होलीहेन
स्रोत