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物联网产品如何降低功耗?低功耗硬件设计的5大要素--燚智能硬件开发周教授

简介

NB-IOT说,一节电池用5年。 防丢器说,一片纽扣电池能用1年。 智能锁说,4节干电池能用2年。 而手机说,别看我电池大,但我只能用1天! 越来越多的智能硬件产品和物联网产品,需要做到超低功耗。

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NB-IOT说,一节电池用5年。

防丢器说,一片纽扣电池能用1年。

智能锁说,4节干电池能用2年。

而手机说,别看我电池大,但我只能用1天!

越来越多的智能硬件产品和物联网产品,需要做到超低功耗。

今天我们来讲讲,如何做到一节电池用5年?

少吃饭多干活!--低功耗处理器

智能产品的主控,一定要选超低功耗的。例如STM8L这样的单片机,虽然性能弱,但是睡眠功耗只有几微安,工作电流也可以降低到几毫安级别。

如果选了多核ARM,那功耗一定是下不来的。例如摄像头类的产品,就无法做到低功耗。

有些通信模块自带MCU,为了省钱用这些模块内部的MCU的话,功耗就很高了。像2G模块的运行功耗在30mA左右,关机功耗都有100uA以上。

说话声音别太大!-低功耗数据传输

BLE最低,发射功耗都不到1mA。物联网产品能用BLE就应当用BLE。例如共享单车开锁,现在普遍变成了BLE+GSM双模式,通常都用BLE,速度快,功耗低。

GPRS的功耗就很高,从开机到注册再到发数据,需要20秒以上,平均电流超过100mA。NB-IOT,正常模式仅比GPRS略低一些。这是因为,只要是远距离传输的,甭管什么协议,功耗都不会很低。

WIFI只要连接就很高,不能做低功耗。低功耗产品就不需要考虑WIFI数据传输了(但是wifi定位比gps定位功耗低的多)

多睡觉少干活!--低唤醒频率

只要MCU运行,就要耗电。只要有无线数据传输,也要耗电。

所以降低功耗的一大法宝,就是“不开机”。

像无线抄表的水表煤气表,每天或者每几天才唤醒一次,平时绝大部分时间都在睡眠,所以很容易做到一节电池用5年。

自己别干活!--带低功耗协处理器的传感器

如果把传感器的数据处理放在MCU,功耗就会比较高。

如果把数据处理放在专门的协处理器上,功耗就能显著降低

例如iPhone 6只能在充电时使用“hi siri”,而后面的产品随时都可以用,就是因为后续产品有专门的语音唤醒协处理器。

像G-sensor记步,如果把算法写在MCU中,运行功耗至少要几个毫安。而如果用自带协处理器的G-sensor来记步,功耗还不到0.1毫安。

新陈代谢要慢!--低自放电率的电池

电池不用的时候,电量也会偷偷跑掉。

可充电锂电池,一年掉一小半都是有可能的。所以不能用可充电锂电池做超长待机的物联网产品

一次性电池,如锂亚电池、锂锰电池、纽扣电池等,自放电率只有百分之几,能够拿来做“一节电池用5年”的产品。

总结:

物联网产品和智能硬件产品,想做超低功耗超长待机,硬件设计方案很重要,软件交互也要配合好。


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