دقیق ترین پاسخ این است:مصرف انرژی ماژول بلوتوث محدوده ای است، از میکرو آمپر (µA) در هنگام خواب تا میلی آمپر (mA) هنگام انتقال فعال.
برای اینکه درک عملی به شما بدهیم، اجازه دهید آن را بر اساس حالات عملیاتی مختلف یک مشترک تقسیم کنیمکم انرژی (BLE)ماژول
مفهوم اصلی: چرخه وظیفه پادشاه است
مصرف برق همه چیز در مورد استچرخه وظیفه-درصد زمان فعال بودن رادیو در مقایسه با حالت خواب. یک ماژول BLE طوری طراحی شده است که بیشتر عمر خود را بخوابد و در فواصل کوتاه و قدرتمند از خواب بیدار شود.
مصرف برق توسط حالت عملیاتی
در اینجا یک مشخصات توان معمولی برای یک ماژول BLE مدرن (به عنوان مثال، بر اساس یک تراشه سری Nordic nRF52) آمده است:
| حالت عملیاتی | قرعه کشی جاری معمولی | چه اتفاقی می افتد و چرا مهم است |
|---|---|---|
| خواب عمیق | 0.1 µA - 2 µA | CPU و رادیو کاملا خاموش هستند. فقط یک قطره کوچک قدرت، حافظه RAM را زنده نگه می دارد و یک تایمر کم مصرف-در حال کار است. این خط پایه برای ماندگاری طولانی مدت-می باشد. |
| آماده به کار / بیکار | 2 µA - 10 µA | هسته در حال خواب است، اما در پاسخ به یک رویداد (مانند یک تایمر یا یک سیگنال خارجی) خیلی سریع آماده بیدار شدن است. |
| تبلیغات | 10 µA - 500 µA | ماژول بیدار می شود، "من اینجا هستم!" بسته، و دوباره به خواب می رود.جریان متوسط به شدت به بازه تبلیغاتی بستگی دارد.تبلیغات در هر 100 میلی ثانیه بسیار بیشتر از تبلیغات در هر 1 ثانیه مصرف می کند. |
| متصل (فعال) | 5 میلی آمپر - 20 میلی آمپر | رادیو به طور فعال در حال ارسال یا دریافت داده است. این استاوج جریان، اما فقط چند صد میکروثانیه تا چند میلی ثانیه در هر رویداد اتصال دوام می آورد. |
| متصل (خواب بین رویدادها) | 5 µA - 50 µA | این جادوی BLE است. در یک اتصال، ماژول تقریبا برای کل خواب استفاصله اتصال، فقط برای دوره فعال کوچک بالا بیدار می شوید. |
غذای کلیدی:شما نمی توانید مصرف یک ماژول را با یک عدد توصیف کنید. شما باید یک را محاسبه کنیدجریان متوسطبر اساس مدت زمانی که در هر ایالت صرف می کند.
محاسبه میانگین جریان و عمر باتری
بیایید یک محاسبه ساده برای یک سناریوی رایج انجام دهیم: aبرچسب سنسور BLEکه دما را می خواند و در هر ثانیه یک بار به گوشی می فرستد.
مفروضات:
فاصله اتصال:100 میلیثانیه (مقدار رایج)
زمان فعال در هر رویداد:2 ms (انتقال داده ها)
جریان در حالت فعال:10 میلی آمپر
جریان در حالت خواب: 15 µA
باتری:سلول سکه 250 میلی آمپر ساعتی (CR2032)
1. محاسبه چرخه وظیفه:
ماژول در هر 100 میلی ثانیه 2 میلی ثانیه فعال است.
چرخه وظیفه=(زمان فعال / زمان کل)=(2 میلی ثانیه / 100 میلی ثانیه) =2%
2. محاسبه میانگین جریان:
میانگین جریان=(چرخه وظیفه × جریان فعال) + ((1 - چرخه کار) × جریان خواب)
= (0.02 × 10,000 µA) + (0.98 × 15 µA)
= 200 µA + 14.7 µA
= ~215 µA(یا 0.215 میلی آمپر)
3. تخمین عمر باتری:
عمر باتری (ساعت)=ظرفیت باتری (mAh) / میانگین جریان (mA)
= 250 میلی آمپر ساعت / 0.215 میلی آمپر
≈ 1163 ساعت → ~ 48 روز
این مثال نشان می دهد که چگونه دستگاهی با حداکثر جریان 10 میلی آمپر هنوز می تواند بیش از یک ماه با یک باتری کوچک کار کند!
مقایسه: BLE در مقابل بلوتوث کلاسیک
بسیار مهم است که بین این دو تمایز قائل شویم، زیرا مشخصات قدرت آنها دنیاها از هم جدا هستند:
| نوع بلوتوث | نمایه قدرت | موارد استفاده معمولی |
|---|---|---|
| بلوتوث کم انرژی (BLE) | " اوج و خواب آلود "- توان متوسط بسیار پایین (محدوده μA تا mA). بهینه شده برای داده های پشت سر هم. | حسگرهای اینترنت اشیاپوشیدنی ها، بیکن ها، کنترل از راه دور.عمر باتری: ماه ها تا سال ها. |
| بلوتوث کلاسیک (BR/EDR) | "به طور مداوم گرسنه"- توان بالا پایدار (دهها میلی آمپر). بهینه شده برای جریان مداوم داده. | پخش صدا(هدفون، بلندگو)، انتقال فایل.عمر باتری: ساعت تا چند روز |
عوامل کلیدی که بر مصرف برق تاثیر می گذارد
قدرت انتقال:یک ماژول تنظیم شده روی +8 dBm به طور قابل توجهی انرژی بیشتری نسبت به 0 dBm مصرف می کند، اما برد بیشتری خواهد داشت.
نرخ داده:ارسال دادههای بیشتر در هر رویداد اتصال، رادیو را برای مدت طولانیتری روشن نگه میدارد و قدرت را افزایش میدهد.
پارامترهای اتصال:
فاصله اتصال:فواصل کوتاهتر به معنای بیدار شدنهای مکرر-، قدرت بیشتر است. فواصل طولانی تر باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود اما تاخیر را افزایش می دهد.
Slave Latency:این یک «شمارش پرش» است که به دستگاه اجازه میدهد در صورت نداشتن داده، رویدادهای اتصال را رد کند و به طور چشمگیری میانگین توان را کاهش دهد.
استفاده جانبی:اگر MCU داخلی ماژول نیز کد برنامه و سنسورهای شما را اجرا می کند، این توان باید به مصرف رادیو اضافه شود.
نتیجه گیری
هنگام ارزیابی مصرف برق یک ماژول بلوتوث، فقط به اعداد "اوج" یا "خواب" در برگه داده نگاه نکنید. بپرسید:
"چیستمتوسطجاری درمورد استفاده خاص من?"
به دنبال یادداشت های کاربردی فروشنده یا ماشین حساب های آنلاین باشید که مصرف انرژی را برای سناریوهای مختلف مدل می کند (به عنوان مثال، "به روز رسانی سنسور 1 ثانیه ای").
برای کمترین توان، a را انتخاب کنیدماژول BLEو با مهندس سیستم عامل خود کار کنید تابهینه سازی پارامترهای اتصال و به حداکثر رساندن زمان خواب.
