最新消息 > 電池供電型無線IoT裝置的設計技巧

物聯網(IoT)就在我們身邊。根據Gartner在2015年9月的調查報告顯示,到2022年時壹個典型家庭中的智慧型裝置數量可能超過500個。 透過引進包括無線收發器和創新感測器等低成本的物聯網技術,我們希望家庭自動化產品變得越來越智慧。但這些功能特性會消耗能量,而且這些裝置大多數都透過電池供電。 AAA電池 這將帶來值得關註的挑戰。為了成功地設計連網家庭產品,設計人員通常必須建構外形小巧的產品,它們不僅必須具備最低成本的材料清單(BOM),而且還必須能夠可靠地運行數年而不需更換電池。 差異化市場需求不盡相同 在妳開始進行設計之前,重要的是要了解目標市場,因為每壹種市場都會導致對於成本、可靠性和電池壽命的不同需求。以下是兩個極端的例子,它們說明市場需求如何迫使設計人員做出取舍。 AAA充電電池 訂購型服務供應商 訂購型的服務供應商(例如有線或衛星網際網路服務)更關註長期、可靠作業的重要性,而非獲得最低的BOM成本或者實現最小的外形尺寸。 這些公司會在產品的成本與現場維修成本之間進行權衡,根據故障原因不同,每次現場技術支援的成本大約在200至2000美元之間。當然,如果問題僅僅是電池耗盡,成本權衡的結果顯然是應該提供更大的電池或采用更低功耗的設計。 家庭自動化DIY 雖然這個區隔市場看重可靠性,但消費者往往基於成本、尺寸和外觀選擇產品。這個市場通常選擇小尺寸電池以適應美觀的外殼設計。此外,為了獲得低售價,產品成本也必須較低。如果購買了DIY產品後卻發現故障了,那麽更換故障消費產品的成本必須比專業服務供應商市場中需要的更換成本低得多才可行;因此,產品設計人員必須在這些方面做出某種取舍。 電池效率和無線——並非總是顯而易見的選擇 當壹個產品需要無線連結時,選擇何種協定將成為影響電池壽命的主要因素。目前有幾種無線選擇可以考量,其中壹些可能是特定目標市場較優先或甚至是必要的選擇(表1)。 無線通訊消耗大量能量:發送和接收的無線資料串流每小時消耗數毫安培(milliamps)能量,這遠遠超出兩個低成本AAA電池所提供的能量。 Wi-Fi是消費無線產品中常用的協定。Wi-Fi能夠在高資料傳輸率時獲得較大的資料串流,但相對於其他無線協定來說卻更加耗電。Wi-Fi產品通常采用電源插座或者需要頻繁充電,因為他們並未針對那些采用極低資料傳輸率的電池供電型產品進行最佳化。 例如,大多數的家庭自動化感測器——例如磁力門窗感測器和被動紅外線(PIR)動作探測器——長期處於靜止狀態,它們無法從Wi-Fi所提供的大量資料串流中獲得好處。這些感測器可以利用電池適用的無線標準,例如Bluetooth Smart(也稱為BLE)或者ZigBee。Bluetooth Smart針對直接點對點通訊應用,而ZigBee則針對多節點網狀網路應用。 作為點對點技術,Bluetooth Smart(或BLE)可能更適用於查詢家中的智慧型裝置,例如門鎖等。而對於網狀網路而言,ZigBee可能更適用於多種智慧裝置,例如恒溫器、大門感測器以及甚至是窗簾等,都能被配置成自動通訊模式,而且極少需要使用者的介入。網狀網路也具有內建的容錯機制,可以消除單點故障,這使得它比點對點技術更可靠。

 

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