TinyLiDAR ለ IoT: 3 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:33

ዙሪያውን ከተመለከቱ ፣ በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ብዙ ዘመናዊ ትናንሽ መሣሪያዎች ጥቅም ላይ እንደዋሉ ያስተውላሉ። እነሱ በተለምዶ በባትሪ ኃይል የተያዙ እና ብዙውን ጊዜ ከበይነመረቡ (“ደመናው” ጋር) በሆነ መንገድ የተገናኙ ናቸው። እነዚህ ሁሉ እኛ ‹IoT› መሣሪያዎች ብለን የምንጠራቸው እና ዛሬ በዓለም ውስጥ በፍጥነት የተለመዱ ቦታዎች እየሆኑ ነው።

ለ IoT ስርዓት መሐንዲሶች የኃይል ፍጆታን ለማመቻቸት ብዙ የዲዛይን ጥረት ያጠፋል። ለዚህ ምክንያቱ በእርግጥ በባትሪዎች ውስጥ ባለው ውስን አቅም ምክንያት ነው። በርቀት አካባቢዎች ውስጥ ባትሪዎችን በከፍተኛ መጠን መለወጥ በጣም ውድ ሀሳብ ሊሆን ይችላል።

ስለዚህ ይህ ሊማር የሚችል ሁሉ ኃይልን በአነስተኛ ሊዲያ ውስጥ ማሻሻል ነው።

TL; DR ማጠቃለያ

በ IoT መሣሪያዎች ውስጥ የባትሪ ጊዜን ከፍ ለማድረግ የሚረዳ አዲስ “እውነተኛ ጊዜ” የመለኪያ ሁኔታ (እንደ firmware 1.4.0) አለን።

ተጨማሪ ጭማቂን ከባትሪዎች መጨፍለቅ

በአስተዋይነት ፣ የአይኦቲ መሳሪያዎችን የኃይል ፍጆታን በቀላሉ በመቀነስ የአሂደቱን ጊዜ ማሳደግ እንችላለን። ደህና ፣ ያ ግልፅ ነው! ግን ይህንን ውጤታማ እና የሚጠበቀው የአሂድ ጊዜን በትክክል እንዴት ማስላት ይችላሉ? እስቲ እንወቅ…

ደረጃ 1 ንፁህ ኃይል

ይህንን ለማድረግ ብዙ መንገዶች አሉ ግን እኛ ወደ መሰረታዊው መከፋፈል እና ሁሉንም ነገር ወደ ጉልበት መለወጥ እንመርጣለን። የኤሌክትሪክ ኃይል የሚለካው በጁውል (ምልክት ጄ) እና በትርጓሜ ነው

አንድ ጁል የአንድ አምፖል የኤሌክትሪክ ፍሰት በአንድ ohm ተቃውሞ ለአንድ ሰከንድ ሲያልፍ እንደ ሙቀት የሚበተን ኃይል ነው።

ኃይል (ኢ) እንዲሁ voltage ልቴጅ (ቪ) x ክፍያ (ጥ) ስለሆነ እኛ አለን

E = V x Q

ጥ የአሁኑ (I) x ጊዜ (ቲ) ነው

ጥ = እኔ x ቲ

ስለዚህ በጁሉሎች ውስጥ ኃይል እንደሚከተለው ሊገለፅ ይችላል-

E = V x I x T

V ቮልቴጁ ባለበት ፣ እኔ አምፕስ ውስጥ የአሁኑ ነኝ እና ቲ በሰከንዶች ውስጥ ያለው ጊዜ ነው።

በተከታታይ በተገናኙ አራት AA አልካላይን (LR6) ባትሪዎች የተሰራ የባትሪ ጥቅል አለን ብለን እናስብ። ይህ አጠቃላይ የመነሻ ቮልቴጅ 4*1.5v = 6v ይሰጠናል። ለአልካላይን AA ባትሪ የሕይወት መጨረሻ በግምት 1.0 ቪ ነው ስለዚህ አማካይ ቮልቴጅ 1.25 ቪ ይሆናል። በ mfr የውሂብ ሉህ መሠረት “የተሰጠው አቅም በተተገበረው ጭነት ፣ የአሠራር ሙቀት እና በተቆራረጠ ቮልቴጅ ላይ የተመሠረተ ነው።” ስለዚህ እንደ IoT መሣሪያ ላሉ ዝቅተኛ የፍሳሽ ማስወገጃ ትግበራ 2000mAhr ወይም የተሻለ እንገምታለን።

ስለዚህ መተካት ከመጀመሩ በፊት ከዚህ ባትሪ ጥቅል የሚገኝ 4 ሕዋሶች x 1.25V በሴል x 2000mAhr * 3600sec = 36000 J ኃይል እንዳለን ማስላት እንችላለን።

ለቀላል ስሌቶች ፣ እኛ የመለወጫ ቅልጥፍና ለስርዓታችን ተቆጣጣሪ 100% ነው ብለን መገመት እና የአስተናጋጁን ተቆጣጣሪ የኃይል ፍጆታን ችላ ማለት እንችላለን።

ስለ ብስክሌት አንድ ቃል

አይ ፣ የሚጋልቡበት ዓይነት አይደለም! “የኃይል ብስክሌት” እና “የእንቅልፍ ብስክሌት” በመባል የሚታወቁ ሁለት ቴክኒካዊ ጽንሰ -ሀሳቦች አሉ። ሁለቱም የኃይል ፍጆታን ለመቀነስ ሊያገለግሉ ይችላሉ ነገር ግን በሁለቱ መካከል ልዩነት አለ። የመጀመሪያው መሣሪያዎን እስከሚፈለገው ድረስ መዝጋት እና ከዚያ ለመለካት ለአጭር ጊዜ ብቻ ማብራት እና የመሳሰሉትን ያካትታል። ምንም እንኳን ይህ ዘዴ በዜሮ ጠፍቶ ምክንያት ለመጠቀም ፈታኝ ቢሆንም አንዳንድ የሚወስድበት ጉድለት አለ። ይህን በሚያደርጉበት ጊዜ ምትኬን ለማስነሳት እና ኃይልን ለማቃጠል ቀላል ያልሆነ ጊዜ።

ሁለተኛው ጽንሰ -ሀሳብ መሣሪያውን በፍጥነት ከእንቅልፍ እንደሚነቃ ተስፋ በማድረግ በእንቅልፍ ሁኔታ ውስጥ ማቆየትን ብቻ ያካትታል ነገር ግን በሚተኛበት ጊዜ የተወሰነ የተወሰነ የአሁኑን ያቃጥላሉ። ስለዚህ የትኛውን መጠቀም የተሻለ ነው?

ምን ያህል ጊዜ ከእንቅልፍዎ መነሳት እንዳለብዎት ይወሰናል።

ደረጃ 2 - ቁጥሮቹን ያሂዱ

ከዚህ በታች ለተዘረዘረው ለእያንዳንዱ ትዕይንት አጠቃላይ ኃይል (ኢ) ወደ 1 ሴኮንድ ማግኘት እንፈልጋለን።

ጉዳይ ሀ - Tc = 1sec; በየሰከንዱ የርቀት መለኪያ ይውሰዱ B: Tc = 60sec; በየደቂቃው የርቀት መለኪያ ይውሰዱ። ጉዳይ ሐ - Tc = 3600sec; በየሰዓቱ የርቀት መለኪያ ይውሰዱ።

ይህንን ለማድረግ እኛ Tc የእኛ መለኪያዎች የዑደት ጊዜ ነው ፣ ንቁ ጊዜን ያጥፉ እና እንቅስቃሴ -አልባ ጊዜን ያጥፉ እና እዚህ እንደሚታየው የኃይል ቀመሮቻችንን እንደገና ያስተካክሉ።

ለትንሽ ሊዲአር ፣ የማስነሻ ጊዜው 300ms ወይም ከዚያ ያነሰ ሲሆን በዚህ ጊዜ ከተቆጣጠረው 2.8v አቅርቦት በሚሠራበት ጊዜ በአማካይ 12.25mA ይወስዳል። ስለዚህ ለእያንዳንዱ ጅምር በግምት 10.3mJ ኃይል ይወስዳል።

ለትንሽ ሊዲአር የእንቅልፍ/ፈጣን ዥረት እጅግ በጣም ዝቅተኛ 3uA ነው። ይህ የአልካላይን ባትሪ ጥቅል ከ 0.3% ወርሃዊ የራስ-ፍሳሽ መጠን በጣም ያነሰ ነው ስለዚህ እኛ እዚህ ‹የእንቅልፍ ብስክሌት› ዘዴን ብቻ እንመረምራለን።

ለምን ማይክሮውን አያሰራጩ እና በቀጥታ ወደ VL53 ዳሳሽ ይሂዱ?

የዚህ መልስ በጣም ግልፅ አይደለም። በስማርትፎን ልማት የመጀመሪያዎቹ ቀናት የኃይል ተርቦ የነበረውን ከፍተኛ ፍጥነት ማቀነባበሪያ mp3 ን ለመጫወት በሕይወት መቆየቱ የባትሪ ዕድሜን ለመቀነስ አስተማማኝ ዘዴ መሆኑን ተማርን። በዚያን ጊዜም እንኳ እንደ ሙዚቃ መጫወት ላሉት ለጎን ግዴታዎች ዝቅተኛ ኃይልን “የትግበራ ማቀነባበሪያዎችን” ለመጠቀም የተቻለንን ሁሉ አድርገናል። ዛሬ ብዙ አይለይም እና በእውነቱ ፣ እያንዳንዱን እየቀነሰ በሚመጣ የባትሪ አቅም እነዚህን ሁሉ የአይቲ መሣሪያዎች አነስተኛ ስለምናደርግ የበለጠ አስፈላጊ ነው ማለት ይችላሉ። ስለዚህ የ VL53 አነፍናፊን ለመቆጣጠር እና ለተጨማሪ ሂደት ዝግጁ የሆነ መረጃን ለማቅረብ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የኃይል ትግበራ ማቀነባበሪያን መጠቀም ለማንኛውም የባትሪ ኃይል መተግበሪያ የተወሰነ ንብረት ነው።

smallLiDAR የመለኪያ ሁነታዎች

በዚህ ጊዜ በተጠቃሚው ማኑዋል ውስጥ ግልፅ ላይሆን ይችላል [ነገር ግን እኛ ሁልጊዜ የተጠቃሚ መመሪያችንን በማዘመን ላይ ነን:)] - በእውነቱ በጥቃቅን ሊዳይ ውስጥ 3 የተለያዩ የመለኪያ ሁነታዎች አሉ።

ኤምሲ ሞድ

ከ ‹‹LiDAR›› ጅምር ጀምሮ ፣ ከ VL53 ToF ዳሳሽ ፈጣን ልኬቶችን ለማግኘት በመሞከር ተጨንቆ ነበር። ስለዚህ ፈጣኑ እና ወጥነት ያለው የዥረት ውሂብ ከእሱ ለማግኘት የእኛን firmware አሻሽለናል። ይህ ድብደባን ማስተዋወቅን ያካትታል። የአስተናጋጁ ተቆጣጣሪ (ማለትም አርዱinoኖ) የመለኪያ ውሂቡን በብልጭታ እንዲያገኝ እና ወደ ይበልጥ አስፈላጊ ነገሮች እንዲሸጋገር ስለሚያደርግ ትንሽ መደበቅ ጥሩ ነገር ነው። ስለዚህ ማደብዘዝ በጣም አስፈላጊ ነው እናም በዚህ ምክንያት በአንጻራዊ ሁኔታ በዝቅተኛ በሆነው አርዱዲኖ UNO ላይ እንኳን ከ 900Hz በላይ የዥረት መጠኖችን ማግኘት ችለናል። ስለዚህ ፈጣኑ የምላሽ ጊዜ ጥቃቅን የ ‹LiDAR› ኤምሲን ወይም ‹ቀጣይ› ሁነታን በመጠቀም ላይ ይሆናል።

BTW ፣ ዕድል ካገኙ ፣ ተከታታይ ኬብልን በ ‹TiLiDAR› ላይ ካለው የቲቲ ውፅዓት ፒን ጋር ማገናኘት አለብዎት እና ይህ የ MC ሞድ ምን እንደሚያደርግ ያያሉ። እሱ በተቻለው መጠን ልኬትን በፍጥነት ይወስዳል እና ይህን በማድረግ ፣ የ I2C ን ቋት በፍፁም የቅርብ ጊዜ መረጃ ይሞላል። በሚያሳዝን ሁኔታ ፣ እሱ በከፍተኛ ፍጥነት ስለሚሠራ ፣ ከፍተኛውን የኃይል መጠንም ያቃጥላል። የዚህ ኤምሲ ሞድ የአሁኑ እና የጊዜ ግራፍ ከዚህ በታች ይመልከቱ።

ኤስ ኤስ ሞድ

ቀጣዩ ሁናቴ ለ “ነጠላ እርምጃ” ሁናቴ “ኤስ.ኤስ.ኤስ” የምንለው ነው። ይህ በመሠረቱ ተመሳሳይ ተመሳሳይ ከፍተኛ የአፈፃፀም ሁኔታ ነው ፣ ግን በምትኩ በአንዱ የእርምጃ ዙር። ስለዚህ ከትንሽ ሊዲያ ፈጣን ምላሾችን ማግኘት ይችላሉ ነገር ግን ውሂብ ከቀዳሚው ናሙና ስለሚሆን በጣም የቅርብ ጊዜውን ውሂብ ለማግኘት ሁለት ልኬቶችን መውሰድ ይኖርብዎታል። ለዚህ የኤስኤስኤስ የአሁኑ የአሁኑ እና የጊዜ ግራፍ ከዚህ በታች ይመልከቱ።

ሁለቱም ከላይ የተጠቀሱት ሁነታዎች ፈጣን እና ለአጠቃቀም ቀላል ስለሆኑ ለአብዛኛዎቹ ተጠቃሚዎች ሂሳቡን በጥሩ ሁኔታ ያሟላሉ - የ “ዲ” ትዕዛዝ ብቻ ያውጡ እና ውጤቶቹን ያንብቡ። ሆኖም…

እያንዳንዱ ሚሊ-ጁሌ ወደሚቆጠርበት ወደ IoT ዓለም ወደፊት በመሄድ አዲስ ምሳሌ አለን።

እና በጥቃቅን ሊዲአር ውስጥ ከጻፍነው ጋር ፍጹም ተቃራኒ ነው! ለ IoT ዓለም ኃይልን ለመቆጠብ እና የአሂደቱን ጊዜ ለማራዘም አልፎ አልፎ ክፍተቶች ነጠላ መለኪያዎች ያስፈልጉናል።

RT ሁነታ

በደስታ ፣ እኛ አሁን እንደ firmware 1.4.0 ለዚህ ሁኔታ መፍትሄ አለን ማለት እንችላለን። ለ “እውነተኛ ጊዜ” ልኬቶች “RT” ሁናቴ ይባላል። እና እሱ በመሠረቱ ቀስቅሴን ይተግብራል ፣ ይጠብቁ እና ያንብቡ ዘዴ። እሱን ለመጠቀም አሁንም ልኬቱን ለመጀመር የ “ዲ” ትዕዛዙን ብቻ መስጠት ይችላሉ ፣ ግን ለዚህ RT ሁነታ መለኪያው እስኪያበቃ ድረስ ተገቢውን ጊዜ መጠበቅ እና ከዚያ ውጤቱን ማንበብ አለብዎት። smallLiDAR በራስ-ሰር ወደ ናሙናዎች መካከል ወደ ንዑስ 3uA ን ወደ ዝቅተኛ ዝቅተኛው ሁኔታ ይሄዳል። በጣም የቅርብ ጊዜውን መረጃ ፣ ማለትም ዜሮ ማወዛወዝን ለማግኘት ከሁለት ይልቅ አንድ መለኪያ ብቻ መውሰድ ስላለብዎት ለመጠቀም አሁንም ቀላል እና የበለጠ ኃይል ቆጣቢ ነው።

የዚህ አዲስ የ RT ሁናቴ የአሁኑ እና የጊዜ ግራፍ ከዚህ በታች ይመልከቱ።

ደረጃ 3 - ትክክለኛ መለኪያዎች

እኛ የማይለኩ IoT መለኪያዎች የ MC ቀጣይ ሁነታን መጠቀም አንድ ነጠላ ልኬቶች ብቻ ስለሚያስፈልጉን ብዙም ትርጉም አይሰጥም። ስለዚህ እኛ ትኩረታችንን በ SS እና RT ሁነታዎች ላይ ማተኮር እንችላለን። ከተቆጣጠረው የ +2.8v አቅርቦት ጥቃቅን ሊዲአር (ኦፕሬቲንግ) አነስተኛውን የኃይል ብክነትን ይሰጠናል። ስለዚህ ከፍተኛ ትክክለኝነትን (200ms) ቅድመ -ቅምጥሎችን በመጠቀም ፣ የሚከተለውን የኃይል ፍጆታ በጥቃቅን ሊዲያ ላይ ለካ

ኤስ.ኤስ./ነጠላ-ደረጃ ሁናቴ-31.2 ሚጄ በአማካይ ከ 2 ልኬቶች በላይ

የ RT/የእውነተኛ ጊዜ ሁኔታ-15.5mJ በአማካይ ከ 1 ልኬት በላይ

እነዚህን ከላይ የተጠቀሱትን እሴቶች ወደ የኃይል ቀመርችን በመሰካት እና ወደ አንድ ሴኮንድ መደበኛ በማድረግ ከባትሪዎቻችን ኃይል የሚወስደውን የአሂደት ጊዜ የሚጠበቁትን 36000 ጄ ማግኘት እንችላለን።

ጉዳይ ሀ - በየሰከንዱ ማንበብ (የቅርብ ጊዜ መረጃ ለማግኘት 2 ንባቦችን ይውሰዱ) Tc = 1secTon = 210ms በአንድ ንባብ x 2 ንባብ Toff = Tc - Ton = 580msIon (avg) = 26.5mA በአንድ ንባብ Ioff (avg) = 3uA quiescent current Vcc = 2.8V የአቅርቦት voltage ልቴጅ በጁሉሎች ውስጥ በጭነት የሚበላ ንቁ ኃይል ኢዮን = ቪሲኤ x አዮን x ቶን = 2.8V x 26.5mA * 420ms = 31.164mJ በጁሉስ ውስጥ በጭነት የሚበላ ንቁ ያልሆነ ኃይል Eoff = Vcc x Ioff x Toff = 2.8V x 3uA ነው x 580ms = 4.872uJ ወደ TcE = (Eon + Eoff)/Tc = (31.164mJ + 4.872uJ)/1 = 31.169mJ ወይም 31.2mJ በሰከንድ የስራ ሰዓት በሰከንዶች ውስጥ ስለዚህ የኃይል ምንጭ 36000J ነው / 31.2mJ = 1155000 ሰከንዶች = 320 ሰዓታት = 13.3 ቀናት

እነዚህን ስሌቶች በመድገም ለሌሎቹ ሁኔታዎች ሩጫ ጊዜዎችን ማግኘት እንችላለን-

ኤስ ኤስ ሁነታ

ጉዳይ ሀ - 2 ንባቦች በሰከንድ። መደበኛ ኃይል 31.2 ሚ. ስለዚህ የአሂድ ጊዜ 13.3 ቀናት ነው።

ጉዳይ ቢ 2 በደቂቃ 2 ንባቦች። መደበኛ ኃይል 528uJ ነው። ስለዚህ የሥራ ጊዜ 2.1 ዓመታት ነው።

ጉዳይ ሲ 2 በሰዓት 2 ንባቦች። መደበኛ ኃይል 17uJ ነው። የአሂድ ሰዓት በ >> 10 ዓመታት ውስጥ ይሰላል ፣ ስለሆነም በአነስተኛ ሊዲያ ምክንያት መጫኑ ቸልተኛ ነው። ስለዚህ የባትሪ እሽግ በመደርደሪያው ሕይወት ብቻ ይገደባል (ማለትም ወደ 5 ዓመታት ገደማ)

RT ሁነታ

ጉዳይ ሀ - 1 ንባብ በሰከንድ። መደበኛ ኃይል 15.5mJ ነው። ስለዚህ የአሂድ ጊዜ 26.8 ቀናት ነው።

ጉዳይ ለ 1 በደቂቃ 1 ንባብ። መደበኛ ኃይል 267uJ ነው። ስለዚህ የአሠራር ጊዜ 4.3 ዓመታት ነው።

ኬዝ ሲ 1 በሰዓት 1 ንባብ። መደበኛ ኃይል 12.7uJ ነው። የአሂድ ሰዓት በ >> 10 ዓመታት ውስጥ ይሰላል ፣ ስለሆነም በአነስተኛ ሊዲያ ምክንያት መጫኑ ቸልተኛ ነው። ስለዚህ የባትሪ እሽግ በመደርደሪያው ሕይወት ብቻ ይገደባል (ማለትም ወደ 5 ዓመታት ገደማ)

ስለዚህ ፣ የእንቅልፍ ብስክሌት መንዳት የሚጠቀምበት አዲሱ የእውነተኛ ሰዓት ሁናቴ አንድ ጉዳይ በየደቂቃው ከተወሰደ ያለፉትን 4 ዓመታት ሩጫውን ለማራዘም እዚህ ጥቅም ነው።

የአስተናጋጁ ተቆጣጣሪ የኃይል ፍጆታ ለዚህ ትንተና ከግምት ውስጥ እንዳልገባ ልብ ይበሉ እና የባትሪ እሽግ ዝርዝሮች በወግ አጥባቂ ወገን ላይ ነበሩ። ከፍላጎቶችዎ ጋር በሚስማማ መልኩ ብዙ ኃይለኛ ባትሪዎችን ማግኘት ይችላሉ።

ለሚቀጥለው አስተማሪችን ጥቃቅን ሊዲአርን በመጠቀም የሚሰራ የአይኦቲ ምሳሌን ስለምናቀርብ በማንበብዎ እና በትኩረት ይከታተሉ። ቺርስ!