כיצד להפחית את צריכת החשמל במערכות ניטור ברמה רציפה

מערכות ניטור ברמה רציפה פרוסות רבות על פני תעשיות כגון שמן וגז, מים וטיפול במים, עיבוד כימי, וייצור.מערכות אלה מספקות נתונים בזמן אמת על רמות טנקים, מעמקי מאגרים, וממציאים חומריים, המאפשרים בקרת תהליכים יעילה וציות בטיחות.עם זאת, כאשר מותקנים במקומות מרוחקים או מחוץ ל-grid - כגון תחנות ניטור, מיכלי אחסון חקלאיים, או אתרי ניטור סביבתיים - הופכת לגורם קריטי של צריכת אנרגיה לטווח קצר, לא רק להפחתה של עלויות קבוע, ולא למינימום, שיפור קבוע של עלויות תפעולי חשמל, לעתים קרובות, שיפור קבוע של עלויות תפעולי חשמל, כגון, שיפור קבוע, שיפור קבוע של עלויות קבוע של עלויות תפעולי חשמל, ירידה של עלויות קבוע, ירידה של צריכת חשמל, ירידה של צריכת חשמל, ירידה של עלויות קבוע, ירידה של עלויות קבוע, ירידה משמעותית, ירידה של עלויות קבוע של עלויות קבוע של עלויות קבוע של צריכת חשמל, ירידה של עלויות תפעוליים, ירידה של עלויות קבועות, שיפור אנרגיה, ירידה של עלויות קבועות, ירידה משמעותית, ירידה של צריכת חשמל לטווח ארוך טווח, ירידה של עלויות קבועות, ירידה של צריכת חשמל, כגון, ירידה של עלויות תפעולית, כגון, שיפור אנרגיה, ירידה של עלויות קבוע של עלויות קבוע של עלויות קבועות, ירידה של צריכת חשמל, ירידה

הבנה של Power Contion במערכות ניטור ברמה רציפה

מערכת ניטור ברמה טיפוסית כוללת מספר מרכיבים מרכזיים: חיישן (או מערך חיישן), מיקרובקר או יחידת רכישת נתונים, מודול תקשורת (wired או אלחוטי), ואספקת חשמל (טיולים, לוחות סולאריים, או ראשיים) כל אחד מהרכיבים האלה תורם לתקציב האנרגיה הכולל.

הכוח נצרך גם במהלך תקופות של idle.מערכות רבות ליישם sampling תקופתי עם מרווחי שינה ארוכים, אבל המיקרובקרים ושעון בזמן אמת חייבים להישאר פעילים כדי לנהל תזמון ורצף מתעוררים.אפילו זרמי דליפות קטנים ותקנות מתח לא יעיל יכולים לנקז סוללות מצטברות במשך חודשים. a Critical Power ביקורת - שיפור הנוכחי בכל מצב פעיל (פעיל, idle, שידור שינה, ממוקד) להפחתה ממוקדת.

אסטרטגיות מפתח להורדת כוח

בחירת חיישן נמוך כוח ושחקנים

הדרך הישירה ביותר להפחית את השימוש באנרגיה היא לבחור חיישנים ואלקטרוניקה המיועדים לפעולה בעוצמה נמוכה. תהליכי מוליכים למחצה מודרניים מאפשרים מיקרובקרים וחיישנים לצרוך מיקרו-אמפים במצב שינה ורק כמה מ"מ במהלך מדידה פעילה.עבור ניטור ברמה רציפה, לשקול חיישנים המציעים רכיבה על אופניים עמידת אחריות מיקרו-שליטה: לדוגמה, חיישן מכ"ם שניתן לכבות לחלוטין בין מספר חיישנים המופעלים על ידי חיישנים פשוטים או צורך במיקרו-ידי כוח חיצוני כדי לנהל את הצורך.

חיישנים ברמת רדאר היו באופן מסורתי מיילדות כוח, אבל המבואים האחרונים תומכים כעת בצורות כוח נמוכות עבור יישומים מופעלים סוללות.חיישנים אולטרה סאונד נשאר בחירה פופולרית למדידת רמות ללא מגע בתנאים בינוניים, עם צריכת חשמל נמוכה כמו 20-30 מ"מ במהלך התפרצות מדידה. לחץ הידרוסטטי (מאמת או diaphragm מבוסס) יכול לפעול אפילו ברמות נמוכות יותר, במיוחד כאשר משתמשים בדגימות של מיקרו-גרם נמוך ו-מאט (cox) רק רכיבים פעילים יותר.

2.אופטימיזציה של העברת נתונים

העברת נתונים אלחוטית היא בדרך כלל הצרכן האנרגיה הגדול ביותר בכל מערכת ניטור מרחוק.הכוח המעביר, קצב הנתונים והפרוטוקולים המשפיעים על כמות זרם האנרגיה הנמשך מעל האוויר.הפחתת תדירות השידורים היא הטקטיקה היעילה ביותר: במקום להעלות נתונים בכל דקה, לוח הזמנים שידורים בכל שעה, כל 6 שעות, או רק כאשר שינוי משמעותי מזוהה.

בחירת הטכנולוגיה האלחוטית הנכונה חשובה באותה מידה. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) מיועדת ליישומים בעלי עוצמה נמוכה, לטווח ארוך של IoT, עם זרמי שידור טיפוסיים בסביבות 20-50 מ"א וזרמים ישנים בטווח המיקרו-אמפ. NB-IoT ו LTE-M מציעים כיסוי סלולרי עם מעט גבוה יותר, אך עדיין פחות מ-3G/4G המסורתית. עבור יישומים קצרים מאוד, Bluetooth, כמו גם דרישות לוויין נמוך, יש צורך, אם יש צורך, אם יש צורך, עם כוח פנוי גבוה יותר, אם יש צורך, אם יש צורך, אם יש צורך, עם כוח קיבולת גבוהה יותר, אם יש צורך, אם יש צורך, אם יש צורך, אם יש צורך ב-S, אם יש צורך, עם פחות מ-S, אם יש צורך ב-S, עם פחות מ-SER נמוך יותר מ-S.

דחיסת נתונים גם מפחיתה את גודל המטען של העברת מתחים גולמיים, מעבירה ערכים (רמה בכפות הרגליים או מ', טמפרטורה, מתח סוללה) ושימוש בקידוד בינארי כדי למזער את ע"י חלק מהפרוטוקולים תומכים בנתוני הסתגלות (ADR), אשר באופן אוטומטי מקטין את הכוח או הפצת גורם מבוסס על איכות אותות, חיסכון נוסף של מידע על אופטימיזציה ל-LWAN, מתייחס ל-FLT: 0.

ניהול מתקדם של כוח

מעבר למבחר רכיב ואסטרטגיה שידור, לוח הזמנים של המערכת והפעלה ממלא תפקיד עצום. ליישם תוכנית ניהול כוח שמציבה את המערכת כולה לשינה עמוקה בין מחזורי מדידה. השתמש שעון בזמן אמת (RTC) עם נתב מכוקל להתעורר המיקרובקר במרווחים מדויקים, עבור מיקרו-בקרים בעלי כוח נמוך רבים, כגון סדרת STM32L או MSP4, אז יש צורך להחזיר את הקריטריונים קצרים ככל האפשר ל-RTC.

רכיבה על אופניים היא טכניקה נפוצה: אם מערכת דגימות כל שעה אבל לוקח רק 1 שנייה כדי למדוד ולהעביר, מחזור החובה הוא 0.0278%.זה אומר שהמערכת שואבת זרם מלא עבור פחות מ 0.03% מהזמן, ושינה הנוכחית עבור השאר.עם זאת, טיפול חייב להיות נלקח בחשבון עבור כוח נצרך במהלך מעברי ערפ וכל עיכובים ראשוניים.

ניהול חשמל מתקדם כולל גם אופטימיזציה למתח אספקת.שימוש ב הרגולטור נמוך (LDO) או מגרב DC-DC עם יעילות גבוהה בעומסי אור יכול למנוע בזבוז אנרגיה מ הרגולטורים ליניאריים ששופכים מתח עודף כמו חום. עיצובים מודרניים רבים מופעלים סוללות יעילות כי שמירה על יעילות גבוהה של 90% אפילו עם עומסים מתחת 1 mA עבור כימאי סוללות, סוללת טרמפולינה לטווח ארוך (SO2) כדי להרחיב סוללות לחץ דם גבוה יותר עבור סוללות לחץ דם גבוה יותר.

עבור מדריך מקיף על ניהול חשמל במערכות IoT, ה-IoT:0Texas Instruments Note על ניהול כוח עבור חיישנים מופעלים סוללות FLT:1 מספק ייעוץ עיצוב מעגלי מעשי.

4.הרס מקורות אנרגיה מתחדשת

בפריסה מרחוק רבים, כוח הראשי אינו זמין והחלפת סוללות הוא יקר או מאתגר מבחינה לוגיסטית. integrating פאנל סולארי קטן עם בקר מטען יכול לשמור סוללות מטופחות, ביעילות עושה את המערכת עצמה-קיום עצמי. A 5-10 W פאנל סולארי יחד עם מכסה ליתיום או סוללה מוביל יכול לתמוך לפקח על רמת כוח נמוכה בתנאי, המיקום מקבל אור שמש נאותה כגון יבולים, אם כי הם פחות אנרגיה סטנדרטיים, או טמפרטורות ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ קיבולת נמוכה יותר , או קיבולת גבוהה יותר , או , או קיבולת , גם קיבולת גבוהה יותר קיבולת , עם ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ קיבולת קיבולת קיבולת , יכול לתמוך קיבולת יכול לתמוך קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת נמוכה יותר , עם קיבולת גבוהה יותר , עם קיבולת קיבולת , עם , עם קיבולת נמוכה , עם , עם קיבולת נמוכה ⁇ קיבולת מופעלת יכול גם קיבולת נמוכה קיבולת נמוכה קיבולת נמוכה קיבולת נמוכה קיבולת נמוכה קיבולת קיבולת גבוהה יותר קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת ⁇ קיבולת

בעת תכנון מערכת סולארית, לשקול את בידוד יומי ממוצע באתר הפריסה ואת גודל הפאנל וסוללה בהתאם.כולל מעקב מקסימלי נקודת כוח (MPPT) המטען יכול לשפר את האנרגיה ללכוד עד 30% בהשוואה לבקרי PWM פשוטים יותר.בנוסף, לשלב קיצוץ נמוך של אמצעי לחימה כדי למנוע פריקה עמוקה, אשר נזקי סוללות מבוססות ליתיום.

עבור סקירה של עיצוב IoT המופעל על ידי השמש, המאמר:0Mouser Electronics מאמר על מערכות IoT המופעלות על ידי השמש FLT:1 מציע שיקולים עיצוביים מעשיים.

5.קשה על חומרה ואופטימיזציה של חברות

אופטימיזציה כוחית אינה מוגבלת לתוכנה; אפשרויות חומרה גם משנה. השתמש במיקרו-בקרים עם היקפי משולבים (ADC, DAC, נספחים) כדי להפחית את הצורך במרכיבים חיצוניים.הימנעות משימוש בפיצולים מנוגדים שדלפו באופן מתמשך; במקום זאת, השתמש ברשתות התנגדות או במיקרו-ממטרים דיגיטליים הניתנים רק במהלך מדידה.

בצד הקושחה, לכתוב קוד הממזער זמן פעיל. השתמש בזמן כוח נמוך מפריע במקום לולאות סקרים.אם היישום דורש כיב קבוע הרץ, לקבוע אותו במהלך אירוע העברת נתונים במקום להתעורר בנפרד עבור calibration. השתמש DMA (גישה זיכרון עקיף) עבור העברות נתונים במקום מעורבים CPU. כל מיקרו השני CPU הוא אנרגיה, כך להפחית את המהירות הנדרשת כדי להפעיל את ה- CPU הקטן כדי להפעיל את המהירות הנדרשת כדי להפעיל את ה-CPU הקטן של משימות בקרה נמוכה רק כדי להפעיל את ה-Cer בתדירות גבוהה.

שיקולים אמיתיים למתקנים מרוחקים

בעוד אסטרטגיות לעיל לספק בסיס חזק, פריסות בעולם האמיתי מציג מגבלות נוספות.טמפרטורות קיצוניות להשפיע על יכולת הסוללה ואת שיעורי טעינה עצמית; סוללות כימיה ליתיום ביצועים טובים יותר בסביבות קרות מאשר אלקליין או מוביל-מצוד. בסביבות לחות או קורוזיות, ציפוי קונפורקטי או ריצוף של אלקטרוניקה יכול למנוע זרמי דליפות כי ניקוז סוללות.

שיקול מעשי נוסף הוא תחזוקה של המערכת.גם עם אופטימיזציה של כוח הטוב ביותר, סוללות בסופו של דבר צריך להחליף.שילוב של ניטור מתח סוללה מרחוק מאפשר למערכת לדווח כאשר אנרגיה היא נמוכה, מה שגורם לבקר בשירות ממוקד ולא תחליף מתוכנן. חלק מהמערכות יכולות להפחית באופן אוטומטי את תדירות המדידה וההעברה כמו טיפות מתח סוללה, להאריך את החיים התפעוליים עד החלפת נתונים זו מבטיחה להמשיך לזרום, אם כי ברזולוציה נמוכה יותר, ולא חסימה פתאומית.

טיפים נוספים ועיסוקים טובים

מעבר לאסטרטגיות הליבה, כמה פרקטיקות עזר יכולות להפחית עוד יותר את הצריכה.התאוששות חיישן קבוע מבטיחה כי המדידות נשארות מדויקות, למנוע את המערכת להעביר באופן שגוי נתונים קבועים עקב סחף.אם הסביבה יציבה, לשקול שימוש ב-Extrapolation או estimation מבוסס מודל כדי להפחית את תדירות המדידה.לדוגמה, אם רמת הטנק משתנה לאט, מדידה אחת ליום עשויה להיות מספיקה כדי להסיק מגמות נתונים עם זיכרון מקומי.

השתמש בשעון חזק כדי להתאושש מתאונות; כלב שמירה כי איפוס המערכת צורכת הרבה פחות אנרגיה מאשר מערכת תקועה בלולאה פעילה מחכה לאפסת ידני.וודא כי כל הרכיבים הם מתמוססים כראוי עם capacitors כדי למזער רעשים מעוררי רעש בסופו של דבר, תמיד לדמות את תקציב החשמל לפני פריסה.

מסקנה

צמצום צריכת החשמל במערכות ניטור ברמה רציפה הוא אפשרי באמצעות שילוב של בחירה זועתקת רכיב, אופטימיזציה לחשמל מתקדם, אינטגרציה אנרגיה מתחדשת, וזיקוק חומרה / חומרה / תוכנה.כל מערכת היא ייחודית, אבל על ידי יישום אסטרטגיות אלה - החל עם הצוותים המשפיעים ביותר, כגון צמצום תדירות שידור ובחירת חיישנים בעלי עוצמה נמוכה - או יותר יכול להאריך באופן דרמטי את חיי הסוללה, עלויות תפעוליות נמוכות, ולהגדיל את המערכת החיסונית לטווח ארוך כדי לפקח על פני תקופה יעילה יותר, לא יעילה יותר, כלומר, היא רק כדי להפעיל מחדש של זמן קצר יותר, לא יעיל יותר, כלומר, היא יעילה יותר, לא יעילה יותר, היא יעילה יותר, כלומר, היא יעילה יותר, כלומר, היא יעילה יותר, רק כדי להפעיל מחדש של זמן קצר יותר, היא יעילה יותר, כלומר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, כלומר, היא יעילה יותר, אם היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, כלומר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, ללא הגבלת זמן קצר יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, תהליך ניהול אנרגיה יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר