Sürekli seviye izleme sistemleri, petrol ve gaz, su ve atık su arıtma, kimyasal işleme ve üretim gibi endüstrilerde yaygın olarak dağıtılır. Bu sistemler tank seviyelerinin gerçek zamanlı verileri sağlar, rezervuar derinlikleri ve malzeme stoklarını arttırır ve verimli bir işlem kontrol ve güvenlik uyum sağlar. Ancak, uzaktan veya kapalı konumlarda yüklenen zaman - boru hattı izleme istasyonları, tarımsal depolama tankları veya çevresel izleme siteleri - güç tüketimi kritik bir faktör haline gelir. Aşırı enerji kullanımı kısa sürede bakım ziyaretleri sağlar.

Sürekli Seviye İzleme Sistemlerinde Güç Tüketimini Anlamak

Tipik bir sürekli izleme sistemi birkaç anahtar bileşen içerir: bir sensör (veya sensör dizisi), bir mikrokontrol veya veri satın alma ünitesi, bir iletişim modülü (tel veya kablosuz), ve bir güç tedariki (kontajlar, güneş panelleri, veya analar). Her bir bileşen genel enerji bütçesine katkıda bulunur.Örneğin, kablosuz iletişim modülü genellikle düşük seviyeli bir güç tüketicisi, özellikle de bu hassas kullanımları kullanırken.

Power ayrıca boş dönemler sırasında tüketilir. Birçok sistem uzun uyku aralıkları ile periyodik örnekleme uygular, ancak mikro kontroller ve gerçek zamanlı saatler zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zamanlarını yönetmek için aktif kalmalıdır. Küçük sızıntı akımları ve verimsiz gerilim düzenlemeleri aylarca küçük bir şekilde bataryaları toplu olarak boşaltabilir.

Güç Tüketimini Yeniden Üretmek için Anahtar Stratejileri

1. Low-Power Sensörleri ve Bileşenleri Seçin

Enerji kullanımını azaltmak için en doğrudan yol, düşük güç kullanımı için tasarlanmış sensörler ve elektronikleri seçmektir. Modern yarı iletken süreçler mikropucuları uyku modunda ve sadece birkaç miliamps kullanan, aktif bir ölçüm sırasındaki sensörleri ve elektronikleri seçmektir.Örneğin, tamamen okumalar arasında kapatılabilecek bir radar sensörü. Bazı sensörler uyanma fonksiyonlarını entegre eder.

Radar seviyesi sensörleri geleneksel olarak güç-hungry olmuştur, ancak son girişler şimdi düşük güç modlarını batarya destekli uygulamalar için destekler. Ultrasonik sensörler, sadece birkaç miliwatt olmayan kullanım için popüler bir seçim kalırken, enerji tüketimi ile ölçümler sırasında, ölçümler sırasında, veri tablolarını gözden geçirir ve sensör test edilebilir veya daha düşük seviyelere kadar sürebilir.

2. Data Transmission

Kablosuz veri iletimi genellikle herhangi bir uzaktan izleme sisteminde en büyük enerji tüketicisidir. İlet edilen güç, veri oranı ve tüm hava üzerinde ne kadar güncel olduğunu etkiler.Transformasyonların frekansının azaltılması tek en etkili taktiktir: her dakika yüklemenin yerine, her saat boyunca veri aktarımı, her saat, her saat, her saat, veya sadece önemli bir seviyedeki değişiklik tespit edildiğinde, yüksek zaman çözünürlüğün gerekli değildir; günlük düzeyde ve aşırı uçların frekansının azaltılması yeterlidir.

Doğru kablosuz teknolojiyi seçmek eşit derecede önemlidir. LoRaWAN (Uzun Range Wide Area Network) düşük güç için tasarlanmıştır, uzun menzilli IoT uygulamaları, tipik olarak 20-50 mA ve uyku akımları mikroamp aralığında kullanılabilir. NB-IoT ve LTE-M, iletişim sırasında yüksek güçle iletişim kurmak için oldukça daha az kullanılmalıdır.

Data sıkıştırma ayrıca iletim ödeme yükünü azaltır. Çiğ gerilim okumalarını göndermek yerine, hesaplamalı değerleri (parçada veya metre, sıcaklık, batarya gerilimi) ile ikili kodlamayı kullanarak, bazı protokollerin uyarlanabilir veri oranını (ADR), otomatik olarak sinyal kalitesine dayanan, daha fazla tasarruf enerjisini azaltır.For more details on LoRaWAN Optimizasyonu, refer to the temperatureLoRa Alliance).

3. Gelişmiş Güç Yönetimini Uygulamayın

Sistemdeki donanım ve işletim sistemi büyük bir rol oynar. Tüm sistemi ölçüm döngüleri arasında derin bir uykuya sokacak bir güç yönetim planı uygular.Görünen bir saat (RTC) RTC çalışırken, mikro kontrolleri kesin olarak uyandırmak için bir süre ayarlanır: sensör için, STM32L serisi veya TI MSP430 gibi, derin uyku akımları daha az olur.

Görev bisikleti yaygın bir tekniktir: eğer bir sistem her saatini gösterirse ancak uyanma geçişleri sırasında tüketilen güç için sadece 1 saniye alır ve iletmeleri gerekir, bazı sensörler güçten sonra stabilizasyon süresi gerektirir; bu, uzayın% 0.03'inden daha kısa sürede elde edilen sensörle en kısa sürede en kısa sürede elde edilir ve hızlı başlangıç topoloji kullanarak alınmalıdır.

Gelişmiş güç yönetimi ayrıca düşük performanslı bir sistem optimizasyonunu da içerir. Düşük performanslı bir düzenleyici (LDO) veya DC-DC DC likatörü yüksek verimlilikle yüksek verimlilikle yüksek verimlilikle yüksek enerji azaltımının ısıtılması için yüksek enerji azaltımı sağlar. Birçok modern batarya destekli tasarımlar, yüksek kapasiteli taşımalarda bile onları korumak için etkili bir anahtarlama düzenleyicisi kullanır.

IoT sistemlerindeki güç yönetimi üzerine kapsamlı bir kılavuz için, [[0ConTexas Instruments application note on power management for Battery-güç sensörleri) pratik devre tasarım tavsiyelerini sağlar.

4. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Harnessing Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Birçok uzaktan izleme dağıtımlarında, ana güç mevcut değildir ve batarya yedekleri pahalı veya lojistik olarak zorlanır.Bir şarj kontrol cihazı ile küçük bir güneş paneli bataryaları kapatabilir, termoelektrik jeneratörleri veya vibrasyon enerji makasları gibi, sıcaklık gradyan veya liderlik ile çiftleşmiş bir alüminyum batarya da düşük güç seviyesi monitörüne destek olabilir, ancak bu seviyenin yeterli güneş ışığı alır.

Güneş destekli bir sistem tasarlarken, dağıtım sitesinde ortalama günlük kesintiyi göz önünde bulundurun ve panel ve bataryayı buna göre genişletin.En yüksek güç noktası izleme (MPPT) şarj cihazı, geleneksel güç hatlarının mevcut olmadığı yerlerde sürekli izlemenin mümkün olmadığını, örneğin uzak tanklar veya sel izleme istasyonları.

Güneşli IoT tasarımının bir genel bakışı için,Mouser Electronics makale güneş enerjisi sistemleri üzerinde [Dönetici: 1) pratik tasarım gözlerine sahiptir.

5. Donanım ve Firmaware Optimizasyonu

Güç optimizasyonu yazılımla sınırlı değildir; donanım seçenekleri de önemlidir. Mikrokontrolörleri tek ölçüm sırasında etkinleştirilen tüm kullanılan pinleri (ADC, DAC, kotaratörler) dış bileşenlere olan ihtiyacı azaltmak için kullanılır. Ekstra akımları önlemek için direnç gösteren rakipleri kullanmaktan kaçının; bunun yerine, ekstra akım çizen yüzücü girişleri önlemek için devreleri veya dijital güçlüleri kullanın.

Yazılım tarafında, aktif zamanları en aza indirmek yerine veri transferlerini kullanın. CPU'nun çalışmasını gerektiren her mikrosaniye, CPU'nun çalışmasını gerektiren her mikrosanat için gerekli olan görevlerin el altında tutulması için gerekli olan minimum hıza kadar indirmeyi gerektirir.Birçok modern mikrokontrol cihazı, sadece gerektiğinde 32 kHz olarak frekanslarda çalıştırılabilir.

Uzak Tesisler için Gerçek Dünya Gözlemeleri

Yukarıdaki stratejiler güçlü bir temel sağlarken, gerçek dünya dağıtımları, batarya kapasitesi ve öz-yaşarj oranlarını etkiler; lityum kimya bataryaları alkali veya öncü-acid ortamları üzerinden daha iyi performans gösterir.Görüntüleme veya elektronik devreleri kurmak için bağlantı bütçelerini kullanarak güvenilir iletişim kurmanızı sağlar.

Bir başka pratik değerlendirme sistemi bakımdır. En iyi güç optimizasyonu ile bile, bataryalar sonunda değiştirilmesine ihtiyaç duyacaktır. Uzaktan batarya gerilimi izleme sistemi, enerji düşük olduğunda, planlanan bir yedekten ziyade hedefli bir hizmet ziyaretinde bulunulmasını sağlar. Bazı sistemler otomatik olarak ölçüm ve iletim frekansını batarya gerilimi damlaları olarak azaltır, bir yedeklenmeye kadar operasyonel yaşamı uzatabilir.Bu lütuf verici bir bozulma, daha düşük bir kararda, daha düşük bir çözümde, daha kısa sürede kesintiye uğramayı sağlar.

Ek ipuçları ve En İyi Uygulamaları

Temel stratejilerin ötesinde, birkaç yardımcı uygulama daha fazla tüketim azaltılabilir. Düzenli sensör yeniden ayarlanma, ölçümlerin doğru kalması, sistemin yanlışlıkla sabit veri aktarımı nedeniyle sabitlenmelerini engelleyebilir.Eğer ortam sabitlenirse, ölçüm frekansının azaltılması için ekstrapolasyon veya model tabanlı tahminler kullanmayı düşünün.Örneğin, tank seviyesi yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş veri depolama ile giriş yapar.

Sistemi sıfırdan bekleyen bir sistemden daha az enerji tüketen bir saatdog zamanılayıcı kullanın; Gürültülü uyandırmak için tüm bileşenlerin düzgün bir şekilde ayrıştırılması için tüm bileşenlerin (verilenler) uygun şekilde şarj edilebilir olmasını sağlayın.Son olarak, Battery Life Estimator gibi araçlar Texas Instruments veya online LoraWAN batarya yaşam hesaplayıcılarından gelen gerçekçi projeksiyonlar, belirli parametrelerinize göre (mevcut aralıkları, güç, uyku akımı vs.)

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sürekli seviyedeki güç tüketiminin azaltılması, kontrol frekansının ve düşük güç sensörlerinin birleşiminden dolayı kullanılabilir, gelişmiş güç yönetimi, yenilenebilir enerji entegrasyonu ve donanım / düzeltmesi. Her sistem eşsizdir, ancak bu stratejileri uygulamakla birlikte - sadece en etkili olan, düşük güç sensörlerinin azaltılması ve seçilmesi gibi - taşıyıcıların her ikisine de dramatik bir şekilde daha düşük maliyetli bir şekilde hız kazandırılması ve sistemi sürekli olarak artırmak için sistemli bir şekilde tasarlanmıştır.