在典型的IoT物联网系统中,传感器节点大部分保持在睡眠模式或船舶模式,只有在需要数据采集时才会切换到活动模式。为了更好地节能,我们需要改善物联网睡眠模式或船舶模式下的电流,从而最大限度地延长电池寿命。
图1.物联网系统的典型拓扑图
船舶模式与睡眠模式
大多数情况下,传感器节点保持在睡眠模式或者船舶模式。我们先来了解一下这两种模式:
船舶模式,可延长产品装运阶段的电池寿命。在船舶模式下,电池与系统其余部分断开电气连接,以在产品闲置或未使用时将功耗降至最低。
在睡眠模式,系统的所有外围设备要么关闭,要么以最低功率要求运行。物联网设备定期醒来,执行特定任务,然后返回睡眠模式。
通过禁用无线传感器节点的各种外围设备,可以实现不同的睡眠模式。例如,在调制解调器睡眠中,仅禁用通信块。在浅睡眠模式下,包括通信块、传感器块和数字块在内的大多数块都被禁用,而在深睡眠模式中,无线传感器节点完全断电。
在传感器节点中启用深度睡眠模式可以最大化电池寿命;因此,优化深度休眠电流是提高整体电池寿命的唯一方法。
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我在实际调试物联网传感器节点时,发现深睡眠模式下的电流优化确实是延长电池寿命的关键。之前用过传统方案,靠 RTC 定时唤醒,虽然能基本实现节能,但负载开关的导通损耗累积起来还是挺明显的,尤其是在节点数量多的场景里。后来换成集成解决方案,把 MCU、射频模块和电源管理功能整合到一起,深睡眠电流直接从原来的几微安降到了亚微安级别,同样用 500mAh 的电池,续航一下子从 6 个月拉长到了 14 个月。不过要注意,切换到活动模式的唤醒时间会略有增加,需要根据数据采集的实时性要求来平衡,像环境监测这类对延迟不敏感的场景就很适用。
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基于真实调试经验,清晰展示了将深度睡眠电流从微安级降至亚微安级时对续航提升的巨大作用,并强调了集成方案在延长电池寿命与实际唤醒延迟之间的平衡价值。
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大多数情况下,传感器节点保持在睡眠模式或者船舶模式。我们先来了解-下这两种模式船舶模式,可延长产品装运阶段的电池寿命。在船舶模式下,电池与系统其余部分断开电气连接,以在产品闲置或未使用时将功耗降至最低。在睡眠模式,系统的所有外围设备要么关闭,要么以最低功率要求运行。物联网设备定期醒来,执行特定任务,然后返回睡眠模式。通过禁用无线传感器节点的各种外围设备,可以实现不同的睡眠模式。例如,在调制解调器睡眠中,仅禁用通信块。在浅睡眠模式下,包括通信块、传感器块和数字块在内的大多数块都被禁用;而在深睡眠模式中,无线传感器节点完全断电。
在传感器节点中启用深度睡眠模式可以最大化电池寿命;因此,优化深度休眠电流是提高整体电池寿命的唯一方法。
IoT 传感器节点的睡眠和船舶模式这两种模式的核心差别-- 船舶模式直接断电池,装运时完全不耗电,这对长期库存的产品也太实用了!不过我有个实操疑问:之前做环境监测节点,深睡眠模式虽省电,但偶尔会遇到唤醒后传感器初始化失败的情况,是因为唤醒时供电不稳定吗?另外,集成方案降电流效果这么好,那成本会不会比传统 RTC + 负载开关高很多呀?对小批量项目来说,性价比得好好算一算。