物联网无线传感器设计中怎么降低电流功耗

发布时间:2022-01-11 阅读量:1309 来源: 我爱方案网 作者: 我爱方案网整理

无线传感器节点(WSN)在促进物联网(IoT)发展方面发挥着关键作用。WSN的优点在于,它的功耗极低,尺寸极小,安装简便。对很多物联网的应用而言,譬如安装在室外的应用,WSN可使用太阳能供电。当室内有光,系统就由太阳光供电,同时为微小纽扣电池或超级电容器充电,以在没有光的情况下为系统供电。


物联网无线传感器设计中怎么降低电流功耗


情况有可能是,初始计算出的设计功率的太高,能量收集PMIC无法支持。如果是这样,你就需要优化固件。这里有几个有效方法来执行此操作:


执行优化MCU的启动代码:当MCU正在启动,你不需要使用如24MHz晶产时钟的高频外部时钟,以操作BLE。首先,关掉此时钟,以便节约能源。其次,时钟晶体可以利用这些时间稳定下来,而其亦是启动的其中一个部件。这些时钟渐渐稳定下来,MCU可以再次调至低耗模式,内部低频时钟可以在时钟预备好的时候唤醒设备。简言之,启动代码的执行时间可以很长,并且固件设计人员需要尽量减少启动电流消耗。


a.降低主CPU运行频率

b.在进入低功率模式前,控制驱动模式,以防止MCU引脚泄漏电流。

c.关闭调试接口。

这些步骤有助降低平均电流消耗。


有了功耗优化的固件,是时候基于PMIC设计硬件。图6显示了一个简单以能量收集基础的PMIC设计。


PMIC储存太阳能到存储设备VSTORE1(VST1),此例中为一个300-μF的陶瓷电容器。当VST1达到VOUTHV,能量就可以传输到MCU。但这个简单的能量收集设计不能全日运作,原因是没有备份电容器。让来看看,备份电容器如何加配到PMIC设备,和电容器能够如何支持MCU。


运行WSN所需的能量首先存储在VST1,剩余的能量用于VST2充电。存储在VST2的能量可于没有光线照射的情况下持续提供予WSN。此外,还可以连接一个额外的纽扣电池到PMIC,以增加可靠性。



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