Top 3 des moyens d’améliorer la durée de vie de la batterie de vos appareils Internet des objets

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Top 3 des moyens d’améliorer la durée de vie de la batterie de vos appareils Internet des objets


Le remplacement des batteries de milliers d’appareils sans fil est coûteux et encombrant, il est donc important de faire vivre les appareils aussi longtemps que nécessaire.

Dans cet article, nous examinons trois façons d’améliorer la durée de vie des appareils IoT sans fil:

  • Augmentez l’alimentation électrique en utilisant des batteries plus grosses.
  • Diminuez la consommation d’énergie en utilisant plus intelligemment l’énergie disponible.
  • Fournir de l’énergie en continu.

Selon la situation, différents compromis sont nécessaires. Mais être intelligent en matière de puissance est toujours payant.

Améliorez la durée de vie de votre appareil IoT:
1. Fournir plus de puissance
2. Utilisez moins d’énergie
3. Trouvez une puissance illimitée

1. Plus de puissance Utilisez une batterie plus grosse

Parfois, la solution simple et brutale est la meilleure. L’ajout d’une batterie plus grande est le moyen évident d’améliorer la durée de vie de la batterie – une batterie plus grosse stocke plus d’énergie.

Les types de batterie courants pour les appareils IoT sont les CR2032 pile bouton et le AAA batteries. Les deux ont l’avantage d’être facilement disponibles, ce qui signifie qu’ils peuvent facilement être achetés en grandes quantités et trouvés dans les magasins courants. Mais ce ne sont pas les seules options disponibles.

Le légèrement plus grand CR2450 et les piles bouton CR2477 ont beaucoup plus d’énergie que la pile bouton CR2032 et n’ont que des facteurs de forme légèrement plus grands. Le prix est cependant plus élevé et le CR2477 en particulier peut être difficile à trouver. Le CR2477 n’est généralement pas disponible dans les magasins de tous les jours et peut même ne pas être en stock dans les magasins spécialisés comme les entrepôts électroniques.

AAA ou le plus grand AA les batteries ont l’avantage d’être très facilement disponibles et peuvent être achetées même dans les dépanneurs ordinaires.

Appareil IoT à faible consommation sur une pile bouton CR2032



UNE CR2032 La pile bouton a environ 250 mAh d’énergie.

Appareil IoT à faible consommation sur une pile bouton CR2450



Avec 500 mAh, le CR2450 a généralement deux fois plus d’énergie qu’un CR2032, avec un facteur de forme similaire et à un prix légèrement plus élevé. Le CR2477 légèrement plus grand a plus d’énergie, mais est plus difficile à trouver.

Appareil IoT basse consommation sur pile AAA



En termes de stockage d’énergie, le CR2032 L’appel de pièces a une capacité typique de 250 mAh, soit la moitié de celle du CR2450. Le CR2477 a souvent jusqu’à 1000 mAh.

Selon l’application, le 250 mAh CR2032 la pile bouton peut fournir une durée de vie qui peut être mesurée en années. Mais cela dépend fortement de la quantité de données fournie par chaque appareil et souvent la durée de vie peut être de plusieurs mois ou seulement de quelques semaines.

Le graphique ci-dessous présente une ventilation de la capacité énergétique et du prix d’un ensemble de types de batteries courants.

Parfois, la solution simple de force brute est la meilleure

2. Moins de puissance Dormez plus intelligemment

Quel que soit le type de batterie, l’électronique de l’appareil IoT consommera de l’énergie. Et la consommation d’énergie affecte directement la durée de vie de l’appareil. Il est donc vital de dépenser le moins d’énergie possible.

Cependant, optimiser la consommation d’énergie d’un appareil IoT sans fil est difficile. De nombreux facteurs affectent la façon dont l’énergie est dépensée et ces facteurs peuvent changer avec le temps.

Matériel – le niveau des composants

La première étape pour optimiser la consommation d’énergie consiste à sélectionner des composants matériels écoénergétiques. De nombreux systèmes IoT de niveau amateur que beaucoup connaissent, comme l’Arduino et le Raspberry Pi, n’ont pas été optimisés pour la consommation d’énergie. Ils ont tendance à utiliser des quantités d’énergie comparativement très importantes et sont donc souvent très mal adaptés aux déploiements IoT à grande échelle dans le monde réel. La clé de la sélection des composants est d’inspecter les fiches techniques pour avoir une idée de l’ordre de grandeur indiqué dans la fiche technique.

Cependant, la consommation électrique indiquée dans les fiches techniques n’est pas suffisante pour déterminer la consommation électrique réelle, car la consommation électrique finale dépend de la manière dont les composants sont utilisés. Par exemple, un capteur avec une consommation d’énergie élevée qui n’est utilisé que quelques fois par jour peut avoir une consommation d’énergie globale beaucoup plus faible qu’un capteur de faible puissance qui est toujours allumé.

La seule véritable façon de déterminer le profil de puissance réel du matériel est de le mesurer. Idéalement, cela devrait être mesuré pendant que le système fonctionne de la manière prévue.

Le meilleur outil que nous ayons trouvé pour effectuer ce type de profilage de puissance est l’appareil de mesure Otii Arc. Il donne une vue détaillée de la chronologie de la consommation d’énergie de votre matériel. Cela permet de suivre les pointes individuelles et les points hauts pour déterminer ce qui consomme de l’énergie.

Comment mesurer la puissance des appareils IoT



Pour inspecter la consommation d’énergie du matériel, utilisez un outil comme l’Otii

Logiciel – le niveau de l’appareil

Pour l’efficacité énergétique, le logiciel est la pièce la plus importante du puzzle. Car quelle que soit l’efficacité énergétique du matériel, c’est le logiciel qui contrôle en fin de compte la façon dont ce matériel est utilisé. Si le logiciel fait une utilisation inefficace du matériel, tout espoir est perdu.

Le logiciel contrôle non seulement les périphériques externes tels que les capteurs, mais également la connexion sans fil et le microprocesseur sur lequel le logiciel s’exécute. Lorsque le matériel est optimisé au point où il est très économe en énergie, la planification du sommeil du logiciel devient extrêmement importante. Si le logiciel est capable de les faire dormir autant que possible, cela pourra doubler voire tripler la durée de vie des appareils.

Le système d’exploitation sur le microprocesseur contrôle la durée de sommeil du système dans des échelles de temps allant de millisecondes à secondes. Mais parfois, une planification de niveau supérieur est également nécessaire. Par exemple, dans un déploiement récent de Thingsquare IoT, les appareils n’étaient utilisés que pendant la journée. Cela signifiait que nous pouvions entrer dans un sommeil profond la nuit et éteindre complètement tout. Cela doublerait presque la durée de vie.

Consommation électrique à grande échelle – le niveau du système

La consommation d’énergie étant un problème complexe, des choses inattendues peuvent se produire au niveau de la consommation d’énergie lors du déploiement des appareils. Et lors du déploiement de milliers d’appareils, des choses inattendues devraient se produire. Par exemple, les conditions radio sur le site de déploiement peuvent entraîner une consommation d’énergie plus élevée que prévu de certains appareils, réduisant ainsi leur durée de vie.

Être capable d’identifier rapidement les appareils problématiques signifie que les batteries de ces appareils peuvent être remplacées rapidement, ce qui réduit le risque de perte de données.

Le système Thingsquare nous permet de collecter les données de consommation d’énergie de tous les appareils dans un déploiement pour repérer tous les appareils qui présentent une consommation d’énergie plus élevée que prévu. Ces appareils sont mis en évidence dans l’interface utilisateur, ce qui permet à un opérateur de localiser et de résoudre les problèmes avant qu’ils ne deviennent de réels problèmes.

Calcul de la durée de vie des appareils IoT basse consommation à partir de leur modèle d'utilisation



Pour inspecter la consommation d’énergie au fil du temps pour les appareils individuels, le système Thingsquare fournit un mécanisme intégré pour une inspection et une optimisation approfondies de la puissance.

Programmation du sommeil des appareils Thingsquare IoT pour un fonctionnement extrêmement faible consommation



Programmation du sommeil de haut niveau: être capable d’éteindre sélectivement des capteurs spécifiques, ou d’éteindre complètement l’appareil entier, pendant les heures creuses peut parfois doubler la durée de vie du système.

Inspection de la consommation d'énergie des appareils IoT à grande échelle



Consommation électrique à grande échelle: des facteurs externes tels que la connectivité sans fil peuvent affecter la consommation électrique. Être capable de visualiser l’opération à grande échelle permet de détecter les problèmes avant que les appareils ne commencent à mourir.

Lors du déploiement de milliers d’appareils, des choses inattendues devraient se produire

3. Puissance illimitée Grille ou solaire

Enfin, il y a une autre arme que nous pouvons utiliser pour améliorer la durée de vie de nos déploiements IoT: une puissance illimitée sous la forme d’une source d’énergie sans fin. Il s’agit généralement de réseau électrique ou d’énergie solaire.

Le cas d’utilisation le plus courant de l’alimentation du réseau concerne les prolongateurs d’autonomie. Les prolongateurs de portée utilisent plus d’énergie que les autres appareils et nécessitent des batteries plus grosses. Mais ils peuvent être placés dans des endroits proches d’une prise de courant et conviennent donc parfaitement.

L’énergie solaire est presque toujours un moyen d’augmenter la puissance de la batterie, car l’énergie solaire est disponible par intermittence. Pour un appareil à énergie solaire, la batterie doit être rechargeable et la cellule solaire est utilisée pour charger la batterie lorsque l’énergie solaire est disponible.

En savoir plus sur l’énergie solaire dans cet article.

Conclusions

La consommation d’énergie est une préoccupation majeure dans les déploiements IoT sans fil, car le remplacement de la batterie de milliers de nœuds est très coûteux. Pour atteindre une longue durée de vie, le matériel doit être sur le point, mais le logiciel est la partie la plus importante.

Et indépendamment de la taille de la batterie et de la source d’alimentation, il est essentiel d’être intelligent sur la façon de dépenser l’énergie.

Indépendamment de la taille de la batterie et de la source d’alimentation, il est essentiel d’être intelligent sur la façon de dépenser l’énergie.


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