📌 Nastavení a požadavky
Měření průměrné spotřeby energie rádiového zařízení, jako je uzel Meshtastic ESP32, vyžaduje vhodné vybavení ⚙️ a základní znalosti měření energie 📏.
🔌 Wattmetr
Pro přesné měření spotřeby energie potřebujete spolehlivý wattmetr. Může to být laboratorní zdroj napájení ⚡ s měřením napětí a proudu, USB wattmetr 💻 nebo podobné nástroje. Klíčem je schopnost číst volty, ampéry nebo watty v čase ⏱️. Neustálé sledování je nezbytné – nejen okamžité hodnoty. Ujistěte se, že váš měřič je dostatečně citlivý na detekci nízkého odběru proudu, protože některé uzly Meshtastic spotřebují jen 0,005A při 5V 🔋. Nejdůležitější funkcí je schopnost zaznamenávat ampérhodiny nebo watthodiny 📊, což běžné multimetry neumí.
❓ Co měříme?
Výkon se měří ve wattech ⚡. Pro výpočet spotřeby vašeho ESP32 zařízení vynásobte volty ampéry. Například 5V × 50mA = 250mW (nebo 0,25W). To představuje okamžitou spotřebu energie ⏲️, ale Meshtastic uzly pracují v různých stavech—většinou přijímají 📡, občas vysílají 📤, což spotřebuje výrazně více energie. Proto měření pouze v režimu příjmu nestačí 🚫. Potřebujeme průměrnou spotřebu energie v čase ⏳, vyjádřenou ve watthodinách. Například pokud uzel spotřebuje 250mW po dobu jedné hodiny, za 24 hodin to je 6Wh 🔋.
📡 Duty cycle
Meshtastic rádia spotřebovávají méně energie při příjmu 📥 a mnohem více při vysílání 📤. Duty cycle určuje procento času, kdy ESP32 uzel vysílá. Může to být 5 %, 10 % nebo 25 %, podle vašeho použití. Místo spoléhání se na hodnoty z datasheetu 📑 proveďte reálný test spotřeby energie po dobu alespoň jedné hodiny ⏱️. Delší testy (2–6 hodin) přinesou přesnější výsledky ✅ za realistických podmínek Meshtastic sítě.
🧪 Testovací podmínky
Testování je jednoduché, ale vyžaduje pochopení chování Meshtastic uzlů v mesh síti 🌐.
📶 Aktivita sítě na pozadí
Meshtastic ESP32 uzly pravidelně vysílají síťové majáky 🔔 na pozadí. Nejsou to uživatelské zprávy, ale signály indikující přítomnost uzlu 📍 a GPS polohu 🛰️. Ostatní uzly tyto majáky potvrzují 👍. Tento základní provoz zahrnuje příjem i vysílání, což přispívá k celkové spotřebě energie 🔋. Některé přenosy lze snížit, ale musí být zohledněny ve vaší analýze spotřeby energie 📊.
🛠️ Simulované testování
Pro simulaci provozu zpráv upravte, jak často Meshtastic uzel vysílá aktualizace GPS polohy 📡. Výchozí intervaly jsou 2 minuty ⏲️ pro uzly s GPS a 15 minut pro uzly s pevnou polohou. Zkrácení tohoto intervalu zvyšuje frekvenci přenosu 🔄 a spotřebu energie ⚡. Toto můžete nastavit přes mobilní aplikaci Meshtastic 📱 nebo CLI 💻 pro realistickou simulaci provozu během testování.
📍 Interval vysílání pevné polohy
Solární základnové stanice ☀️ často postrádají GPS moduly kvůli úspoře energie. V Meshtasticu můžete ručně nastavit pevné souřadnice uzlu 📌. Tyto uzly standardně vysílají svou polohu každých 15 minut ⏲️. Pro simulaci častějšího vysílání zkraťte interval na 3 minuty (16 zpráv za hodinu) nebo 1 minutu (56 zpráv za hodinu) 🔄.
📝 Příklad testovacích podmínek s nastavením uzlu
- Tři Meshtastic uzly v síti 🌐
- Jeden uzel vysílající polohu každých 60 sekund ⏱️ (vypněte chytrou polohu)
- Test uzlu spárovaného s telefonem přes Bluetooth 📱
- Test uzlu nastaveného s pevnou GPS polohou 📍
- Test vysílání polohy uzlu každých 60 sekund ⏱️ (vypněte chytrou polohu)
Spusťte test v celou hodinu ⏰ (např. na hodinu), resetujte předchozí údaje na vašem měřiči energie 🔄 a zaznamenejte časy startu a zastavení spolu s celkovou spotřebovanou energií 📊.
📈 Výsledky
Váš měřič energie by měl uvádět celkovou spotřebu v watthodinách ⚡. Vydělte tuto hodnotu délkou testu v hodinách ⏱️ pro získání průměrné spotřeby energie 📊 ve watthodinách nebo miliwatthodinách. Tento výsledek si ponechte pro další krok – výpočet velikosti solárního panelu ☀️ pro váš Meshtastic ESP32 uzel 📡.
Pokud váš měřič ukazuje ampérhodiny 🔋, převeďte je na watthodiny vynásobením testovacím napětím. Například pokud během 3hodinového testu při 5.1V měřič ukáže 142mAh, pak celková spotřebovaná energie je:
5.1V × 142mAh = 724.2mWh ⚡
Vydělte 3 hodinami pro získání průměrné spotřeby 241.4mW 📊. Uložte tuto hodnotu pro další výpočty týkající se velikosti baterie Meshtastic 🔋.
📊 Podrobné srovnání spotřeby energie a výdrže baterie pro zařízení Meshtastic
Zde je zaměřené srovnání mezi nRF52840 🔧 a ESP32 💻 z hlediska spotřeby energie a očekávané výdrže baterie 🔋 při použití 1000mAh 3.7V Li-ion baterie pro aplikace Meshtastic:
| Parametr 📐 | nRF52840 🔧 | ESP32 💻 |
|---|---|---|
| Rychlost hodin CPU ⏱️ | 64 MHz | Až 240 MHz |
| Proud v aktivním režimu ⚡ | ~5.3 mA (CPU aktivní) | 80–260 mA (špička přenosu Wi-Fi) |
| Proud v režimu hlubokého spánku 😴 | Až 0.4 µA | 10–150 µA (režim hlubokého spánku) |
| Bluetooth Low Energy (BLE) Tx 📡 | ~4.6 mA | ~30 mA |
| Aktivní proud Wi-Fi 🌐 | Žádný (žádný Wi-Fi modul) | 80–260 mA |
Použitím těchto typických odběrů proudu můžeme odhadnout výdrž baterie Meshtastic 🔋 takto:
| Scénář 📊 | Odhadovaný proud (mA) ⚡ | Odhadovaná doba provozu s baterií 1000mAh (hodiny) ⏱️ |
|---|---|---|
| nRF52840 normální provoz 🔧 | 5 mA | 200 hodin (přibližně 8,3 dne) |
| nRF52840 hluboký spánek 😴 | 0,0004 mA (0,4 µA) | 2 500 000 hodin (teoretický limit) |
| ESP32 Wi-Fi aktivní 🌐 | 150 mA | 6,7 hodin |
| ESP32 hluboký spánek 😴 | 0,1 mA (100 µA) | 10 000 hodin (přibližně 416 dní) |
