Opsætning og krav
At måle det gennemsnitlige effektforbrug af en radiodevice, såsom en Meshtastic-node, kræver noget udstyr og viden.
Effektmåler
Du har brug for en måde at måle effekt på. Det kan være en laboratorie-strømforsyning, der viser spændings- og strømaflæsninger, en dedikeret USB-effektmåler eller et andet lignende værktøj. Det vigtigste er, at du skal kunne aflæse enten volt og ampere eller watt over tid. (At måle over tid betyder at spore effektforbruget kontinuerligt, ikke kun tage øjebliksbilleder.) Sørg også for, at din måler er følsom nok til at måle de lave strømme, din enhed kan trække—for eksempel forbruger nogle noder så lidt som 0,005A ved 5V. Den vigtigste funktion er, at måleren kan registrere ampere-timer eller watttimer, da en typisk multimeter ikke har denne kapacitet.
Hvad måler vi?
Effekt måles i watt. For at finde ud af, hvor meget effekt din enhed forbruger, ganger du volt med ampere for at få watt. For eksempel er 5V ganget med 50mA lig med 250mW (eller 5V x 0,05A = 0,25W). Dette tal repræsenterer effektforbruget på et bestemt øjeblik og betyder teknisk set den effekt, der forbruges over en time. Men dette øjebliksbillede er ikke nok, fordi radioudstyr som Meshtastic-noder bruger mest tid på at modtage og mindre tid på at sende, hvor transmissioner trækker betydeligt mere strøm. At måle kun modtageeffekten og antage, at forbruget er konstant, ville ignorere den højere effekt, der bruges ved transmissioner. Derfor er det, der er brug for, det gennemsnitlige effektforbrug over tid, som udtrykkes i watttimer. For eksempel, hvis en enhed forbruger 250mW i en time, forbruger den over en 24-timers periode 24 x 250mW = 6000mWh, eller 6Wh.
Dægningscyklus
Radioer bruger mindre strøm ved modtagelse og betydeligt mere ved afsendelse. Duty cycle definerer procentdelen af tid, radioen sender i en given periode. Dette kan være 5%, 10%, 25% eller en anden værdi, afhængigt af din anvendelse. I stedet for at beregne gennemsnitligt strømforbrug baseret på databladsværdier for modtage- og sende-tilstande, er det bedre at udføre en reel test, der måler strømforbruget over tid. Kør testen i mindst en time; længere tests (2-6 timer) giver mere præcise resultater, hvis de afspejler reelle driftsforhold.
Testbetingelser
Test er enkel, men kræver forståelse af, hvordan Meshtastic fungerer bag kulisserne.
Baggrundsnetværksaktivitet
Meshtastic-noder sender regelmæssigt datapakker i baggrunden. Disse er ikke brugerbeskeder, men netværksbeacons, der angiver en nodes tilstedeværelse og placering (for GPS-aktiverede noder). Andre noder anerkender disse beacons. Denne grundlæggende netværkstrafik bruger strøm ved både modtagelse og afsendelse, uanset manuel beskedafsendelse. Nogle af disse transmissioner kan deaktiveres eller reduceres, men de skal betragtes som løbende strømforbrug.
Simuleret test
For at simulere faktisk beskedtrafik, juster hvor ofte enheden udsender GPS-lokationsopdateringer—dette efterligner manuelle beskeder på netværket. Standard udsendelsesinterval er 2 minutter for GPS-noder og 15 minutter for noder med faste positioner. Forkortelse af dette interval øger transmissionsfrekvensen, hvilket øger strømforbruget. Denne indstilling kan justeres via mobilapps eller CLI. Brug denne funktion til automatisk at simulere beskedtrafik under testen.
Fast position udsendelsesinterval
Solcellebasestationer mangler ofte GPS-moduler, fordi deres placering er fast, og GPS bruger betydelig strøm. I Meshtastic kan du manuelt indstille en nodes faste koordinater. Noder med faste placeringer sender som standard deres position hvert 15. minut (fire opdateringer i timen). For at simulere flere beskeder—for eksempel 16 i timen—reduceres udsendelsesintervallet til 3 minutter; for 56 beskeder i timen sættes det til 1 minut.
Eksempel på testbetingelse med nodeindstillinger
Test kræver mindst to noder: testnoden og en anden node. For realisme, brug tre eller fire noder. En "snakkesalig" netværksopsætning kunne være:
-
Tre noder i netværket.
-
En node sender lokation hvert 60. sekund (deaktiver smart lokation).
-
Test node parret med en telefon via Bluetooth.
-
Test node sat med en fast GPS-position.
-
Test node sender lokation hvert 60. sekund (deaktiver smart lokation).
Start testen på et rundt tidspunkt (for eksempel på hele eller kvarte timer) og noter starttidspunktet. Nulstil eventuelle tidligere målinger på dit strømforbrugsmåler før start. Efter testens varighed, noter stoptidspunktet og det samlede strømforbrug.
Resultater
Dit måleinstrument bør angive det samlede strømforbrug i watt-timer. Divider denne værdi med testens varighed i timer for at få det gennemsnitlige strømforbrug i watt-timer eller milliwatt-timer. Gem dette resultat til næste trin—beregning af solcellepanelstørrelse.
Hvis dit måleinstrument angiver ampere-timer, omregn til watt-timer ved at multiplicere med testspændingen. For eksempel, hvis måleren over en 3-timers test ved 5,1V viser 142mAh, er den samlede energi brugt 5,1V x 142mAh = 724,2mWh. Divider med 3 timer for at få et gennemsnitligt forbrug på 241,4mW. Gem dette tal til videre beregninger.
Detaljeret sammenligning af strømforbrug og batterilevetid
Her er en fokuseret sammenligning mellem nRF52840 og ESP32 med hensyn til strømforbrug og forventet batterilevetid ved brug af et 1000mAh batteri (forudsat en 3,7V Li-ion celle):
| Parameter | nRF52840 | ESP32 |
| CPU-clockhastighed | 64 MHz | Op til 240 MHz |
| Strømforbrug i aktiv tilstand | ~5,3 mA (CPU aktiv) | 80-260 mA (Wi-Fi transmissionsspids) |
| Strømforbrug i dyb søvn-tilstand | Så lav som 0,4 µA | 10-150 µA (dyb søvn-tilstand) |
| Bluetooth Low Energy (BLE) Tx | ~4,6 mA | ~30 mA |
| Wi-Fi Aktiv Strøm | Ingen (intet Wi-Fi modul) | 80-260 mA |
Ved at bruge disse typiske strømforbrug kan vi estimere batterilevetiden som følger:
| Scenario | Anslået Strømforbrug (mA) | Anslået Driftstid med 1000mAh Batteri (timer) |
| nRF52840 Normal Drift | 5 mA | 200 timer (ca. 8,3 dage) |
| nRF52840 Dyb Søvn | 0,0004 mA (0,4 µA) | 2.500.000 timer (teoretisk grænse) |
| ESP32 Wi-Fi Aktiv | 150 mA | 6,7 timer |
| ESP32 Dyb Søvn | 0,1 mA (100 µA) | 10.000 timer (ca. 416 dage) |
