Asennus ja vaatimukset
Radiolaitteen, kuten Meshtastic-solmun, keskimääräisen tehonkulutuksen mittaaminen vaatii jonkin verran laitteita ja tietämystä.
Tehomittari
Tarvitset tavan mitata tehoa. Tämä voi olla penkkiteholähde, joka näyttää jännite- ja virta-arvot, erillinen USB-tehomittari tai jokin muu vastaava työkalu. Tärkeää on, että pystyt lukemaan joko voltit ja ampeerit tai watit ajan kuluessa. (Mittaus ajan yli tarkoittaa tehonkulutuksen jatkuvaa seurantaa, ei pelkästään hetkellisiä lukemia.) Varmista myös, että mittarisi on tarpeeksi herkkä mittaamaan laitteen mahdollisesti ottamat pienet virrat – esimerkiksi jotkut solmut kuluttavat vain 0,005A 5V:lla. Tärkein ominaisuus on, että mittari pystyy tallentamaan ampeeritunnit tai watintunnit, sillä tavallinen yleismittari ei tätä ominaisuutta yleensä omaa.
Mitä mittaamme?
Teho mitataan wateissa. Selvittääksesi, kuinka paljon tehoa laitteesi kuluttaa, kerrot volttien määrän ampeereilla saadaksesi watit. Esimerkiksi 5V kerrottuna 50mA:lla on 250mW (tai 5V x 0,05A = 0,25W). Tämä luku edustaa tehonkulutusta tiettynä hetkenä ja tarkoittaa teknisesti kulutettua tehoa yhden tunnin aikana. Tämä hetkellinen mittaus ei kuitenkaan riitä, koska radiolaitteet, kuten Meshtastic-solmut, käyttävät suurimman osan ajasta vastaanottamiseen ja vähemmän lähettämiseen, ja lähetykset kuluttavat huomattavasti enemmän tehoa. Pelkkä vastaanottotehon mittaaminen ja sen oletus jatkuvaksi kulutukseksi jättäisi huomiotta lähetyksissä käytetyn korkeamman tehon. Siksi tarvitaan keskimääräinen tehonkulutus ajan yli, joka ilmaistaan watin tunneissa. Esimerkiksi, jos laite kuluttaa 250mW yhden tunnin ajan, 24 tunnin aikana se kuluttaa 24 x 250mW = 6000mWh eli 6Wh.
Työjakso
Radiot käyttävät vähemmän virtaa vastaanotossa ja huomattavasti enemmän lähetyksessä. Käyttöjakso määrittää ajan prosenttiosuuden, jonka radio on lähettämässä tietyn ajanjakson aikana. Tämä voi olla 5 %, 10 %, 25 % tai jokin muu arvo sovelluksestasi riippuen. Sen sijaan, että lasketaan keskimääräinen virrankulutus vastaanotto- ja lähetysmoduulien tietojen perusteella, on parempi suorittaa todellinen testi mittaamalla virrankulutus ajan kuluessa. Suorita testi vähintään tunnin ajan; pidemmät testit (2–6 tuntia) antavat tarkempia tuloksia, jos ne heijastavat todellisia käyttöolosuhteita.
Testiehdot
Testaus on yksinkertaista, mutta vaatii ymmärrystä Meshtasticin toiminnasta taustalla.
Taustaverkon toiminta
Meshtastic-solmut lähettävät säännöllisesti datapaketteja taustalla. Nämä eivät ole käyttäjäviestejä vaan verkon majakoita, jotka ilmaisevat solmun läsnäolon ja sijainnin (GPS-ominaisuudella varustetuille solmuille). Muut solmut vahvistavat nämä majakat. Tämä perusverkkoliikenne kuluttaa virtaa sekä vastaanotossa että lähetyksessä, riippumatta manuaalisten viestien lähettämisestä. Osa näistä lähetyksistä voidaan poistaa käytöstä tai vähentää, mutta ne on otettava huomioon jatkuvana virrankulutuksena.
Simuloitu testaus
Simuloidaksesi todellista viestiliikennettä säädä, kuinka usein laite lähettää GPS-sijaintipäivityksiä—tämä jäljittelee manuaalisia viestejä verkossa. Oletuslähetysväli on 2 minuuttia GPS-solmuille ja 15 minuuttia kiinteän sijainnin solmuille. Lyhentämällä tätä väliä lisää lähetysten tiheyttä, mikä lisää virrankulutusta. Tätä asetusta voi säätää mobiilisovelluksilla tai komentoriviltä. Käytä tätä ominaisuutta simuloidaksesi viestiliikennettä automaattisesti testin aikana.
Kiinteän sijainnin lähetysväli
Aurinkopohjaiset tukiasemat eivät usein sisällä GPS-moduuleja, koska niiden sijainti on kiinteä ja GPS kuluttaa huomattavasti virtaa. Meshtasticissa voit asettaa solmun kiinteät koordinaatit manuaalisesti. Kiinteän sijainnin solmut lähettävät sijaintinsa oletuksena 15 minuutin välein (neljä päivitystä tunnissa). Simuloidaksesi enemmän viestejä—esimerkiksi 16 tunnissa—vähennä lähetysväli 3 minuuttiin; 56 viestiä tunnissa varten aseta se minuuttiin.
Esimerkkitestiehto solmuasetuksilla
Testaus vaatii vähintään kaksi solmua: testisolmun ja toisen solmun. Todentuntuisuuden vuoksi käytä kolmea tai neljää solmua. "Puhuva" verkkoasetus voisi olla:
-
Kolme solmua verkossa.
-
Yksi solmu lähettää sijainnin joka 60 sekunti (älypaikannus pois päältä).
-
Testisolmu yhdistetty puhelimeen Bluetoothin kautta.
-
Testisolmu asetettu kiinteään GPS-sijaintiin.
-
Testisolmu lähettää sijainnin joka 60 sekunti (älypaikannus pois päältä).
Aloita testi pyöreänä aikana (esim. tasatunnilla tai vartin välein) ja merkitse aloitusaika. Nollaa aiemmat mittaukset virtamittaristasi ennen aloitusta. Testin päätyttyä merkitse lopetusaika ja kokonaiskulutus.
Tulokset
Mittarisi pitäisi näyttää kokonaisvirrankulutus watittunteina. Jaa tämä arvo testin kestolla tunneissa saadaksesi keskimääräisen virrankulutuksen watittunteina tai milliwattitunteina. Säilytä tämä tulos seuraavaa vaihetta varten—aurinkopaneelin koon laskemista.
Jos mittarisi näyttää ampeeritunteina, muunna watitunneiksi kertomalla testijännitteellä. Esimerkiksi, jos 3 tunnin testin aikana 5,1V jännitteellä mittari näyttää 142mAh, kokonaisenergia on 5,1V x 142mAh = 724,2mWh. Jaa tämä 3 tunnilla saadaksesi 241,4mW keskimääräisen kulutuksen. Tallenna tämä luku jatkolaskelmia varten.
Yksityiskohtainen virrankulutuksen ja akun keston vertailu
Tässä on keskittynyt vertailu nRF52840:n ja ESP32:n välillä virrankulutuksen ja odotetun akun keston osalta käyttäen 1000mAh akkua (olettaen 3,7V Li-ion-kenno):
| Parametri | nRF52840 | ESP32 |
| CPU:n kellotaajuus | 64 MHz | Jopa 240 MHz |
| Aktiivisen tilan virta | ~5,3 mA (CPU aktiivinen) | 80-260 mA (Wi-Fi-lähetyksen huippu) |
| Syvälepotilan virta | Jopa 0,4 µA | 10-150 µA (syvälepotila) |
| Bluetooth Low Energy (BLE) Tx | ~4,6 mA | ~30 mA |
| Wi-Fi aktiivinen virta | Ei mitään (ei Wi-Fi-moduulia) | 80-260 mA |
Näiden tyypillisten virrankulutusten avulla voimme arvioida akun keston seuraavasti:
| Tapaus | Arvioitu virta (mA) | Arvioitu käyttöaika 1000mAh akulla (tunteina) |
| nRF52840 normaali toiminta | 5 mA | 200 tuntia (noin 8,3 päivää) |
| nRF52840 syväuni | 0,0004 mA (0,4 µA) | 2 500 000 tuntia (teoreettinen raja) |
| ESP32 Wi-Fi aktiivinen | 150 mA | 6,7 tuntia |
| ESP32 syväuni | 0,1 mA (100 µA) | 10 000 tuntia (noin 416 päivää) |
