Installation et exigences
Mesurer la consommation moyenne d'énergie d'un appareil radio, comme un nœud Meshtastic, nécessite un certain équipement et des connaissances.
Compteur de puissance
Vous avez besoin d'un moyen de mesurer la puissance. Cela peut être une alimentation de laboratoire affichant les lectures de tension et de courant, un wattmètre USB dédié, ou un autre outil similaire. L'essentiel est que vous puissiez lire soit les volts et les ampères, soit les watts sur une période. (Mesurer sur une période signifie suivre la consommation d'énergie en continu, pas seulement prendre des lectures instantanées.) Assurez-vous également que votre appareil de mesure est suffisamment sensible pour mesurer les faibles courants que votre appareil peut tirer — par exemple, certains nœuds consomment aussi peu que 0,005A à 5V. La caractéristique la plus importante est que le compteur puisse enregistrer les ampères-heures ou les watt-heures, car un multimètre typique ne possède pas cette capacité.
Que mesurons-nous ?
La puissance se mesure en watts. Pour savoir combien de puissance votre appareil consomme, vous multipliez les volts par les ampères pour obtenir des watts. Par exemple, 5V multiplié par 50mA égale 250mW (ou 5V x 0,05A = 0,25W). Ce chiffre représente la consommation d'énergie à un instant donné et signifie techniquement la puissance consommée sur une heure. Cependant, ce cliché n'est pas suffisant car les appareils radio comme les nœuds Meshtastic passent la plupart du temps à recevoir et moins à transmettre, les transmissions consommant beaucoup plus d'énergie. Mesurer uniquement la puissance de réception et supposer cette consommation constante ignorerait la puissance plus élevée utilisée lors des transmissions. Par conséquent, ce dont on a besoin est la consommation moyenne d'énergie sur le temps, exprimée en watt-heures. Par exemple, si un appareil consomme 250mW pendant une heure, sur une période de 24 heures il consomme 24 x 250mW = 6000mWh, soit 6Wh.
Cycle de service
Les radios consomment moins d'énergie en réception, et beaucoup plus en transmission. Le cycle de service définit le pourcentage de temps pendant lequel la radio transmet sur une période donnée. Cela peut être 5 %, 10 %, 25 % ou une autre valeur, selon votre application. Plutôt que de calculer la puissance moyenne à partir des valeurs du datasheet pour les modes réception et transmission, il est préférable de réaliser un test réel mesurant la consommation d'énergie dans le temps. Effectuez le test pendant au moins une heure ; des tests plus longs (2 à 6 heures) fournissent des résultats plus précis s'ils reflètent les conditions réelles d'utilisation.
Conditions de test
Les tests sont simples mais nécessitent de comprendre comment Meshtastic fonctionne en coulisses.
Activité réseau en arrière-plan
Les nœuds Meshtastic envoient régulièrement des paquets de données en arrière-plan. Ce ne sont pas des messages utilisateur mais des balises réseau indiquant la présence et la localisation d'un nœud (pour les nœuds équipés de GPS). Les autres nœuds reconnaissent ces balises. Ce trafic réseau de base consomme de l'énergie à la fois en réception et en transmission, indépendamment de l'envoi manuel de messages. Certaines de ces transmissions peuvent être désactivées ou réduites, mais elles doivent être prises en compte comme une consommation d'énergie continue.
Test simulé
Pour simuler le trafic réel de messages, ajustez la fréquence à laquelle l'appareil diffuse les mises à jour de localisation GPS — cela imite les messages manuels sur le réseau. L'intervalle de diffusion par défaut est de 2 minutes pour les nœuds GPS et de 15 minutes pour les nœuds à position fixe. Raccourcir cet intervalle augmente la fréquence de transmission, ce qui accroît la consommation d'énergie. Ce réglage peut être ajusté via les applications mobiles ou la CLI. Utilisez cette fonction pour simuler automatiquement le trafic de messages pendant le test.
Intervalle de diffusion de position fixe
Les stations de base solaires manquent souvent de modules GPS car leur emplacement est fixe, et le GPS consomme beaucoup d'énergie. Dans Meshtastic, vous pouvez définir manuellement les coordonnées fixes d'un nœud. Les nœuds à emplacement fixe diffusent leur position toutes les 15 minutes par défaut (quatre mises à jour par heure). Pour simuler plus de messages — par exemple, 16 par heure — réduisez l'intervalle de diffusion à 3 minutes ; pour 56 messages par heure, réglez-le à 1 minute.
Exemple de condition de test avec paramètres de nœud
Les tests nécessitent au moins deux nœuds : le nœud de test et un autre nœud. Pour plus de réalisme, utilisez trois ou quatre nœuds. Une configuration réseau "bavarde" pourrait être :
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Trois nœuds dans le réseau.
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Un nœud diffusant la position toutes les 60 secondes (désactiver la localisation intelligente).
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Nœud de test appairé à un téléphone via Bluetooth.
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Nœud de test configuré avec une position GPS fixe.
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Nœud de test diffusant la position toutes les 60 secondes (désactiver la localisation intelligente).
Commencez le test à une heure ronde (par exemple, à l'heure ou au quart d'heure) et notez l'heure de début. Réinitialisez toutes les mesures précédentes sur votre compteur d'énergie avant de commencer. Après la durée du test, notez l'heure de fin et la puissance totale consommée.
Résultats
Votre compteur doit indiquer la puissance totale utilisée en watt-heures. Divisez cette valeur par la durée du test en heures pour obtenir la consommation moyenne en watt-heures ou milliwatt-heures. Gardez ce résultat pour l'étape suivante — le calcul de la taille du panneau solaire.
Si votre compteur indique des ampères-heures, convertissez en watt-heures en multipliant par la tension de test. Par exemple, si lors d'un test de 3 heures à 5,1V le compteur affiche 142mAh, alors l'énergie totale utilisée est de 5,1V x 142mAh = 724,2mWh. Divisez par 3 heures pour obtenir une consommation moyenne de 241,4mW. Conservez cette valeur pour les calculs ultérieurs.
Comparaison détaillée de la consommation d'énergie et de l'autonomie de la batterie
Voici une comparaison ciblée entre le nRF52840 et l'ESP32 en termes de consommation d'énergie et d'autonomie de batterie attendue avec une batterie de 1000mAh (en supposant une cellule Li-ion de 3,7V) :
| Paramètre | nRF52840 | ESP32 |
| Fréquence d'horloge du CPU | 64 MHz | Jusqu'à 240 MHz |
| Courant en mode actif | ~5,3 mA (CPU actif) | 80-260 mA (pic de transmission Wi-Fi) |
| Courant en mode veille profonde | Aussi bas que 0,4 µA | 10-150 µA (mode veille profonde) |
| Bluetooth Low Energy (BLE) Tx | ~4,6 mA | ~30 mA |
| Courant Wi-Fi Actif | Aucun (pas de module Wi-Fi) | 80-260 mA |
En utilisant ces consommations typiques, nous pouvons estimer la durée de vie de la batterie comme suit :
| Scénario | Courant Estimé (mA) | Autonomie Estimée avec Batterie 1000mAh (heures) |
| nRF52840 Fonctionnement Normal | 5 mA | 200 heures (environ 8,3 jours) |
| nRF52840 Mode Veille Profonde | 0,0004 mA (0,4 µA) | 2 500 000 heures (limite théorique) |
| ESP32 Wi-Fi Actif | 150 mA | 6,7 heures |
| ESP32 Mode Veille Profonde | 0,1 mA (100 µA) | 10 000 heures (environ 416 jours) |
