Guida Meshtastic - Come Misurare il Consumo Energetico del Dispositivo？

📌 Configurazione e Requisiti

Misurare il consumo medio di potenza di un dispositivo radio, come un nodo Meshtastic ESP32, richiede attrezzature appropriate ⚙️ e conoscenze di base sulla misurazione della potenza 📏.

🔌 Misuratore di Potenza

Per misurare con precisione il consumo di energia, è necessario un misuratore di potenza affidabile. Questo potrebbe essere un alimentatore da banco ⚡ con letture di tensione e corrente, un misuratore di potenza USB 💻 o strumenti simili. La chiave è poter leggere volt, ampere o watt nel tempo ⏱️. Il monitoraggio continuo è essenziale, non solo letture istantanee. Assicurati che il tuo misuratore sia abbastanza sensibile da rilevare bassi assorbimenti di corrente, poiché alcuni nodi Meshtastic consumano solo 0,005A a 5V 🔋. La caratteristica più importante è la capacità di registrare ampere-ora o watt-ora 📊, cosa che i multimetri tipici non possono fare.

❓ Cosa stiamo misurando?

La potenza si misura in watt ⚡. Per calcolare quanta potenza consuma il tuo dispositivo ESP32, moltiplica volt per ampere. Per esempio, 5V × 50mA = 250mW (o 0,25W). Questo rappresenta il consumo istantaneo ⏲️, ma i nodi Meshtastic operano in stati variabili—principalmente in ricezione 📡, occasionalmente in trasmissione 📤, che consuma molto più energia. Quindi, misurare solo la modalità ricezione non è sufficiente 🚫. Serve il consumo medio nel tempo ⏳, espresso in watt-ora. Per esempio, se un nodo consuma 250mW per un'ora, in 24 ore usa 6Wh 🔋.

📡 Duty Cycle

Le radio Meshtastic consumano meno energia durante la ricezione 📥 e molto di più durante la trasmissione 📤. Il duty cycle definisce la percentuale di tempo in cui il nodo ESP32 trasmette. Può essere 5%, 10% o 25%, a seconda del caso d'uso. Invece di basarti sui valori del datasheet 📑, esegui un test di potenza in tempo reale per almeno un'ora ⏱️. Test più lunghi (2–6 ore) forniscono risultati più accurati ✅ in condizioni realistiche di rete Meshtastic.

🧪 Condizioni di test

Il test è semplice ma richiede di comprendere come si comportano i nodi Meshtastic in una rete mesh 🌐.

📶 Attività di rete in background

I nodi Meshtastic ESP32 inviano regolarmente beacon di rete 🔔 in background. Questi non sono messaggi utente ma segnali che indicano la presenza del nodo 📍 e la posizione GPS 🛰️. Altri nodi riconoscono questi beacon 👍. Questo traffico di base coinvolge sia la ricezione che la trasmissione, contribuendo al consumo complessivo di energia 🔋. Sebbene alcune trasmissioni possano essere ridotte, devono essere considerate nella tua analisi del consumo energetico 📊.

🛠️ Test simulati

Per simulare il traffico di messaggi, regola la frequenza con cui il nodo Meshtastic trasmette aggiornamenti della posizione GPS 📡. Gli intervalli predefiniti sono 2 minuti ⏲️ per i nodi con GPS e 15 minuti per i nodi a posizione fissa. Ridurre questo intervallo aumenta la frequenza di trasmissione 🔄 e il consumo energetico ⚡. Puoi regolare questo tramite l'app mobile Meshtastic 📱 o la CLI 💻 per simulare un traffico realistico durante i test.

📍 Intervallo di trasmissione della posizione fissa

Le stazioni base alimentate a energia solare ☀️ spesso non hanno moduli GPS per risparmiare energia. In Meshtastic, puoi impostare manualmente le coordinate fisse di un nodo 📌. Questi nodi trasmettono la loro posizione ogni 15 minuti per impostazione predefinita ⏲️. Per simulare messaggi più frequenti, riduci l'intervallo a 3 minuti (16 messaggi/ora) o 1 minuto (56 messaggi/ora) 🔄.

📝 Condizione di test di esempio con impostazioni del nodo

• Tre nodi Meshtastic nella rete 🌐
• Un nodo che trasmette la posizione ogni 60 secondi ⏱️ (disabilita la posizione intelligente)
• Nodo di test associato a un telefono tramite Bluetooth 📱
• Nodo di test impostato con una posizione GPS fissa 📍
• Nodo di test che trasmette la posizione ogni 60 secondi ⏱️ (disabilita la posizione intelligente)

Inizia il test a un orario tondo ⏰ (ad esempio, all'ora esatta), azzera le letture precedenti sul tuo misuratore di potenza 🔄 e registra gli orari di inizio e fine insieme al consumo totale di energia 📊.

📈 Risultati

Il tuo misuratore di potenza dovrebbe indicare l’energia totale consumata in watt-ora ⚡. Dividi questo valore per la durata del test in ore ⏱️ per ottenere il consumo medio di potenza 📊 in watt-ora o milliwatt-ora. Conserva questo risultato per il passo successivo—calcolare la dimensione del pannello solare ☀️ per il tuo nodo Meshtastic ESP32 📡.

Se il tuo misuratore indica ampere-ora 🔋, converti in watt-ora moltiplicando per la tensione di test. Per esempio, se durante un test di 3 ore a 5.1V il misuratore mostra 142mAh, allora l’energia totale utilizzata è:

5.1V × 142mAh = 724.2mWh ⚡

Dividi per 3 ore per ottenere un consumo medio di 241.4mW 📊. Salva questo valore per ulteriori calcoli relativi al dimensionamento della batteria Meshtastic 🔋.

📊 Confronto dettagliato del consumo energetico e della durata della batteria per dispositivi Meshtastic

Ecco un confronto mirato tra il nRF52840 🔧 e il ESP32 💻 in termini di consumo energetico e durata della batteria prevista 🔋 utilizzando una batteria Li-ion 1000mAh 3.7V per applicazioni Meshtastic:

Usando questi consumi tipici, possiamo stimare la durata della batteria di Meshtastic 🔋 come segue: