Przewodnik Meshtastic - Jak mierzyć zużycie energii urządzenia?

📌 Konfiguracja i wymagania

Pomiar średniego zużycia energii przez urządzenie radiowe, takie jak węzeł Meshtastic ESP32, wymaga odpowiedniego sprzętu ⚙️ oraz podstawowej wiedzy o pomiarze mocy 📏.

🔌 Miernik mocy

Aby dokładnie zmierzyć zużycie energii, potrzebujesz niezawodnego miernika mocy. Może to być zasilacz laboratoryjny ⚡ z odczytami napięcia i prądu, miernik mocy USB 💻 lub podobne narzędzia. Kluczowe jest możliwość odczytu woltów, amperów lub watów w czasie ⏱️. Ciągłe monitorowanie jest niezbędne — nie tylko chwilowe odczyty. Upewnij się, że twój miernik jest wystarczająco czuły, aby wykryć niski pobór prądu, ponieważ niektóre węzły Meshtastic zużywają zaledwie 0,005A przy 5V 🔋. Najważniejszą cechą jest możliwość rejestrowania amperogodzin lub watogodzin 📊, czego typowe multimetry nie potrafią.

❓ Co mierzymy?

Moc mierzy się w watach ⚡. Aby obliczyć, ile mocy zużywa twoje urządzenie ESP32, pomnóż wolty przez ampery. Na przykład 5V × 50mA = 250mW (czyli 0,25W). To oznacza chwilowe zużycie energii ⏲️, ale węzły Meshtastic działają w różnych stanach — głównie odbierają 📡, czasem nadają 📤, co zużywa znacznie więcej energii. Dlatego samo mierzenie trybu odbioru jest niewystarczające 🚫. Potrzebne jest średnie zużycie energii w czasie ⏳, wyrażone w watogodzinach. Na przykład, jeśli węzeł zużywa 250mW przez godzinę, to w ciągu 24 godzin zużyje 6Wh 🔋.

📡 Cykl pracy

Radio Meshtastic zużywa mniej energii podczas odbioru 📥, a znacznie więcej podczas nadawania 📤. Cykl pracy definiuje procent czasu, w którym węzeł ESP32 nadaje. Może to być 5%, 10% lub 25%, w zależności od zastosowania. Zamiast polegać na danych z karty katalogowej 📑, wykonaj test zużycia energii w czasie rzeczywistym przez co najmniej godzinę ⏱️. Dłuższe testy (2–6 godzin) dają dokładniejsze wyniki ✅ w realistycznych warunkach sieci Meshtastic.

🧪 Warunki testu

Testowanie jest proste, ale wymaga zrozumienia, jak węzły Meshtastic zachowują się w sieci mesh 🌐.

📶 Aktywność sieciowa w tle

Węzły Meshtastic ESP32 regularnie wysyłają sygnały sieciowe 🔔 w tle. Nie są to wiadomości użytkownika, lecz sygnały wskazujące obecność węzła 📍 i lokalizację GPS 🛰️. Inne węzły potwierdzają odbiór tych sygnałów 👍. Ten podstawowy ruch obejmuje zarówno odbiór, jak i nadawanie, co wpływa na całkowite zużycie energii 🔋. Choć niektóre transmisje można ograniczyć, muszą być uwzględnione w analizie zużycia energii 📊.

🛠️ Testy symulowane

Aby zasymulować ruch wiadomości, dostosuj, jak często węzeł Meshtastic nadaje aktualizacje lokalizacji GPS 📡. Domyślne interwały to 2 minuty ⏲️ dla węzłów z GPS i 15 minut dla węzłów o stałej pozycji. Skrócenie tego interwału zwiększa częstotliwość transmisji 🔄 i zużycie energii ⚡. Możesz to zmienić za pomocą aplikacji mobilnej Meshtastic 📱 lub CLI 💻, aby symulować realistyczny ruch podczas testów.

📍 Interwał nadawania stałej pozycji

Stacje bazowe zasilane energią słoneczną ☀️ często nie mają modułów GPS, aby oszczędzać energię. W Meshtastic możesz ręcznie ustawić stałe współrzędne węzła 📌. Te węzły domyślnie nadają swoją lokalizację co 15 minut ⏲️. Aby zasymulować częstsze wiadomości, zmniejsz interwał do 3 minut (16 wiadomości/godzinę) lub 1 minuty (56 wiadomości/godzinę) 🔄.

📝 Przykładowe warunki testu z ustawieniami węzła

• Trzy węzły Meshtastic w sieci 🌐
• Jeden węzeł nadający lokalizację co 60 sekund ⏱️ (wyłącz inteligentną lokalizację)
• Węzeł testowy sparowany z telefonem przez Bluetooth 📱
• Węzeł testowy ustawiony na stałą pozycję GPS 📍
• Testuj nadawanie lokalizacji węzła co 60 sekund ⏱️ (wyłącz inteligentną lokalizację)

Rozpocznij test o pełnej godzinie ⏰ (np. na godzinę), zresetuj wcześniejsze odczyty na swoim mierniku mocy 🔄 i zanotuj czasy rozpoczęcia i zakończenia wraz z całkowitym zużyciem energii 📊.

📈 Wyniki

Twój miernik mocy powinien pokazywać całkowitą zużytą energię w watogodzinach ⚡. Podziel tę wartość przez czas testu w godzinach ⏱️, aby uzyskać średnie zużycie energii 📊 w watogodzinach lub miliwatogodzinach. Zachowaj ten wynik do następnego kroku — obliczenia rozmiaru panelu słonecznego ☀️ dla Twojego Meshtastic ESP32 node 📡.

Jeśli Twój miernik pokazuje amperogodziny 🔋, przelicz na watogodziny, mnożąc przez napięcie testowe. Na przykład, jeśli podczas 3-godzinnego testu przy 5.1V miernik wskazuje 142mAh, to całkowita zużyta energia wynosi:

5.1V × 142mAh = 724.2mWh ⚡

Podziel przez 3 godziny, aby uzyskać średnie zużycie 241.4mW 📊. Zachowaj tę wartość do dalszych obliczeń związanych z doborem baterii Meshtastic 🔋.

📊 Szczegółowe porównanie zużycia energii i żywotności baterii dla urządzeń Meshtastic

Oto skoncentrowane porównanie nRF52840 🔧 i ESP32 💻 pod względem zużycia energii i oczekiwanej żywotności baterii 🔋 przy użyciu akumulatora Li-ion 1000mAh 3.7V dla aplikacji Meshtastic:

Korzystając z tych typowych poborów prądu, możemy oszacować czas pracy baterii Meshtastic 🔋 w następujący sposób: