TinyLiDAR rau IoT: 3 Cov Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Yog tias koj saib ib puag ncig, koj yuav pom ntau lub cuab yeej ntse me me tau siv hauv lub neej txhua hnub. Lawv feem ntau yog siv roj teeb thiab feem ntau txuas nrog Is Taws Nem (aka 'huab') li cas. Cov no yog txhua yam peb hu ua 'IoT' cov cuab yeej thiab lawv tau dhau los ua qhov chaw nyob hauv ntiaj teb niaj hnub no.

Rau IoT System Engineers, ntau qhov kev siv zog tsim los ntawm kev ua kom muaj zog siv zog. Qhov laj thawj rau qhov no yog qhov tseeb vim tsis muaj peev xwm muaj hauv roj teeb. Hloov cov roj teeb hauv qhov ntau hauv cov chaw deb tuaj yeem yog qhov kev thov kim heev.

Yog li cov lus qhia no yog txhua yam hais txog kev ua kom muaj zog hauv me meLiDAR.

TL; DR summary

Peb muaj qhov tshiab "Lub Sijhawm Tiag" ntsuas hom (raws li firmware 1.4.0) los pab ua kom lub roj teeb ua haujlwm ntev tshaj plaws hauv IoT cov cuab yeej.

Nyem ntau kua los ntawm cov roj teeb

Intuitively, peb tuaj yeem ua kom lub sijhawm ua haujlwm los ntawm kev txo qis IoT cov cuab yeej siv zog. Okay yog li ntawd pom tseeb! Tab sis koj tuaj yeem ua qhov no tau zoo thiab xam kom raug lub sijhawm ua haujlwm li cas? Cia peb kawm…

Kauj Ruam 1: Lub Hwj Huv Ntshiab

Muaj ntau txoj hauv kev los ua qhov no tab sis peb xav kom tawg nws mus rau qhov pib thiab hloov txhua yam kom muaj zog. Kev siv hluav taws xob tau ntsuas hauv Joules (cim J) thiab txhais los ntawm:

Joule yog lub zog tawg ua cua sov thaum hluav taws xob hluav taws xob ntawm ib lub amp dhau los ntawm kev tiv thaiv ntawm ib ohm rau ib ntus ntawm ob.

Txij li lub zog (E) tseem yog qhov hluav taws xob (V) x them (Q), peb muaj:

E = V x Q

Q yog Tam sim no (I) x lub sijhawm (T):

Q = I x T

Yog li lub zog hauv Joules tuaj yeem hais tawm xws li:

E = V x I x T

qhov twg V yog qhov hluav taws xob, Kuv yog tam sim no hauv Amps thiab T yog lub sijhawm hauv vib nas this.

Cia peb xav tias peb muaj lub roj teeb ua los ntawm plaub AA alkaline (LR6) cov roj teeb txuas nrog ua ke. Qhov no yuav muab rau peb tag nrho pib qhov hluav taws xob ntawm 4*1.5v = 6v. Qhov kawg ntawm lub neej rau lub roj teeb alkaline AA yog kwv yees li 1.0v yog li qhov nruab nrab qhov hluav taws xob yuav yog li 1.25v. Raws li cov ntaub ntawv mfr "Kev xa tawm lub peev xwm yog nyob ntawm qhov siv thauj khoom, ua haujlwm kub thiab txiav tawm qhov hluav taws xob." Yog li peb tuaj yeem xav txog 2000mAhr lossis zoo dua rau daim ntawv thov qis xws li IoT ntaus ntawv.

Yog li peb tuaj yeem suav tau tias peb muaj 4 lub cell x 1.25V rau ib lub x x 2000mAhr * 3600sec = 36000 J ntawm lub zog muaj los ntawm lub roj teeb pob no ua ntej nws yuav tsum tau hloov pauv.

Txog rau qhov kev suav yooj yim dua, peb tseem tuaj yeem xav tias qhov kev hloov pauv tau zoo yog 100% rau peb tus tswj hwm qhov system thiab tsis quav ntsej tus tswv tswj lub zog siv hluav taws xob.

Ib Lo Lus Hais Txog Kev Taug Kev

Tsis yog, tsis yog hom uas koj caij! Muaj ob peb lub tswv yim kev paub hu ua "Power Cycling" thiab "Sleep Cycling". Ob leeg tuaj yeem siv los txo qis kev siv zog tab sis muaj qhov sib txawv ntawm ob. Thawj qhov cuam tshuam nrog kaw koj lub cuab yeej kom txog thaum nws xav tau thiab tom qab ntawd tig nws tsuas yog siv sijhawm luv los ntsuas ntsuas thiab lwm yam. qhov tsis tseem ceeb ntawm lub sijhawm rau khau raj rov qab thiab hlawv lub zog thaum ua li ntawd.

Lub tswv yim thib ob cuam tshuam tsuas yog ua kom lub cuab yeej nyob hauv hom pw tsaug zog nrog kev cia siab tias nws yuav sawv sai dua tab sis koj yuav hlawv qee qhov tam sim no thaum nws tsaug zog. Yog li qhov twg yog qhov zoo tshaj plaws los siv?

Nws nyob ntawm ntau npaum li cas koj yuav tsum sawv.

Kauj ruam 2: Khiav Cov Zauv

Peb xav nrhiav tag nrho lub zog (E) ua kom zoo li 1 thib ob rau txhua qhov kev pom zoo hauv qab no.

Case A: Tc = 1sec; ntsuas qhov ntsuas nrug deb txhua ob Case B: Tc = 60sec; ntsuas kev ntsuas nrug deb txhua feeb. Case C: Tc = 3600sec; ntsuas kev ntsuas nrug deb txhua teev.

Txhawm rau ua qhov no, peb tuaj yeem hais Tc yog lub sijhawm hloov pauv rau peb qhov kev ntsuas, tuj lub sijhawm ua haujlwm thiab toff lub sijhawm tsis ua haujlwm thiab rov teeb tsa peb cov qauv kev siv zog raws li qhia ntawm no:

Rau meLiDAR, pib lub sijhawm pib yog li 300ms lossis tsawg dua thiab lub sijhawm no nws yuav siv qhov nruab nrab ntawm 12.25mA thaum ua haujlwm los ntawm kev tswj hwm 2.8v. Yog li nws yuav siv kwv yees li 10.3mJ ntawm lub zog rau txhua qhov pib.

Lub sijhawm pw tsaug zog/tam sim no rau me meLiDAR yog qhov qis tshaj 3uA. Qhov no qis dua li 0.3% txhua lub hlis tus kheej tso tawm ntawm lub roj teeb alkaline yog li peb yuav tshuaj xyuas siv "txoj kev caij tsheb kauj vab tsaug zog" ntawm no nkaus xwb.

Vim li cas ho tsis faib cov micro thiab mus ncaj qha rau VL53 sensor?

Cov lus teb rau qhov no tsis tshua pom tseeb. Nyob rau hnub ntxov ntawm kev txhim kho lub xov tooj peb tau kawm tias ua kom lub zog tshaib tshaib plab ua kom muaj zog ua si mp3 yog txoj hauv kev kom ntseeg tau kom txo roj teeb lub neej. Txawm tias tom qab ntawd peb tau siv zog ua kom siv zog qis dua "daim ntawv thov txheej txheem" rau cov haujlwm ib puag ncig xws li ntaus nkauj. Nws tsis txawv ntau niaj hnub no thiab qhov tseeb, koj tuaj yeem hais nws tseem ceeb dua li peb tau ua txhua yam me me ntawm IoT cov cuab yeej nrog txhua lub peev xwm roj teeb qis. Yog li siv lub tshuab siv hluav taws xob qis tshaj plaws rau ib txoj haujlwm nkaus xwb ntawm kev tswj hwm VL53 lub ntsuas hluav taws xob thiab muab cov ntaub ntawv npaj rau kev ua tiav ntxiv yog cov cuab tam tseeb rau txhua daim ntawv thov siv roj teeb.

meLiDAR Kev Ntsuas Hom

Tej zaum nws yuav tsis meej nyob rau hauv phau ntawv siv rau lub sijhawm no [tab sis yuav nyob rau qee lub sijhawm raws li peb ib txwm hloov kho peb cov neeg siv phau ntawv:)] - muaj qhov tseeb 3 hom kev ntsuas sib txawv hauv me meLiDAR.

MC hom

Los ntawm qhov pib ntawm me meLiDAR, peb tau mob siab rau ua kom ntsuas nrawm dua los ntawm VL53 ToF sensor. Yog li peb tau txhim kho peb lub khoos phis tawj kom tau txais cov ntaub ntawv nrawm tshaj plaws thiab zoo ib yam los ntawm nws. Qhov no koom nrog qhia txog kev tsis tuaj yeem. Kev tiv thaiv me ntsis yog qhov zoo vim tias nws tso cai rau tus tswv tswj hwm (piv txwv li Arduino) kom tau txais nws cov ntaub ntawv ntsuas hauv qhov nyem thiab txav mus rau yam tseem ceeb dua. Yog li tsis muaj qhov cuam tshuam yog qhov tsim nyog thiab vim qhov no peb tuaj yeem ua tiav cov txiaj ntsig tshaj hauv 900Hz txawm tias ntawm qhov qeeb qeeb Arduino UNO. Yog li, lub sijhawm teb nrawm tshaj plaws yuav siv me meLiDAR's MC lossis hom "txuas ntxiv".

BTW, yog tias koj tau txais txoj hauv kev, koj yuav tsum txuas tus lej txuas mus rau TTY tus pin tso tawm ntawm me meLiDAR thiab koj yuav pom tias hom MC no ua dab tsi. Nws siv qhov ntsuas ntsuas sai npaum li nws tuaj yeem ua tau thiab ua li ntawd, nws ua tiav nws I2C tsis nrog cov ntaub ntawv tseeb kawg. Hmoov tsis zoo, txij li nws tau ua haujlwm nrawm, nws tseem tab tom hlawv lub zog siab tshaj plaws. Saib hauv qab no rau lub sijhawm tam sim no vs sijhawm teeb tsa ntawm hom MC no.

Hom SS

Hom tom ntej yog qhov peb hu ua "SS" rau "ib kauj ruam" hom. Qhov no yog qhov qub tib yam kev ua tau zoo saum toj no tab sis nyob hauv ib kauj ruam zuj zus xwb. Yog li koj tuaj yeem tau txais cov lus teb nrawm los ntawm me meLiDAR tab sis cov ntaub ntawv yuav yog los ntawm cov qauv yav dhau los yog li koj yuav tsum ntsuas ob qhov ntsuas kom tau txais cov ntaub ntawv tshiab kawg. Saib hauv qab no rau tam sim no vs lub sijhawm teeb tsa ntawm hom SS no.

Ob qho ntawm cov qauv saum toj no tau haum rau daim nqi kom zoo rau cov neeg siv feem ntau vim tias lawv tau nrawm thiab siv tau yooj yim - tsuas yog tshaj tawm "D" hais kom ua thiab nyeem cov txiaj ntsig. Txawm li cas los…

Tsiv mus rau IoT ntiaj teb uas txhua milli-Joule suav, peb muaj tus qauv tshiab.

Thiab nws yog qhov sib txawv kiag li qhov peb tau teev tseg hauv me meLiDAR! Rau lub ntiaj teb IoT peb xav tau kev ntsuas ib leeg ntawm qhov tsis tu ncua txhawm rau txhawm rau txuag lub zog thiab txuas ntxiv lub sijhawm ua haujlwm.

Hom RT

Zoo siab, tam sim no peb tuaj yeem hais tias peb muaj kev daws teeb meem rau qhov xwm txheej no raws li ntawm firmware 1.4.0. Nws hu ua "RT" hom rau ntsuas "lub sijhawm tiag". Thiab nws ib txwm siv lub ntsuas, tos thiab nyeem txoj hauv kev. Txhawm rau siv nws, koj tseem tuaj yeem tshaj tawm qhov "D" hais kom pib ntsuas, tab sis rau hom RT no koj yuav tsum tau tos sijhawm kom tsim nyog txhawm rau ntsuas kom tiav thiab tom qab ntawd nyeem cov txiaj ntsig. me meLiDAR cia li mus rau nws qhov qis tshaj hauv lub xeev ntawm sub 3uA hauv-nruab nrab cov qauv. Nws tseem yog qhov yooj yim siv thiab txawm tias muaj zog ntau dua tam sim no vim tias koj tsuas yog yuav tsum ntsuas ib qho es tsis yog ob qho kom tau txais cov ntaub ntawv tshiab kawg, piv txwv li xoom buffering.

Saib hauv qab no rau tam sim no vs lub sijhawm teeb tsa ntawm hom tshiab RT no.

Kauj Ruam 3: Kev Ntsuas Tiag

Siv MC hom txuas mus ntxiv rau kev ntsuas IoT tsis tu ncua ua rau muaj kev nkag siab me me vim peb tsuas xav tau kev ntsuas ib leeg xwb. Yog li peb tuaj yeem tsom mus rau peb saib xyuas rau SS thiab RT hom hloov chaw. Kev ua haujlwm me me LiDAR los ntawm kev tswj hwm +2.8v muab rau peb nrog lub zog qis tshaj plaws. Yog li hauv kev siv Lub Siab Zoo (200ms) presets, peb ntsuas cov kev siv zog hauv qab no ntawm me meLiDAR:

SS/ib qib ib kauj ruam: 31.2 mJ ntsuas ntau dua 2 ntsuas

RT/hom sijhawm tiag tiag: 15.5mJ qhov nruab nrab dhau 1 ntsuas

Plugging cov txiaj ntsig saum toj no rau hauv peb lub zog lub zog thiab ua kom zoo li ib pliag peb tuaj yeem pom lub sijhawm ua haujlwm xav tias yog lub zog los ntawm peb lub roj teeb pob yog 36000 J.

Case A: nyeem txhua ob (siv 2 nyeem kom tau txais cov ntaub ntawv kawg) Tc = 1secTon = 210ms ib qho nyeem x 2 nyeem Toff = Tc - Ton = 580msIon (avg) = 26.5mA ib zaug nyeem Ioff (avg) = 3uA quiescent tam sim no Vcc = 2.8V muab hluav taws xob Lub zog siv hluav taws xob siv los ntawm load hauv Joules yog Eon = Vcc x Ion x Ton = 2.8V x 26.5mA * 420ms = 31.164mJ Lub zog tsis muaj zog siv los ntawm load hauv Joules yog Eoff = Vcc x Ioff x Toff = 2.8V x 3uA x 580ms = 4.872uJ Normalizing to TcE = (Eon + Eoff)/Tc = (31.164mJ + 4.872uJ)/1 = 31.169mJ lossis 31.2mJ ib pliag Runtime hauv vib nas this yog li ntawd tag nrho lub zog ntawm qhov chaw/lub zog noj uas yog 36000J / 31.2mJ = 1155000 vib nas this = 320 teev = 13.3 hnub

Rov ua cov kev suav no, peb tuaj yeem pom lub sijhawm ua haujlwm rau lwm qhov xwm txheej:

SS hom

Case A: 2 Nyeem ib pliag. Lub zog qub yog 31.2mJ. Yog li runtime yog 13.3 hnub.

Case B: 2 Nyeem ib feeb. Lub zog qub yog 528uJ. Yog li runtime yog 2.1 xyoo.

Case C: 2 Nyeem ib teev. Lub zog qub yog 17uJ. Runtime tau suav ntawm >> 10 xyoo, yog li thauj khoom vim me meLiDAR yog qhov tsis tsim nyog. Cov roj teeb pob yuav yog li txwv los ntawm nws lub txee lub neej (piv txwv li kwv yees li 5 xyoos)

RT hom

Case A: 1 Nyeem ib pliag. Lub zog qub yog 15.5mJ. Yog li runtime yog 26.8 hnub.

Case B: 1 Nyeem ib feeb. Lub zog qub yog 267uJ. Yog li runtime yog 4.3 xyoo.

Case C: 1 Nyeem ib teev. Lub zog qub yog 12.7uJ. Runtime tau suav ntawm >> 10 xyoo, yog li thauj khoom vim me meLiDAR yog qhov tsis tsim nyog. Cov roj teeb pob yuav yog li txwv tsuas yog nws lub txee lub neej (piv txwv li kwv yees li 5 xyoos)

Vim li no, lub sijhawm tiag tiag hom kev siv caij tsheb kauj vab pw tsaug zog yog qhov txiaj ntsig ntawm no txhawm rau ua kom lub sijhawm dhau los 4 xyoos yog tias ntsuas ib qho twg txhua feeb raws li qhia hauv Case B.

Nco ntsoov tias tus tswv tswj hwm kev siv hluav taws xob tsis raug coj los rau hauv qhov kev tshuaj xyuas no thiab cov roj teeb pob tshwj xeeb tau nyob ntawm ib sab. Koj tuaj yeem pom cov roj teeb muaj zog ntau dua li qhov xav tau kom haum rau koj cov kev xav tau.

Ua tsaug rau kev nyeem ntawv thiab nyob twj ywm raws li peb yuav muab piv txwv IoT ua haujlwm siv me meLiDAR rau peb cov lus qhia tom ntej. Cheers!