Frage zur Batterielebensdauer des aktiven 433-MHz-HF-Tags

Ich erkunde die Welt des RTLS-Systems und versuche, selbst eines zu produzieren. Ich wählte die 433-MHz-Frequenz wegen ihrer Durchdringungsfähigkeiten und produzierte einen MCU-Transceiver der CC430 TI-Familie mit Leiterplattenmontage, zwei viertellange Leiterplattenantennen zur Reduzierung von Kursproblemen bei RSSI-Messungen und eine 250-mA-Batterie. Im Moment überträgt das Tag ein 30-Byte-Paket (unter Verwendung des SimpliciTi-Kommunikationsprotokolls von TI) mit 0 dBm jede Minute bei einer Datenrate von 1,2 kBaude. Die Empfänger verwenden ziemlich genau die gleiche Schaltung, außer dass sie eine halblange Dipol-Gummientenantenne montieren und an der Stromleitung verdrahtet sind.

Die vom Tag gesendeten Baken dienen für eine zuverlässige Trilateration in einem 30-Meter-Bereich in Innenräumen mit sporadischen und schlanken (10 cm) Betonwänden

Meine Experimente zeigen, dass die Batterie bereits nach 3 Tagen jede Minute des Sendens eines Beacons vollständig entladen ist, was wahrscheinlich auf die extrem niedrige verwendete Datenrate zurückzuführen ist (von der ich vermute, dass sie sich aufgrund eines kleinen Fading-Phänomens auf die Genauigkeit der Messwerte auswirkt und Mehrweg).

Ich hätte gerne einige Ratschläge zu bewährten Verfahren zur Verlängerung der Batterielebensdauer in einer HF-Anwendung wie der, die ich beschrieben habe, ohne die Genauigkeit der RSSI-Messwerte zu sehr zu beeinträchtigen, und Vorschläge, wie und welche Instrumente ich verwenden kann, um eine solche Entwässerung zu testen. Die gewünschte Batterielebensdauer für das Tag beträgt 6 Monate.

Antworten (2)

Es ist schwer zu sagen, was genau in Ihrem Setup schief läuft, aber ich habe aktive 434-MHz-RFID-Tags entwickelt, die alle 10 Sekunden ein Paket senden und ein ganzes Jahr lang mit einer CR2032-Batterie betrieben werden.

30 Bytes sind viel mehr als für die grundlegende Identifizierung erforderlich. Unsere Tags sendeten etwa 80 bis 90 Bit pro Paket, was etwas datenabhängig war. Das reichte für eine eindeutige 32-Bit-ID, ein paar Statusinformationen, eine 20-Bit-CRC-Prüfsumme und die übliche Präambel und so weiter.

Die Verwendung eines vollständigen HF-Kommunikationsmoduls ist auch ungeeignet, wenn die Gesamtleistung Priorität hat. Wir haben einen bloßen Senderchip verwendet und ihn direkt über die Firmware ein- und ausgeschaltet. Das ist nicht so schwer. In einem Fall wurde dies alles von einem PIC 10F202 erledigt, und er verwendete nur etwa 3/4 des Coderaums.

Angenommen, das ist ein 250-mAh-Akku, das ist ziemlich klein.

Strategien, die ich mir anschauen würde:

  • Wie hoch ist der Standby-Stromverbrauch, wenn das Gerät nicht sendet? Es sollte möglich sein, dies bis auf Mikroampere herunterzubekommen.
  • Wie hoch ist der Sendeleistungsverbrauch? Kann man das reduzieren? (z. B. durch Herunterdrehen der TX-Leistung, kürzere Übertragungen)
  • Kann die Sendefrequenz reduziert werden? Können sie bei Bedarf ausgelöst werden?
  • Kann man einfach einen größeren Akku nehmen?
Gute Fragen. Die Standby-Leistung beträgt etwa 3,5 mAh. Die Übertragungshäufigkeit kann nicht auf einmal pro Minute reduziert werden. Das Auslösen von Übertragungen bei Bedarf würde bedeuten, dass der Chip die ganze Zeit aktiv zuhören sollte, und ich würde annehmen, dass es besser ist, einfach aufzuwachen und Pakete zu senden.
Das ist ziemlich hoch für Standby - das gibt Ihnen 71 Stunden Standby , bevor überhaupt Energie für die Übertragung zugelassen wird.
Mein Fehler, ich meinte 0,035 mAh
Er - mAh (Milliamperestunden) ist ein Maß für die Batteriekapazität, nicht für den Strom, der mA sein sollte - jetzt bin ich verwirrt, weil 0,035 mA für den Standby-Modus sehr gut sind. Wie hoch ist der Stromverbrauch beim Senden?
Tatsächlich beträgt der Strom 0,035 mA. Die Leistung beim Senden ist unglaublich höher (in der Größenordnung von 84mA, aber der Wert schwankt ziemlich stark). Ich vermute, dass ich das Schaltungslayout irgendwie vermasselt habe. Nach wie vor steht die Forderung nach Best Practices
Der CC430 sollte einen TX-Strom von ~20 mA bei 0 dBm bei 433 MHz haben, 84 mA sind viel zu viel und können den Akku beschädigen.