Поиск инженерно-технических и конструкторско-технологических решений экономии энергозатрат разрабатываемой системы

В результате анализа, проведённого в предыдущем разделе данной работы, было выяснено, что спроектированная система сможет выполнять свою задачу от одного элемента питания в течении 28 часов. Предполагалось, что микроконтроллер потребляет несколько меньшее количество энергии, находясь в режиме ожидания, то есть ненагруженном какой-либо задачей режиме, однако этого недостаточно для полноценной экономии электроэнергии.

Разрабатываемое устройство имеет определённую специфику. Изучив методы применения подобных устройств в реальной жизни, можно сделать вывод, что большую часть времени система находится в состоянии ожидания, не выполняя никаких задач, следовательно не требуется его работа вообще. Более эффективным методом энергосбережения является перевод микроконтроллера в режим сна или более энергоэффективный метод – перевод микроконтроллера в режим power-down.

Спецификация на микроконтроллер Atmega8 [4] указывает на то, что начало работы микроконтроллера происходит через 258 тактов после внешнего прерывания, это составляет не более миллисекунды задержки после нажатия пользователем на кнопку радилключа. Так как специфика работы алгоритмов не предполагает загрузки каких-либо больших объёмов данных из постоянной памяти, либо каких-либо предварительных вычислений, можно сделать вывод, что задержка, введённая в систему путём перевода микроконтроллера в режим power-down останется едва заметной для пользователя.

Произведём расчёт энергопотребления после введения перевода микроконтроллера в режим power-down. Энергопортебление I_off микроконтроллера Atmega8 в данном режиме составляет 0.5 мкА, следовательно среднее потребление тока I_ao системы, которая запускается два раза в час будет составлять:

мкА. (5.8)

Рассчитанный средний ток потребления системы на несколько порядков меньше тока потребления микроконтроллера, не пееходящего в режим power-down, следовательно можно ожидать увеличения времени работы устройства от одного элемента питания. Произведём расчёт времени работы устройства при использовании в качестве источника питания двух плоских литиевых батарейки, обладающих зарядом E в 250 мАч:

ч. (5.9)

Время работы устройства с применённым методом энергосбережения составил порядка 24 тысяч часов, что составляет 2 года и 8 месяцев. Данный параметр должен вызывать меньше дискомфорта у пользователя, чем изначальное время работы в 28 часов. Оптимизированное время работы устройства является допустимым для устройства подобного рода.

Вывод

В результате анализа параметров энергосбережения было выявлено то, что при реализации системы аутентификации пользователя транспортного средства нельзя обойтись без анализа энергопотребления системы и поиска путей уменьшения этого параметра.

Изначально спроектированная система вызывала бы дискомфорт у пользователя за счёт излишне малого времени работы от одного элемента питания, частая замена элемента питания во-первых невыгодна для пользователя, во вторых неудобна, в сравнении в с другими имеющимися на рынке системами. В результате поиска инженерно-технических решений был найден подход, позволяющий увеличить время работы устройства более чем до двух лет.

Недостатком данного подхода может быть то, что на выход из режима power-down микроконтроллеру необходимо некоторое время, однако в данном устройстве это время не создаст каких-либо препятствий для корректной работы системы и будет едва заметна пользователю.

Несмотря на то, что проектируемая система состоит из двух схем на микроконтроллерах, расчёт и анализ проводился только для одной схемы, однако найденные инженерно-технические решения для улучшения параметров энергосбережения могут быть применены так же на нерассмотренной системе, так как она принципиально аналогична рассмотренной.