Dychmygwch eich oriawr smart yn marw cyn cinio. Rydych chi'n colli rhybuddion, cyfrif camau, a gwybodaeth am gyfradd curiad y galon. Mae bywyd batri byr yn gwneud defnyddwyr yn anhapus.
Y peth mwyaf uniongyrchol y mae defnyddwyr yn sylwi arno yw'r batri. Mae bywyd batri byr a gwefru cyson yn gwneud defnyddwyr yn anhapus.
Mae dylunwyr yn wynebu her fawr. Rhaid iddynt ychwanegu mwy o nodweddion at ddyfeisiau gwisgadwy llai heb eu gwneud yn defnyddio gormod o bŵer. Rhaid iddynt wylio'r defnydd o ynni'n ofalus. Ni all dulliau pŵer sefydlog, hen gadw i fyny â sut mae defnyddwyr yn newid eu harferion, felly mae pŵer yn cael ei wastraffu. Mae hyn yn arwain at wefru'n aml a draenio batri'n sydyn.
Mae'r erthygl hon yn egluro optimeiddio pŵer isel ar gyfer dyluniadau gwisgadwy. Mae'n rhoi cynllun clir ar gyfer cydbwyso perfformiad, defnydd ynni, a phrofiad y defnyddiwr. Byddwch yn gweld y broblem, yn edrych ar opsiynau pŵer, ac yn dysgu dewisiadau clyfar.
Siop Cludfwyd Allweddol
Dewiswch rannau pŵer isel fel yr MSP430 neu'r ARM Cortex-M0+ i wneud i'r batri bara'n hirach.
Defnyddiwch gylchu dyletswydd i droi synwyryddion ymlaen ac i ffwrdd mewn curiadau, sy'n lleihau'r defnydd o ynni o fwy na hanner.
Defnyddiwch synhwyro sy'n ymwybodol o gyd-destun i newid y defnydd o bŵer yn seiliedig ar yr hyn y mae'r defnyddiwr yn ei wneud, gan arbed batri pan fyddant yn gorffwys.
Defnyddiwch gynaeafu ynni a rheoli pŵer sy'n seiliedig ar ddeallusrwydd artiffisial i leihau'r defnydd o bŵer hyd yn oed yn fwy.
Cydbwyswch berfformiad ac effeithlonrwydd trwy anfon tasgau trwm i ddyfais gydymaith a defnyddio protocolau diwifr pŵer isel fel BLE.
Defnydd Pŵer mewn Electroneg Gwisgadwy
Mae gan bob dyfais wisgadwy rydych chi'n ei gwneud yr un broblem: dim llawer o ynni mewn cas bach. Mae angen i chi wybod i ble mae'r ynni hwnnw'n mynd cyn y gallwch chi wella unrhyw beth. Y prif ddefnyddwyr pŵer yw synwyryddion, proseswyr, radios diwifr, ac arddangosfeydd . Mae pob rhan yn defnyddio rhywfaint o fatri, a gyda'i gilydd maen nhw'n penderfynu pa mor hir mae eich dyfais yn gweithio.
Draeniau Pŵer Cynradd mewn Dyfeisiau Gwisgadwy
Mae synwyryddion yn casglu data yn gyson. Mae proseswyr yn troi'r data hwnnw'n wybodaeth ddefnyddiol. Mae radios diwifr yn anfon canlyniadau i ffôn neu gwmwl. Mae arddangosfeydd yn dangos i ddefnyddwyr beth sy'n bwysig. Mae pob rhan yn defnyddio pŵer yn ei ffordd ei hun, ac mae angen i chi wybod y niferoedd.
Categori Cydran | Cydran Benodol | Defnydd Power |
|---|---|---|
Synhwyrydd (Caffael Cyfradd y Galon) | Synhwyrydd tatŵ electronig | 3 mW |
Arae OLED ymestynnol gyda synhwyrydd PPG | 16.5 mW | |
IC PPG synhwyro cywasgedig | 1.66 mW | |
System gyda chyfradd samplu uchel | 13.468 mW | |
Prosesydd (Cyfrifiadur Cyfradd y Galon) | Prosesydd BioAIP | 46.8 μW |
Prosesydd rhwydwaith niwral teiran | 746 nW | |
FFT ystadegol pŵer isel | 2.4 mW | |
Di-wifr (Trosglwyddiad) | Clwt synhwyrydd diwifr BLE | islaw 3 mW |
Algorithm cywasgu DCT-IV | islaw 5 mW | |
Modwleiddio addasol adborth deinamig | 60 mW | |
System monitro cyfradd curiad y galon gyda throsglwyddiad diwifr | 44.57 mW | |
System drosglwyddo diwifr gludadwy tair plwm |
Mae'r amrediad yn anhygoel. Dim ond 746 nW y mae prosesydd rhwydwaith niwral bach yn ei ddefnyddio, ond mae system drosglwyddo ddiwifr lawn yn defnyddio 72.6 mW. Mae'r gwahaniaeth hwnnw'n enfawr. Mae eich dewisiadau rhannau yn effeithio'n uniongyrchol ar eich cyllideb pŵer.
Rôl Ffactor Ffurf mewn Bywyd Batri
Mae maint eich teclyn gwisgadwy yn cyfyngu ar faint o fatri y gall ei gael. Pan fyddwch chi'n gwneud y pecyn batri yn llai, gall ddal llai o ynni . Mae gan fodrwy glyfar lawer llai o le nag oriawr glyfar, felly mae ei batri yn storio llai o ynni. Mae'r terfyn hwn yn gwneud i chi feddwl am effeithlonrwydd o'r cychwyn cyntaf.
Mae prynu rhannau sy'n defnyddio llai o ynni yn helpu i wneud i'r batri bara'n hirach. Mae cynlluniau rheoli pŵer yn dod yn bwysig iawn. Ni allwch ychwanegu batri mwy yn unig. Rhaid i chi leihau faint o bŵer rydych chi'n ei ddefnyddio.
Meddyliwch am gyfathrebu diwifr. Mae hysbysebu BLE yn y modd cyflym yn defnyddio tua 0.48 mA . Mae'r modd canolig yn defnyddio tua 0.078 mA. Dim ond 18 µA y mae'r modd araf yn ei ddefnyddio. Mae eich microreolydd yn rhedeg ar tua 4 mA pan fydd yn weithredol, tra bod synhwyrydd IMU yn defnyddio llai na 5 µA. Mae'r niferoedd hyn yn dangos pa mor bwysig yw eich cynllun cyfathrebu.
Rhaid i'ch cynllun rheoli pŵer gydbwyso'r holl bethau hyn. Mae angen i chi benderfynu pa rannau sy'n aros ymlaen a pha rai sy'n diffodd. Mae angen i chi ddewis pryd i anfon data a phryd i'w gadw'n lleol. Mae pob dewis yn effeithio ar oes eich batri a phrofiad eich defnyddiwr.
Dylunio Caledwedd ar gyfer Optimeiddio Pŵer Isel
Mae dewis y rhannau cywir yn dechrau gyda gwybod eich cyllideb pŵer. Mae angen proseswyr arnoch a all gysgu'n ddwfn. Mae angen synwyryddion arnoch sy'n defnyddio symiau bach iawn o bŵer, nid rhai mawr. Mae prosesydd GPX10 gan Ambient Scientific yn defnyddio dyluniad cyfrifiadura analog, mewn-cof arbennig. Mae hyn yn caniatáu i ddyfeisiau meddygol gwisgadwy redeg AI am fisoedd ar fatris bach. Mae hynny'n gam mawr ymlaen mewn technoleg sglodion pŵer isel iawn.
Mae eich dewisiadau rhannau yn llunio eich cynllun pŵer. Dewiswch system-ar-sglodion gyda sawl modd pŵer isel. Cadwch y prif brosesydd yn cysgu'r rhan fwyaf o'r amser. Defnyddiwch reolydd pŵer isel iawn i gasglu data drwy'r amser. Mae'r rheolydd hwnnw'n deffro'r prif brosesydd dim ond pan fo angen. Mae'r dyluniad hollt hwn yn arbed llawer o ynni.
Meddyliwch yn ofalus am eich dewis o arddangosfa. Mae sgriniau AMOLED sy'n gallu diffodd pob picsel yn defnyddio hyd at 40% yn llai o bŵer na sgriniau LCD. Mae'r gwahaniaeth hwnnw'n bwysig mewn dyfais fach. Mae maint eich batri yn aros yr un fath, felly mae pob miliwat rydych chi'n ei arbed yn ei gwneud hi'n para'n hirach.
Dewis Cydrannau sy'n Effeithlon o ran Ynni
Dechreuwch gyda'r prosesydd. Chwiliwch am sglodion sy'n defnyddio ychydig o bŵer yn naturiol. Mae'r teulu MSP430 yn dal i fod yn ddewis da ar gyfer tasgau syml. Ar gyfer swyddi anoddach, chwiliwch am broseswyr â graddio foltedd ac amledd deinamig (DVFS) . Mae DVFS yn newid y foltedd a'r cyflymder yn seiliedig ar yr hyn sydd ei angen ar y system ar y foment honno. Yn ystod tasgau hawdd, mae'r system yn rhedeg yn arafach . Pan fydd angen ymateb cyflym ar y defnyddiwr, mae'r prosesydd yn cyflymu. Mae astudiaethau'n dangos bod DVFS yn arbed 27.74% i 47.74% o ynni mewn dyluniadau VLSI pŵer isel. Mae'r ystod honno'n dangos arbedion pŵer gwirioneddol, mesuradwy.
Mae eich dewis diwifr hefyd yn bwysig. Bluetooth Low Energy (BLE) yw'r safon o hyd ar gyfer dyfeisiau gwisgadwy. Mae'n ymdopi'n dda â chylchoedd dyletswydd isel. Ar gyfer pellteroedd byr iawn, mae NFC yn defnyddio hyd yn oed llai o bŵer. Arbedwch Wi-Fi neu ffôn symudol ar gyfer trosglwyddiadau prin, cyflym.
Mae technoleg batri yn gwella'n barhaus. Mae anodau cyfansawdd silicon-carbon yn rhoi hwb i ddwysedd ynni tua 25% heb wneud y ddyfais yn fwy. Mae hynny'n golygu mwy o bŵer yn yr un lle. Mae cynaeafu ynni yn ychwanegu opsiwn arall. Mae IC bq25570 Texas Instruments yn cipio ynni gwan o wres y corff, symudiad, neu olau. Mae'n rhoi hwb i'r mewnbwn 300–400 mV hwnnw i 3–5 V i wefru batri. Ni all ynni a gynaeafwyd ar ei ben ei hun redeg oriawr glyfar, ond mae'n helpu'r batri ac yn ymestyn yr amser rhedeg.
Cynllun PCB a Thechnegau Gatio Pŵer
Mae cynllun eich bwrdd cylched yn effeithio'n uniongyrchol ar reoli pŵer. Defnyddiwch gatio pŵer i ddiffodd blociau nas defnyddir yn llwyr. Mae hyn yn torri cerrynt gollyngiadau mewn rhannau segur. Mae graddio foltedd deinamig yn gweithio gyda gatio pŵer. Gyda'i gilydd, maent yn creu cynllun lleihau pŵer llawn.
Dyluniwch eich PCB gyda nifer o reiliau pŵer. Mae Cylchdaith Integredig Rheoli Pŵer (PMIC) yn rheoli ac yn anfon pŵer ar draws y rheiliau hyn. Mae'r PMIC yn trin gwefru ac yn ychwanegu nodweddion diogelwch. Mae hefyd yn rhoi gwahanol lefelau foltedd i wahanol rannau. Efallai y bydd eich rheilen synhwyrydd yn rhedeg ar 1.2V tra bod angen 1.8V ar eich rheilen radio.
Mae rheoli thermol yn bwysig hefyd. Mae mwy o ddefnydd o bŵer yn creu mwy o wres. Gall y gwres hwnnw achosi anghysur neu broblemau diogelwch i ddyfeisiau sy'n cael eu gwisgo ar y pen neu'r arddwrn. Defnyddiwch PCBs gwrthiant thermol isel i ledaenu gwres yn dda. Mae rhannau effeithlonrwydd uchel yn lleihau mannau poeth cyn iddynt ddechrau.
Diffoddwch glociau ymylol nas defnyddir y tu mewn i'r SoC. Mae pob cloc gweithredol yn defnyddio pŵer. Gosodwch fformatau ffrâm data wedi'u optimeiddio i leihau maint y llwyth tâl. Mae llwythi tâl llai yn golygu amseroedd trosglwyddo byrrach. Mae trosglwyddiadau byrrach yn golygu llai o bŵer radio.
Cysylltwch rannau hysbysu cleifion fel dirgrynwyr, LEDs, ac arddangosfeydd â'r rheolydd pŵer isel iawn. Mae'r gosodiad hwn yn gadael i'r prif brosesydd aros i gysgu. Mae'r rheolydd pŵer isel yn trin tasgau syml. Dim ond ar gyfer dadansoddiad cymhleth y mae'n deffro'r prif brosesydd. Mae'r patrwm dylunio hwn yn gwneud y mwyaf o amser cysgu ac yn lleihau gwastraff ynni.
Rhaid i'ch cynllun rheoli pŵer ystyried pob rhan. Mae pob dewis yn effeithio ar y system gyfan. Mae rheoli pŵer da yn ymestyn oes y batri. Mae dyluniad meddylgar yn cydbwyso perfformiad ag effeithlonrwydd. Y canlyniad yw dyfais sy'n para trwy'r dydd ac yn cadw defnyddwyr yn hapus. Mewn electroneg wisgadwy, mae pob penderfyniad yn bwysig. Mae angen dull system lawn ar electroneg wisgadwy. Mae effeithlonrwydd ynni yn dechrau ar lefel y gydran. Mae'r optimeiddio hwn yn mynd y tu hwnt i rannau unigol.
Strategaethau Meddalwedd a Chyfathrebu ar gyfer Rheoli Pŵer
Mae eich dewisiadau caledwedd yn gosod y sylfaen, ond mae cadarnwedd yn penderfynu pa mor dda rydych chi'n defnyddio'r pŵer hwnnw. Gall meddalwedd glyfar ymestyn oes y batri yn fawr heb newid unrhyw rannau. Y prif syniad yw gwybod pryd y mae'n rhaid i'ch dyfais fod yn weithredol a phryd y gall gysgu'n ddiogel.
Optimeiddio Cadarnwedd a Chylchdroi Dyletswydd
Mae cylch dyletswydd yn un o'r offer cryfaf yn eich pecyn rheoli pŵer. Yn lle rhedeg synwyryddion drwy'r amser, rydych chi'n eu pwlsio ar gyfraddau is yn ystod cyfnodau segur. Meddyliwch am synhwyrydd nwy gyda gwresogydd sy'n tynnu 34 mA yn barhaus. Trwy bwlsio'r gwresogydd hwnnw ar gylch dyletswydd o 40%, rydych chi'n gostwng y cerrynt cyfartalog i 15.65 mA. Mae'r defnydd o bŵer yn gostwng o 102 mW i 46.95 mW . Mae'r synhwyrydd yn aros yn ddigon cynnes i ymateb yn gyflym, ond rydych chi'n arbed mwy na hanner yr ynni.
Mae'r broses yn dilyn patrwm syml. Yn gyntaf, cynheswch y synhwyrydd ymlaen llaw gyda cherrynt pwls ar 2 kHz. Nid yw cylch dyletswydd uwchlaw 40% yn lleihau amser cynhesu'n sylweddol. Nesaf, newidiwch i'r modd segur, gan gadw'r pwls 40% hwnnw i ddal gwres. Yn olaf, pan fydd angen darlleniad arnoch, cymhwyswch y cerrynt DC llawn. Mae'r gwres sydd wedi'i storio yn dod â'r synhwyrydd i dymheredd gweithio'n gyflym, felly rydych chi'n gwastraffu ychydig o ynni yn aros.
Mae cadarnwedd sy'n cael ei yrru gan ddigwyddiadau yn rhoi hwb i'r arbedion hyn. Disodli dolenni pleidleisio â rhesymeg sy'n cael ei yrru gan ymyrraeth . Grwpiwch dasgau fel eu bod yn rhedeg mewn un cylch deffro. Diffoddwch berifferolion a chlociau nas defnyddir. Defnyddiwch Fynediad Cof Uniongyrchol ar gyfer symud data. Mae pob dull yn torri amser gweithredol, ac mae amser gweithredol yn costio pŵer.
Mae dysgu peirianyddol mewnosodedig yn mynd â hyn ymhellach. Mae dysgu atgyfnerthu dwfn yn addasu i arferion pob defnyddiwr mewn amser real. Mae system aml-asiant yn rheoli pob rhan ar wahân. Mae dysgu trosglwyddo yn cyflymu'r gosodiad ar gyfer defnyddwyr newydd. Mae'r dull hwn yn ymestyn oes y batri 36% ac yn codi boddhad defnyddwyr 25% . Mae eich dyfais yn dysgu pryd rydych chi'n cysgu, pryd rydych chi'n ymarfer corff, a phryd rydych chi'n gwirio rhybuddion. Mae'n addasu gweithrediadau i gyd-fynd.
Manteisio ar Brotocolau Di-wifr Pŵer Isel
Mae eich dewis diwifr yn llunio'ch cyllideb pŵer gyfan. Mae Bluetooth Low Energy yn parhau i fod y safon ar gyfer dyfeisiau gwisgadwy, gan gynnig bywyd batri o 3-5 mlynedd . Mae protocolau LPWAN yn ymestyn i 10-15 mlynedd, ond maent yn gweddu'n well i ddefnyddiau defnyddio-ac-anghofio na dyfeisiau gwisgadwy rhyngweithiol. Mae'r cyfaddawd yn cynnwys oedi a chyfradd data. Mae BLE yn trin trosglwyddiadau bach, mynych yn dda. Mae LPWAN yn disgleirio mewn diweddariadau prin, bach dros bellteroedd hir.
Mae dadlwytho cyfrifiadau i ddyfais gydymaith yn lleihau pŵer y system hyd at 20%. Mae eich dyfais wisgadwy yn casglu data crai, yn ei anfon at ffôn, ac yn cael canlyniadau wedi'u prosesu yn ôl. Mae hyn yn symud prosesu trwm oddi ar y batri bach. Dylai eich cynllun rheoli pŵer ystyried y dull hybrid hwn.
Mae dewisiadau dylunio wrth amserlennu cyfathrebu yn bwysig hefyd. Anfonwch ar gyfnodau cyson. Cywasgwch lwythi. Deffrwch y radio dim ond pan fo angen. Mae'r dewisiadau bach hyn yn adio i arbedion ynni mawr dros oes eich dyfais.
Cydbwyso Perfformiad ac Effeithlonrwydd mewn Dyfeisiau Gwisgadwy
Rydych chi'n wynebu dewisiadau cyson wrth ddylunio teclyn gwisgadwy. Mae pob nodwedd rydych chi'n ei hychwanegu yn defnyddio pŵer. Mae pob synhwyrydd rydych chi'n ei gynnwys yn draenio'r batri. Yr allwedd yw gwybod beth sydd ei angen ar eich defnyddwyr mewn gwirionedd a phryd maen nhw ei angen.
Rheoli Cyfaddawdau mewn Profiad Defnyddiwr
Dechreuwch gyda'ch dewis o ficroreolydd. Mae'r ARM Cortex-M0+ yn rhoi'r cymysgedd gorau o berfformiad a phŵer gweithredol isel. Mae estyniadau DSP yr M4 yn cyflymu tasgau fel hidlo Kalman. Mae amseroedd deffro cyflym a pherifferolion hunan-redeg yn gadael i'ch MCU aros yn gysgu nes bod trothwyon synhwyrydd yn sbarduno gweithredu. Mae'r cynllun pŵer hwn yn lleihau'r defnydd o bŵer yn fawr.
Mae technoleg batri yn gorfodi cyfaddawd arall. Mae batris tafladwy yn dal mwy o ynni ond yn gwneud dylunio'n anoddach. Mae batris aildrydanadwy yn caniatáu dyluniadau teneuach. Mae batris siâp personol yn defnyddio lle orau. Mae eich maint bach yn cyfyngu ar gapasiti batri, felly mae'n rhaid i chi gynllunio o amgylch y terfyn hwnnw.
Mae integreiddio synwyryddion yn dod â heriau tebyg. Mae synwyryddion sy'n seiliedig ar CMOS yn galluogi nodweddion cyfoethog ond mae angen dewisiadau gofalus arnynt. Mae angen deunyddiau sy'n treiddio golau ar synwyryddion optegol. Mae giatio pŵer yn atal draenio batri ond yn ychwanegu cymhlethdod dylunio. Mae eich lefel integreiddio orau yn dibynnu ar brofiad y defnyddiwr, cost ac achosion defnydd. Mae'r dewis hwn yn siapio'ch cynllun pŵer cyfan.
Cyfathrebu diwifr sy'n defnyddio'r mwyaf o bŵer yn eich system. Bluetooth Smart yw'r prif opsiwn pŵer isel o hyd. Mae pa mor aml a faint o ddata rydych chi'n ei anfon yn effeithio'n fawr ar oes y batri. Gall cyfrolau data uchel ddraenio'r batri mewn oriau. Mae dulliau gofalus yn ei ymestyn i wythnosau neu fisoedd. Rhaid i chi benderfynu pa mor aml y mae eich teclyn gwisgadwy yn cydamseru â ffôn. Mae'r amserlen hon yn rhan allweddol o'ch cynllun pŵer.
Mae synhwyro sy'n ymwybodol o gyd-destun yn torri synhwyro pan nad oes ei angen. Efallai y bydd eich teclyn gwisgadwy yn gostwng gwiriadau cyfradd curiad y galon tra bod y defnyddiwr yn gorffwys. Mae'n codi gwiriadau yn ystod ymarfer corff. Mae hyn yn arbed ynni yn ystod cyfnodau tawel wrth gadw swyddogaeth lawn yn ystod defnydd gweithredol.
Mae synhwyro sy'n ymwybodol o gyd-destun yn arbed batri yn ystod cyfnodau tawel wrth gynnal swyddogaeth lawn yn ystod defnydd gweithredol.
Enghreifftiau Byd Go Iawn o Gydbwyso Llwyddiannus
Mae dyfeisiau gwisgadwy modern yn rhannu gwaith ar draws proseswyr lluosog. Mae prif MCU perfformiad uchel yn paru â chanolfannau synhwyrydd pwrpasol a chyd-broseswyr sydd bob amser ymlaen. Tra ei fod yn segur, mae'r prif CPU yn mynd i gwsg dwfn gan ddefnyddio ychydig iawn o bŵer. Mae canolbwynt synhwyrydd bach sy'n rhedeg ar ficroampiau yn trin tasgau syml fel cyfrif camau. Dim ond ar gyfer tasgau anodd fel graffeg neu alwadau y mae'r prif brosesydd yn deffro.
Mae cywasgu cof addasol yn dangos canlyniadau go iawn. Mae'r dull hwn yn lleihau'r anghenion mynediad cof gwirioneddol wrth gynnal perfformiad. Mae astudiaethau'n dangos arbedion pŵer o 20-25% . Mae amserlennu cof sy'n ymwybodol o bŵer yn troi cof ychwanegol ymlaen yn ystod amseroedd prysur a ragwelir yn unig. Mae hyn yn rhoi hyd at 30% yn well effeithlonrwydd batri.
Dull | Effaith Feintiol ar Gyfaddawd |
|---|---|
Samplu addasol (astudiaeth NSF) | Yn lleihau cyfaint data hyd at 69% ac yn lleihau pŵer is-system craidd dros 57% |
Ymyl AI / TinyML (ymchwil MDPI) | Yn cael cywirdeb dros 88% ar gyfer olrhain symudiadau wrth leihau anfon data crai |
Cyfuno synwyryddion gyda chylchdroi dyletswydd | Yn arbed tua 35% o ynni heb bron unrhyw golled mewn cywirdeb mesur |
Mae dyfeisiau gwisgadwy da i ddefnyddwyr yn rhannu gwersi dylunio cyffredin. Maent yn ychwanegu hwyl a chyffro i hybu mwynhad defnyddwyr. Maent yn dal gwefr dros amser ac yn lleihau amlder gwefru. Maent yn cynnig canmoliaeth, gwobrau a rhybuddion amserol. Maent yn gadael i ddefnyddwyr addasu rhyngwynebau a nodau. Maent yn canolbwyntio ar ddarllenadwyedd gyda ffontiau clir a chyferbyniad da. Maent yn meithrin ymddiriedaeth trwy gofnodi data dibynadwy a diogelu preifatrwydd.
Mae symud tasgau pŵer uchel yn arbed batri. Mae swyddi prosesu ac arddangos yn mynd i ffôn clyfar wedi'i baru gan ddefnyddio Bluetooth Low Energy. Mae MCUs pŵer isel iawn fel yr ARM Cortex-M0 neu TI MSP430 yn prosesu data'n gyflym ac yn mynd i gysgu pŵer isel pan fyddant yn segur. Mae cyflyru signal synhwyrydd pŵer isel, fel op amp OA4NP STMicro gan ddefnyddio 580nA fesul sianel , yn lleihau'r defnydd o bŵer ymylol. Mae'r dewisiadau hyn yn dangos defnydd ynni clyfar mewn dyfeisiau gwisgadwy.
Mae graddio foltedd ac amledd deinamig yn wynebu terfynau. Mae cromliniau effeithlonrwydd rheolyddion foltedd, costau uwchben switsio, a lefelau foltedd isaf yn creu 'parthau marw'. Nid yw gostwng amledd bob amser yn golygu arbedion pŵer cyfartal. Mae oedi deffro o gwsg dwfn yn amrywio o ficroeiliadau i filieiliadau. Rhaid i chi ddewis rhwng ymateb cyflym ac arbedion ynni.
Mae rheoli thermol yn ychwanegu haen arall. Mae gwaith perfformiad uchel yn creu gwres sy'n sbarduno cyfyngiad. Mae gwres uchel yn cyflymu heneiddio ac yn lleihau capasiti effeithiol. Mae batris lithiwm-ion yn dangos cromliniau rhyddhau anlinellol. Gall terfynau cerrynt brig achosi gostyngiadau foltedd yn ystod byrstiau perfformiad uchel. Rhaid i'ch cyllideb pŵer gynllunio ar gyfer y ffeithiau hyn.
Mae angen golwg lawn ar optimeiddio pŵer isel. Rydych chi'n cydbwyso anghenion defnyddwyr yn erbyn terfynau ynni. Rydych chi'n dewis rhannau sy'n cyd-fynd â'ch achosion defnydd. Rydych chi'n defnyddio dulliau sy'n ymwybodol o gyd-destun ac sy'n addasu i ymddygiad go iawn. Mae'r dull hwn yn rhoi teclyn gwisgadwy sy'n para drwy'r dydd ac yn cadw defnyddwyr yn hapus.
Tueddiadau sy'n Dod i'r Amlwg mewn Dylunio Pŵer Isel
Mae optimeiddio pŵer isel yn parhau i wella. Mae technolegau newydd yn caniatáu ichi fynd y tu hwnt i hen derfynau. Mae dau duedd yn sefyll allan: cynaeafu ynni a rheoli pŵer sy'n cael ei yrru gan AI.
Cynaeafu Ynni a Batris Uwch
Mae cynaeafu ynni yn cymryd pŵer o'ch amgylchoedd. Mae deunyddiau piezoelectrig yn troi symudiad y corff yn ynni trydanol. Mae Koninklijke Philips NV yn rhoi deunyddiau piezoelectrig hyblyg mewn dillad ac ategolion. Mae eu cynhyrchion yn cynhyrchu 5-10 mW o weithgareddau dyddiol. Mae'r pŵer hwn yn ddigon ar gyfer synwyryddion a modiwlau cyfathrebu diwifr.
Adeiladodd KAIST strwythur hybrid sy'n cyfuno polymerau piezoelectrig hyblyg â serameg anhyblyg. Mae'r dyluniad aml-haen yn rhoi hwb i'r effaith piezoelectrig. Mae eu prototeipiau'n rhedeg synwyryddion ac electroneg fach yn ddi-baid gan ddefnyddio pŵer a gynaeafwyd yn unig.
Mae celloedd ffotofoltäig yn cynnig opsiwn arall. Mae celloedd PV silicon hyblyg a pherovskite yn ffitio mewn bandiau arddwrn neu decstilau. Maent yn pweru dyfeisiau fel oriorau clyfar ac ocsimedrau pwls. Mae generaduron thermoelectrig yn defnyddio gwres y corff ger 37°C ar gyfer dillad clyfar. Mae nanogeneraduron triboelectrig (TENGs) yn defnyddio dulliau gwahanu cyswllt i bweru synwyryddion chwys gwisgadwy. Mae nanogeneraduron piezoelectrig (PENGs) yn eistedd mewn mewnwadnau esgidiau neu strapiau oriawr. Mae systemau hybrid yn cyfuno sawl ffynhonnell ar gyfer cyflenwad mwy cyson.
Mae'r farchnad cynaeafu ynni piezoelectrig yn dal yn ifanc. Mae chwaraewyr fel Sefydliad Ymchwil Gwyddoniaeth a Thechnoleg Gymhwysol Hong Kong, Intel Corp., ac Analog Devices yn helpu i yrru arloesedd. Mae celloedd biodanwydd yn cynnig dewis arall. Maent yn tynnu cemegau o chwys. Gellir gwneud y celloedd hyn fel croen electronig ymestynnol neu gelloedd argraffadwy sy'n seiliedig ar decstilau. Mae celloedd uwch hefyd yn gwella. Mae celloedd hyblyg a chydrannau ultra-denau yn caniatáu siapiau newydd ac amseroedd rhedeg hirach. Mae cynaeafu ynni yn ychwanegu at eich ffynhonnell pŵer. Mae'n ymestyn amser rhedeg heb ychwanegu maint.
Rheoli Pŵer wedi'i Yrru gan AI
Mae algorithmau dysgu peirianyddol bellach yn rhagweld ymddygiad defnyddwyr. Mae eich dyfais wisgadwy yn dysgu pryd rydych chi'n cysgu neu'n ymarfer corff. Mae'n newid gweithrediadau er mwyn sicrhau'r effeithlonrwydd gorau heb fewnbwn gan y defnyddiwr. Mae'r optimeiddio hwn sy'n cael ei bweru gan AI yn lleihau gwastraffu trydan. Mae'r algorithmau'n addasu i'ch arferion dros amser. Maent yn dysgu pryd i wirio synwyryddion a phryd i aros yn segur.
Mae cyfrifiadura ymyl yn parhau i brosesu'n lleol. Erbyn 2025, bydd cynhyrchion yn symud heibio olrhain iechyd i ddod yn elfennau allweddol IoT. Maent yn cysylltu â systemau cartrefi clyfar, llwyfannau realiti estynedig (AR), a cherbydau. Mae technegau AI/ML yn rhedeg yn uniongyrchol ar galedwedd ar gyfer tasgau adnabod, dosbarthu a rhagweld. Mae hyn yn digwydd heb ddefnydd trydan uchel na chostau trosglwyddo data. Mae eich dyfais yn trin y tasgau hyn ar yr ymyl. Nid yw'n dibynnu ar weinyddion cwmwl ar gyfer pob penderfyniad.
Mae'r dull hwn yn lleihau'r angen i anfon data i'r cwmwl. Mae eich dyfais yn arbed adnoddau ar drosglwyddiadau diwifr. Y canlyniad yw bywyd batri hirach gyda rheolaeth pŵer mwy craff. Mae'r tueddiadau hyn yn awgrymu dyfodol lle mae cynhyrchion yn dibynnu llai ar becynnau pŵer mawr. Eich gwaith chi yw cyfuno'r technolegau hyn yn ofalus.
Nid yw optimeiddio pŵer isel yn ymwneud ag aberthu perfformiad. Mae'n ymwneud â gwneud dewisiadau deallus, sy'n ymwybodol o gyd-destun drwy gydol eich dyluniad. Mae eich pecyn cymorth yn cynnwys caledwedd, meddalwedd a strategaethau cyfathrebu. Rhaid i chi bob amser ystyried y system gyfan o'r synhwyrydd i'r cwmwl. Mae pob dewis cydran yn effeithio ar oes eich batri. Mae pob penderfyniad cadarnwedd yn effeithio ar eich effeithlonrwydd cyffredinol. Cymerwch ymagwedd gyfannol at eich proses ddatblygu. Mae tueddiadau sy'n dod i'r amlwg fel cynaeafu ynni ac algorithmau addasol yn addo arbedion pŵer hyd yn oed yn fwy. Gall y dyfeisiau hyn redeg yn llawer hirach heb gyfaddawdu. Parhewch i ddysgu ac arbrofi gyda syniadau newydd. Gall eich dyfais wisgadwy nesaf gydbwyso perfformiad a phŵer yn effeithiol. Dechreuwch optimeiddio heddiw.
Cwestiynau Cyffredin
Faint o bŵer mae cydran wisgadwy nodweddiadol yn ei ddefnyddio?
Mae'r defnydd o bŵer yn amrywio'n fawr ar draws cydrannau. Dim ond 746 nW y mae prosesydd rhwydwaith niwral bach yn ei ddefnyddio, tra gall system drosglwyddo ddiwifr lawn dynnu 72.6 mW. Mae eich dewisiadau'n llunio'ch cyllideb bŵer yn uniongyrchol, felly gwerthuswch bob rhan yn ofalus cyn ymrwymo i ddyluniad.
Beth yw beicio dyletswydd a pham mae'n bwysig?
Mae cylch dyletswydd yn pwlsio synwyryddion ymlaen ac i ffwrdd yn lle eu rhedeg yn barhaus. Er enghraifft, mae gwresogydd synhwyrydd nwy sy'n tynnu 34 mA yn barhaus yn gostwng i gyfartaledd o 15.65 mA gyda chylch dyletswydd o 40%. Mae'r dechneg hon yn lleihau'r defnydd o ynni'n sylweddol wrth gadw synwyryddion yn ymatebol pan fo angen.
Pa brotocol diwifr ddylwn i ei ddewis ar gyfer fy nheclyn gwisgadwy?
Bluetooth Low Energy yw'r dewis safonol o hyd ar gyfer y rhan fwyaf o ddyfeisiau gwisgadwy, gan gynnig bywyd batri o 3-5 mlynedd. Mae protocolau LPWAN yn ymestyn i 10-15 mlynedd ond yn gweddu'n well i gymwysiadau defnyddio-ac-anghofio. Ystyriwch eich anghenion amlder data ac oedi wrth benderfynu rhyngddynt.
Sut ydw i'n cydbwyso perfformiad â bywyd batri?
Dechreuwch gyda synhwyro sy'n ymwybodol o gyd-destun. Gostyngwch wiriadau cyfradd curiad y galon yn ystod gorffwys, codwch nhw yn ystod ymarfer corff. Defnyddiwch reolydd pŵer isel ar gyfer tasgau syml a deffro'r prif brosesydd ar gyfer dadansoddiad cymhleth yn unig. Mae'r dull hwn yn arbed ynni yn ystod cyfnodau tawel wrth gynnal ymarferoldeb llawn pan fydd ei angen ar ddefnyddwyr.
