为什么普通智能手表耗电量很大?
随着“移动互联”时代的进一步发展以及高性能低功耗处理芯片的推出等,越来越多的穿戴式产品已经从概念化走向商用化。尤其是谷歌,三星,苹果等智能手机巨头纷纷发布诸如 Google Glass,GALAXY Gear,Apple Watch更是引起广大“粉丝”的热捧!
“穿戴式智能设备”是应用于日常穿戴物品,进行智能化设计、开发的设备总称,如眼镜、手环、手套、手表、服饰及鞋等。穿戴物品具有长期伴随性,即物可以在长时间代表人的属性,如位置信息等;结合智能化,可以将人的信息数据与外界进行交流和互动,如将人的健康数据或生活规律与系统进行交互。
目前,运动健身、户外和医疗保健是智能穿戴设备最为突出的两个应用领域。
前者,主要的参与厂商是专业运动户外厂商及一些新创公司,以轻量化的手表、手环、配饰为主要形式,实现运动或户外数据如心率、步频、气压、潜水深度、海拔等指标的监测、分析与服务。代表厂商如Nike、Adidas、Fitbit、Jawbone以及咕咚等。而后者,主要的参与厂商是医疗便携设备厂商,以专业化方案提供血压、心率等医疗体征的检测与处理,形式较为多样,包括医疗背心、腰带、植入式芯片等,代表厂商如BodyTel、First Warning、Philips等。
“穿戴式智能设备”时代的即将来临,品种越来越多,尺寸越来越小,功能、性能变得越来越强大,人类对它们的依赖性也将变得越来越高。可见,如何提升穿戴设备的续航时间和降低其功耗就变得更加突出。
智能手表等穿戴设备在耗电上具有以下特征:
关机或休眠时,具有极低的漏电流或休眠电流——几微安(uA)甚至十几纳安(nA)
从休眠的微安(μA)到工作时的数百毫安(mA)级电流变化
占空比极低的快速电流脉冲(几百微秒μs),须捕获和测量到电流脉冲
工作状态变化多且快,须长时间连续电流变化及可视化测量
下面,是德科技以智能手表为例,与您分享“智能穿戴设备”耗电分析。
功耗测试分析过程
关于待测智能手表从电子市场购买了以下某品牌的“智能电子手表“,该”手表“支持计步器、计时器、气压计、高度计、蓝牙音乐播放、电话接听、照相等功能,如下组图。
图 1
智能手表的拆装N6705C进行智能手表的功耗分析过程,用N6705C的电源功能替代电池给”手表“供电,并通过N6705C的电流测量功能,示波器及数据记录仪测量和分析”手表“的耗电。因此,我们会将手表的拆开,将电池取出,并用电源给“手表”供电,如下组图。
图 2
智能手表功耗测试过程
1.关机漏电流
电源设置为电池的工作电压,如4.0 V,“手表”保持关机,从N6705C读取电流值即关机漏电流87.933μA。
图 3
2. 待机功耗
按照关机漏点方式,手机开机后,等待手机进入待机休眠模式,从N6705C读取电流值167.057μA。但,从示波器模式看,待机电流为366.887μA,两者几乎相差一倍!这是因为电流表无法捕获图中的电流脉冲所致。
图 4
15分钟完成从计步器/计时器/电话接听……各状态功耗测量
如下图,启动N6705C的数据记录仪Data Logger,连续记录“手表”从关机->开机->待机->蓝牙连接->蓝牙断开等一系列动作,可视化监控器电流表现。
图 5
在功耗测试时,可以通过添加标记Tag,分别记录各种操作并使用软件的区域放大,光标来分析各功能下消耗电流大小。
图上明显看到,在蓝牙连接断开后,“手表”长时间无法进入休眠状态,将导致无故的功耗增加。以上记录电流数据会自动保存到PC 中,随时可以通过14585A软件打开和进行离线分析。
图 6
如下图,“手表”从待机开始,依次启动计步器,计时器,气压计,高度计,蓝牙连接,手机助手软件开启,手机来电,通话,音乐播放,蓝牙退出等一些动作下,消耗电流变化。
图 7
这种可视化的功耗测试,让开发者清晰的看到各种功能和操作下,消耗电流的变化大小及存在的问题和不足,并做出优化策略。以上过程数据记录文件为
图 8
马上试试14585A先进电源控制和分析软件离线软件功耗分析马上安装14585A软件,打开上述Data logger文件,体验功耗分析过程吧!
1.下载安装IO Library 和14585A先进电源控制和分析软件。
2.运行14585A软件,选择Data Logger,并打开上述两个文件(文件大小约也70MB)。
图 9
3.使用14585A先进电源控制和分析软件开展各种状态下的功耗,并逐一进行功耗特性的分析。
图 10
上图看到的计步器在运动模式下,即使显示屏关闭(黑屏)时耗电电流为16.65mA.
图 11
又有显示屏关闭(黑屏)计时器运行耗电18.77mA.
图 12
再有,准确的待机功耗测试376.356μA.你还能看得更多……
三、功耗测试配置N6705C直流电源分析仪
图 13
功耗测试
●增强数据控制和分析功能,并使用与PC相同的控制(鼠标&键盘)以及更大的显示界面;
●增强的缩放、局部放大、清晰的光标设置和光标运算(如mAh,mWh等能量累集)等功耗统计分析;
●波形捕捉和回放,数据导入、导出,直接将复杂波形转换为任意波形发生器输出等;
●提供CCDF统计分析,用于电流分布情况分析;
●数据记录仪模式时,直接将数据存入电脑硬盘,存储数据大小直接取决于硬盘空间。
图 14
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