Uno de nuestros objetivos era conseguir una duración determinada con el dispositivo funcionando a baterías, nuestro objetivo era un mínimo de 5 años. Básicamente hay dos opciones o consumir de forma continua muy poca energía o intentar consumirla solo en el momento en el que la necesitamos.
Si recordamos seleccionamos las baterías de Litio Cloruro de Tionilo, las que pretendemos utilizar tienen una capacidad de 2600mAh. Como en 5 años hay 43800 horas podemos utilizar 55uA aprox en un dispositivo que tengamos enchufado de forma continua, está claro que ese modelo no es viable.
Tenemos que medir a intervalos periódicos un sensor, cada n medidas tenemos que hacer un envío por Lora, además hay algunas otras tareas residuales que de momento descartaremos (enviar de vez en cuando un backup de la config o enviar datos al dispositivo desde la red). Entretanto pondremos el microprocesador en el modo deep-sleep. Este es el modo de mínimo consumo y el fabricante asegura que el consumo en este modo es de 20 uA.
La forma de calcular es muy sencilla, el micro siempre consume 20 uA, sumamos 2 uA para el modo sleep de la radio y el buffer que nos alimentará el sensor. Cada lectura tiene una duración característica con un consumo promedio característico y cada envío lo mismo. Además vamos a considerar una tasa de autodescarga de la batería de un 0,75% anual (este tipo de baterías tiene tasas realmente bajas). El resumen de los datos teóricos es el siguiente:
Cálculo del consumo energético |
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| Capacidad batería | 2600 | mAh |
| Autodescarga (%/año) | 0,75% | |
| Intervalo de sleep entre Lecturas (s) | 1200 | s |
| Tiempo lectura (s) | 0,5 | s |
| Consumo promedio durante lectura (mA) | 30 | mA |
| Envio RF (cada x lecturas) | 18 | veces |
| Duración de un envio RF (s) | 2 | s |
| Consumo promedio durante envio (mA) | 60 | mA |
| Cosnumo deep Sleep (mA) | 0,022 | mA |
Con el excel obtenemos los siguientes valores:
Resultados |
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| Número de lecturas diarias | 72 | Lecturas/día |
| Número de lecturas /hora | 3 | lecturas/hora |
| Tiempo dedicado lecturas/día | 36 | segundos |
| Consumo energet diario lecturas | 0,3 | mAh /día |
| Envios RF diarios | 4 | Envios/día |
| Tiempo dedicado a envios RF | 8 | segundos |
| Consumo envios RF/día | 0,1333 | mAh/día |
| Tiempo en Sleep al día | 86356 | segundos/día |
| Consumo Sleep/día | 0,5277 | mAh/día |
| Autodescarga diaria batería | 0,0534 | mAh/día |
| Total Consumo diario | 1,0145 | mAh/día |
| Días teóricos de autonomía | 2563 | días |
| Años teoricos de autonomía | 7,0 | Años |
Es decir, en teoría haciendo una lectura cada 20 minutos y enviando 4 veces al día tendríamos que tener una autonomía de 7 años.
Sobre estos datos (pendientes de verificar con el circuito real) intentaremos hacer algunas mejoras, básicamente se trata de adaptar el número de envíos a la frecuencia de cambio en el nivel, de forma que si no hay cambios de nivel los datos se envíen con menos frecuencia y si hay cambios se envíen con más frecuencia. Esto nos impedirá conocer de antemano la autonomía del dispositivo porque dependerá del número de cambios en el nivel, pero tendremos un dispositivo que no consuma para enviar información redundante y que refleje los cambios de forma más realista en el tiempo. Al fin y al cabo en un depósito con una gran rotación no es problema cambiar la pila con más frecuencia y 5 años es un periodo más que aceptable.