最近得閑到電子市場逛逛,看到有商家正在推銷一款智能手表,相比知名品牌的XX Watch價(jià)格非常公道,于是買了一臺(tái)供學(xué)習(xí)之用。
該“手表”支持計(jì)步器、計(jì)時(shí)器、 氣壓計(jì)、高度計(jì)、藍(lán)牙音樂播放、電話接聽、照相等功能,如下組圖。
所謂的學(xué)習(xí),其實(shí)是想了解智能手表的功耗水平究竟達(dá)到什么程度!眾所周知,續(xù)航時(shí)間是穿戴設(shè)備的生命線。就拿“手表”來說,傳統(tǒng)的電子表通常都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)幾年甚至十幾年才需要更換電池,“智能手表”如果需要頻繁的進(jìn)行充電,估計(jì)至少在很大程度上難被消費(fèi)者接受。
目前,運(yùn)動(dòng)健身、戶外和醫(yī)療保健是智能穿戴設(shè)備最為突出的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
前者,主要的參與廠商是專業(yè)運(yùn)動(dòng)戶外廠商及一些新創(chuàng)公司,以輕量化的手表、手環(huán)、配飾為主要形式,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或戶外數(shù)據(jù)如心率、步頻、氣壓、潛水深度、海拔等指標(biāo)的監(jiān)測、分析與服務(wù)。代表廠商如Nike、Adidas、Fitbit、Jawbone以及咕咚等。而后者,主要的 參與廠商是醫(yī)療便攜設(shè)備廠商,以專業(yè)化方案提供血壓、心率等醫(yī)療體征的檢測與處理,形式較為多樣,包括醫(yī)療背心、腰帶、植入式芯片等,代表廠商如BodyTel、First Warning、Philips等。
當(dāng)然,我沒有指望這塊“手表”具有多好的耗電性能,畢竟巨頭們推出的包括Google Glass,GALAXY Gear功耗上都受到廣大“粉絲”的強(qiáng)烈差評!
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為了進(jìn)行功耗的分析,我使用了 是德科技(Keysight) 的N6705B直流電源分析儀。因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)以下電流分析超級功能:
1. 納安(nA)級別電流測量
2. 創(chuàng)新的無縫量程切換技術(shù),可以輕松測量大范圍(3A-80nA)
3. 高達(dá)200 KHz(5us)電流采樣率,精確測量窄脈沖電流
4. 高速采集的數(shù)據(jù)記錄儀,可支持長達(dá)1000小時(shí)電流的連續(xù)監(jiān)測
5. 可視化電流測試軟件,電流測試與操作同步測量和分析
然后,用N6705B的電源功能替代電池給”手表“供電,并通過N6705B的電流測量功能記錄、測量和分析”手表“的耗電。因此,我們需要將手表拆開,電池取出,并用電源給“手表”供電,如下組圖。
準(zhǔn)備好之后,我們就可以輕松的進(jìn)行“手表”的功耗測量啦……
1. 關(guān)機(jī)漏電流
定義:“手表“處于關(guān)機(jī)模式對電池電量消耗大小。
測試方法:電源設(shè)置為電池的工作電壓,如4.0V,“手表”保持關(guān)機(jī),從N6705B讀取電流值即關(guān)機(jī)漏電流87.933uA。
2. 待機(jī)功耗
定義:”手表“開機(jī),但不進(jìn)行任何操作時(shí)消耗電池電量大小。
測試方法:電源設(shè)置為電池的工作電壓,如4.0V,“手表”保持關(guān)機(jī),從N6705B讀取電流值即待機(jī)電流168.275uA。
3. 開啟各種功能,功耗大小?
測試方法:啟動(dòng)N6705B的數(shù)據(jù)記錄儀(Data Logger)功能,然后控制和操作”手表“依次開啟或關(guān)閉各種功能,如計(jì)步器-》計(jì)時(shí)器-》氣壓計(jì)-》高度計(jì)-》藍(lán)牙連接-》手機(jī)通話-》播放音樂……等。
以上獲取的功耗波形和數(shù)據(jù)后,依次分析各功能時(shí)的功耗大小,如下表:
注:上表中,綠色表示正常,黃色表示偏大,紅色表示功耗很大及需要優(yōu)化。
4. 數(shù)據(jù)分析及疑問
4.1 待機(jī)功能功耗之前測試的結(jié)果為168.275uA,數(shù)據(jù)記錄儀測試結(jié)果則是370.6uA(上表待機(jī)平均值),同樣的狀態(tài),測試結(jié)果相差一倍多?
從上圖可以看出,待機(jī)時(shí)“手表”的電流是動(dòng)態(tài)變化的,“電流表”只能采樣到慢速的基底電流,而各種脈沖均無法準(zhǔn)確的采集到,所以只有168uA。
4.2 藍(lán)牙退出后,“手表”無法重新進(jìn)入待機(jī)模式,消耗電流極高,38.103958mA
4.3 計(jì)步器及計(jì)時(shí)器后臺(tái)運(yùn)行功耗均較大,分別為 16.6628mA和18.59mA。
4.4 使用藍(lán)牙功能時(shí)功耗較高,特別是通話過程的最大電流高度500mA,對電池性能影響較大。
通過對該”手表“的功耗測量和分析,功耗問題還是比較突出的!
俗話說,“工欲善其事,必先利其器”——如何快速、精確的測量“智能穿戴設(shè)備”在各種模式和狀態(tài)下的耗電性能?
要回答上述問題,就必須先了解穿戴設(shè)備功耗的測試究竟有哪些挑戰(zhàn)?穿戴設(shè)備在耗電上具有以下特征:
Ø 關(guān)機(jī)或休眠時(shí),具有極低的漏電流或休眠電流——幾微安(uA)甚至十幾納安(nA)
Ø 從休眠的微安(uA)到工作時(shí)的數(shù)百毫安(mA)級電流變化
Ø 占空比極低的快速電流脈沖(幾百微秒us),須捕獲和測量到電流脈沖
Ø 工作狀態(tài)變化多且快,須長時(shí)間連續(xù)電流變化及可視化測量
上述是德科技(Keysight) N6705B 直流電源分析儀,可完全解決穿戴設(shè)備耗電特性的測量:
Ø 納安(nA)級別電流測量
Ø 創(chuàng)新的無縫量程切換技術(shù),可以輕松測量大范圍(3A-80nA)
Ø 高達(dá)200 KHz(5us)電流采樣率,精確測量窄脈沖電流
Ø 高速采集的數(shù)據(jù)記錄儀,可支持長達(dá)1000小時(shí)電流的連續(xù)監(jiān)測
可視化電流測試軟件,電流測試與操作同步測量和分析
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