Raspberry Pi GPS / GSM 추적기의 전력 감소

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나는 최근 대학 프로젝트를 위해 Pi Zero를 갖춘 완전한 기능을 갖춘 IoT GPS / GSM 추적기를 구축했으며 이제 완료되었습니다. 2500mAh 배터리 2 개만 전원을 공급할 수 있으므로 전체 시스템의 전류 소모를 최소화하고 싶습니다 최대 1 ~ 2 일 동안 그러나 나는 여전히 이러한 장치를 처음 사용하므로 하드웨어 변경 및 기술과 관련하여 도움이 필요합니다.

내 목표 : 전력 소모가 가장 적은 미니멀리스트 폼 팩터 (특히 높이)를 가진 파이썬 스크립트를 실행할 수있는 장치.

내 현재 설정은 다음을 사용합니다.

Arduinos와 MSP430의 전력 소비에 대해서는 알고 있지만 이러한 마이크로 컨트롤러로 필요한 작업을 수행 할 수 있는지는 잘 모르겠습니다.

내 질문은 :

Raspberry Pi에서 더 많은 베어 본 보드로 가려면 학습 곡선이 얼마나 가파른가?
이러한 다른 보드가 GSM / GPS / 가속도계를 동시에 실행할 수 있습니까?
동일한 기능을 제공하지만 전력 소비가 적은 다른 모듈이 있습니까? (이 모듈의 특정 전원 번호를 찾을 수 없습니다)
예를 들어 현재 모듈이 MSP430과 작동합니까?
추천 / 의견이 있습니까?

— 나는 재미 있었다
소스

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몇 가지 질문이 있습니다. 조금 더 집중하면 더 나은 답변을 얻을 수 있습니다.

— Helmar

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이 질문은 쉬운 답변을하기에는 약간의 내레이션입니다. 기존 디자인을 참조한 다음 기능 요구 사항 및 인터페이스를 정의하면 더 좋습니다. 현재 응답하는 사람에게는 많은 건축 조사를 남기고 있으며 아마도 이미 이에 대한 답변을 얻은 것 같습니다.

— Sean Houlihane

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장치의 처리 요구 사항이 거의 제로에 가깝다고 가정합니다. GSM 장치를 깨우는 빈도를 결정하기 위해 일부 가속 입력을 사용하는 것처럼 들립니다.

이상적으로는 가속도계에서 트리거 할 수있는 MCU가 절전 모드에서 해제 된 다음 위치 핑을 보낼시기를 결정하는 것이 좋습니다. 모든 마이크로 파이썬 기반 장치는 좋은 출발점이되어야합니다.

소형 보드의 전력 소모의 예로, BBC 마이크로 비트 는 디스플레이가 꺼져있을 때 (16MHz로 실행되고 온보드 가속도계 / 마 젠토 미터 전원이 켜진 상태) 몇 밀리 암페어 를 사용하는 것으로 보입니다 .

Micropython은 '수면'을 지원하지만 타겟 플랫폼에 따라 얼마나 많은 전력을 절약 할 수 있는지에 달려 있습니다. 실제로 이런 종류의 응용 프로그램의 경우 C ++ 임베디드 운영 체제는 코딩하기가 더 어려워지고 전력을 조금 더 절약 할 수있는 유연성이 향상됩니다.

전력 소모량을 계산하는 첫 번째 단계는 다양한 모드를 식별하고 각 작업에 에너지 비용을 할당하는 것입니다. 이를 통해 GPS / GSM 메시지 비용을 기준 일일 유휴 전력 (비 작동)과 비교할 수 있습니다. 그런 다음 각 구성 요소에서 사용 가능한 절약이 무엇인지 확인할 수 있습니다. GSM 모듈이 하루에 몇 분 동안 만 작동한다면 전력 소비가 그다지 중요하지 않을 수 있습니다.

— 숀 홀리 하네
소스

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수면은 아마도 가속도계뿐만 아니라 타이머 또는 (OP 질문에서 누락 된) 사용 사례와 관련된 다른 것들에 의해

— 깨어날

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내 경험상 GSM 및 GPS 모듈은 프로세서보다 훨씬 많은 전력을 소비합니다. 이것은 둘 다 많은 RF 회로를 포함하고 GSM 모듈은 전송뿐만 아니라 수신해야하기 때문에 예상됩니다.

첫 번째 단계는 각 부품이 소비하는 전력을 모니터링 할 수 있도록 프로토 타입을 재구성하는 것입니다. 일단 특성화 한 후에는 필요할 때 GPS 및 GSM 모듈 만 켤 수 있도록 전원 제어 회로를 구현해야합니다. 배터리를 오래 사용할 수 있으면 배터리 수명이 길어집니다.

GSM 및 GPS 프로토콜의 문제점 중 하나는 장치가 상당한 시간 동안 꺼져 있으면 연결을 재설정하는 데 시간이 더 오래 걸리므로 GPS 및 데이터 회로 가용성에 대한 첫 번째 수정 시간이 늘어난다는 것입니다 GSM.

— 사이버 포닉
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MicroPython 을 사용 하면 소비하는 Pi Zero에서 다른 플랫폼으로 전환 할 수 있습니다. 공식 PyBoard는 STM32F405RG 로 충분하지만 저전력 STM32L4 시리즈도 지원합니다.

현재 1GHz에서 Pi Zero를 실행하여 UART와 I2C 주변 장치를 사용하여 SIM808과 LSM303을 인터페이스합니다. Pi 는 유휴 상태 일 때 약 80mA 를 소비 하지만 그렇지 않을 때는 말하지 않습니다.

CPU 클록 주파수를 낮출 수 있다면 전력 소비도 줄일 수 있습니다. 이 작업을 위해서는 몇 MHz가 충분할 것입니다.

따라서 모든 주변 장치가 켜진 상태에서 실행 모드에서 10MHz 미만에서 몇 mA 만 소비하는 PyBoard로 변경할 수 있습니다.

정지시 0.4mA, 대기 모드에서 2.4uA 미만.

스크립트를 MicroPython으로 이식해야 할 수도 있지만 C로 이식하는 것보다 쉽습니다.

— 벤스 카울 릭스
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