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Analog Devices

Energieverbrauchsermittlung mit der Ultra Low-Power-Plattform

Um den Energieverbrauch der erwähnten Uhr zu ermitteln, basiert das folgende Beispiel auf einem Bewegungskompensationsalgorithmus, der auf dem Cortex M3 ADuCM3027 ausgeführt wird, und macht Annahmen zur Ermittlung der LED-Leistungsaufnahme.

Der ADPD103 sendet in einem oder zwei Zeitfenstern eine LED-Impulsfolge aus. Dies erlaubt beispielsweise, eine unterschiedliche Zahl an Impulsen von einer zur anderen LED zu senden. Der Energieverbrauch des ADPD103 ist die Summe des Energieverbrauchs von AFE und LED.

Angenommen es gilt Folgendes:

Fs = 100 Hz; zwei Zeitfenster; Pulsdauer A = 20 µs; Pulsperiode B = 40 µs; Anzahl der Impulse A = 4; Anzahl der Impulse B = 8; maximaler Strom durch die LED A = 25 mA; maximaler Strom durch LED B = 100 mA; Impulsdauer A = 3 µs und Pulsdauer B = 3 µs.

Somit ist der effektive Strom in der LED A = (3 x 4 / 10.000) x 25 mA = 30 µA.

Somit ist der effektive Strom in der LED B = (3 x 8 / 10.000) x 100 mA = 240 µA.

Der Strom im A-Kanal des AFE = Fs((20+Pulse Count*Pulse Period)*Vddpeak+0.13) = 100((20 + 4 x 20) x 0,0093 + 0,13) = 106 µA.

Der Strom im B-Kanal des AFE = Fs((20+Pulse Count*Pulse Period)*Vddpeak+0.20) = 100((20 + 8 x 20) x 0,0093 + 0,20) = 187 µA.

Der Gesamtstrom des ADPD103 (inklusive Verbrauch beider LEDs) beträgt demzufolge 563 µA.

Wie erwähnt, benötigt der von Analog Devices entwickelte Bewegungskompensationsalgorithmus nur 1,5 MIPS, was annähernd eine Betriebsfrequenz von 1,5 MHz ergibt. Bei einer Stromaufnahme des ADuCM3027 von 38 µA/MHz nimmt der Mikrocontroller 57 µA auf. Der ADXL362 benötigt 2 µA bei einer Abtastfrequenz von 100 Hz. Somit nehmen AFE und LED, Cortex M3 und das Beschleunigungssensorsystem in diesem Beispiel 622 µA auf. Diese geringe Stromaufnahme maximiert die Nutzungsdauer der Uhr mit internem Lithium-Polymer-Akku (LiPo). Im Standby nimmt der ADPD103 3,5 µA auf. Sein Nachfolger kommt mit 1 µA aus.

Zu beachten ist, dass die Leistungsberechnung in diesem Beispiel nicht einer genauen Applikation entspricht. Je nach Zielanwendung lassen sich bessere oder schlechtere Ergebnisse erzielen, wobei der Strom durch die LEDs und die Abtastfrequenz direkt mit dem Energieverbrauch des Systems zusammenhängen.

Infolgedessen müssen sich vor allem ältere Menschen aufgrund der möglichen langen Nutzungsdauer keine Gedanken über regelmäßiges Wiederaufladen des Akkus zu machen.

* Vidushi Kshatri ist Strategic Marketing Manager für Smart Cities und Smart Buildings im IoT-Segment bei Analog Devices.

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