一、物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中存在的問題

在一些物聯(lián)網(wǎng)項目中，有些場景由于使用電池供電，使得對產(chǎn)品有功耗要求。這就需要在產(chǎn)品研發(fā)階段，測試產(chǎn)品不同工作階段的功耗，以確保產(chǎn)品在電池供電的情況下，達(dá)到客戶要求的待機(jī)時長。

二、該問題帶來的危害及影響

如果不對NB-IoT產(chǎn)品進(jìn)行實際的功耗測試，就無法評估出產(chǎn)品實際工作中所消耗的電量，無法選擇出為設(shè)備供電所適合的電池，如果選擇的電池容量超過產(chǎn)品實際工作周期中使用的電量，就會導(dǎo)致產(chǎn)品成本增加，造成不必要的浪費；如果選擇的電池容量小于產(chǎn)品實際工作周期中消耗的電量，就會導(dǎo)致產(chǎn)品還未到達(dá)使用周期的情況下，電池電量已經(jīng)消耗完畢，達(dá)不到產(chǎn)品使用周期而無法工作。

三、解決方法

方法一

1、原理介紹

采用微安級功耗測試儀EMK850，給設(shè)備供電，串口接電腦端串口調(diào)試助手，通過串口助手設(shè)置NB產(chǎn)品不同的工作狀態(tài)（注網(wǎng)，待機(jī)，TCP連接上行通信，下行通信，斷開連接，休眠），測試產(chǎn)品的電流值。測試儀上位機(jī)可以獲取到產(chǎn)品工作與休眠時的瞬態(tài)電流，平均電流以及某個時段的功耗，從而可以統(tǒng)計產(chǎn)品在整個工作周期的功耗。

2、方案詳情

測試框圖

測試儀器實物

2.1 首先確認(rèn)NB產(chǎn)品所在場景下的信號覆蓋與接收信號質(zhì)量是否滿足基本要求，具體方法：

設(shè)備接天線，上電，串口接電腦USB口，通過上位機(jī)串口調(diào)試助手，發(fā)送對應(yīng)的AT指令測試信號質(zhì)量,如果信號質(zhì)量滿足通信基本要求，則表示測試產(chǎn)品功耗的指標(biāo)有意義。在實驗室環(huán)境下，NB產(chǎn)品的信號參數(shù)一般包括：CSQ, RSRP,SNR,CEL等，具體指標(biāo)如下：CSQ>15; RSRP>-65dBm;SNR>25,CEL=0,1,2(具體內(nèi)容見研發(fā)階段NB產(chǎn)品信號測試方案：)

由上圖可知，CSQ=31，RSRP=-60dBm,SNR=110,ECL=0,信號質(zhì)量符合要求。

2.2. 分析儀外接電源，用 USB 線連接分析儀和電腦。上位機(jī)將自動識別功耗分析儀設(shè)備、打開設(shè)備數(shù)據(jù)通信

端口，并顯示設(shè)備就緒字樣。 安裝并運行上位機(jī)軟件，點擊啟動，可以看到電壓和空載時的噪音波形。

2.3 前面板的紅黑接線 柱為電源輸出，連接待測NB設(shè)備正負(fù)極。 確認(rèn)輸出電壓無誤后連接待測設(shè)備到分析儀前面板的電源輸出端

2.4. 安裝并運行上位機(jī)軟件，上位機(jī)將自動識別功耗分析儀設(shè)備、打開設(shè)備數(shù)據(jù)通信端口，顯示設(shè)備就緒字樣，設(shè)定NB設(shè)備工作電壓，點擊啟動，可以看到電壓和空載時的噪音波形，波形下方可以看到設(shè)備的實時電流與某個時間的功耗。黃色曲線是最大值曲線，藍(lán)色是平均值，計算功耗用平均值，最大值一般時間很短，只是能體現(xiàn)一些電流特征，有參考意義。 波形圖上，在需要的位置鼠標(biāo)右鍵點擊設(shè)置顯示虛線游標(biāo)。游標(biāo)可拖動到指定位置，便于查看特定時間內(nèi)的統(tǒng)計值。

2.5.測試設(shè)備產(chǎn)品注網(wǎng)功耗，產(chǎn)品上電后，NB設(shè)備開始初始化操作，包括識別SIM卡，并自動注冊附件的基站，獲取IP地址與網(wǎng)絡(luò)時間。當(dāng)連接NB串口的調(diào)試助手接收窗口收到時間信息時，表示注網(wǎng)成功。

注網(wǎng)功耗與NB設(shè)備注網(wǎng)時間有關(guān)，時間越長功耗越大（通常狀況下注網(wǎng)時間為10s左右，不超過30s）。此時通過游標(biāo)統(tǒng)計注網(wǎng)時的功耗。如下圖所示：注網(wǎng)時間28s, 注網(wǎng)電流 11.39mA，注網(wǎng)功耗為：156μA*h

2.6.測試設(shè)備產(chǎn)品待機(jī)功耗，設(shè)備注網(wǎng)后，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，功耗會下降到1mA以下，如下圖所示：平均功耗368.6μA.

2.7. 測試設(shè)備產(chǎn)品TCP聯(lián)網(wǎng)上行功耗，如下圖所示：平均功耗21.54mA.

2.7. 測試設(shè)備產(chǎn)品TCP聯(lián)網(wǎng)下行功耗，如下圖所示：平均功耗21.75mA.

2.8 測試設(shè)備產(chǎn)品休眠功耗，測試電流超出屏幕顯示范圍建議點擊”自動縮放” 電流精度可以到達(dá)微安級，可以測試NB設(shè)備的休眠功耗。如下圖所示：休眠平均功耗：1.23μA

2.7.游標(biāo)統(tǒng)計（波形圖上，在需要的位置鼠標(biāo)右鍵點擊設(shè)置顯示虛線游標(biāo)。游標(biāo)可拖動到指定位置，便于查看特定時間內(nèi)的統(tǒng)計值） ，對應(yīng)NB設(shè)備，可以通過游標(biāo)統(tǒng)計，可以統(tǒng)計NB設(shè)備一個工作周期的功耗（工作開始與工作結(jié)束設(shè)備實時功耗均為為微安級，如上圖所示）

2.8設(shè)備功耗統(tǒng)計

用游標(biāo)統(tǒng)計（波形圖上，在需要的位置鼠標(biāo)右鍵點擊設(shè)置顯示虛線游標(biāo)。游標(biāo)可拖動到指定位置，便于查看特定時間內(nèi)的統(tǒng)計值） ，對應(yīng)NB設(shè)備，可以通過游標(biāo)統(tǒng)計，可以統(tǒng)計NB設(shè)備一個工作周期的功耗（工作開始與工作結(jié)束設(shè)備實時功耗均為為微安級，如上圖所示）

采用上述方法，記錄設(shè)備一個工作周期內(nèi)的功耗（游標(biāo)統(tǒng)計下的功耗）:P，再乘以設(shè)備需要的工作次數(shù):N,表示設(shè)備整個工作周期的功耗，再加上設(shè)備時的功耗：設(shè)備總的待機(jī)時間:T，乘以休眠功耗P1。

設(shè)備整個待機(jī)時間的功耗為：P*N+P1*T

注：NB產(chǎn)品通常情況下設(shè)備工作時長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)備休眠時長，故將休眠時間近似認(rèn)為是整個設(shè)備待機(jī)的時間

例如：NB產(chǎn)品需要待機(jī)3個月，每天發(fā)送2次數(shù)據(jù)，每次發(fā)送的平均功耗為250μA*h, 休眠功耗為2μA ,3個月的待機(jī)功耗為：3*30*2*250μA*h+2μA*24h*30*3=45+4=49mA*h

3、需要的測試設(shè)備或測試環(huán)境

5V或者12V直流電源適配器

USB數(shù)據(jù)線

功耗測試儀EMK850及上位機(jī)

操作手冊.pdf

EMK系列功耗儀1分鐘快速使用.docx

方法二

1、原理介紹

用萬用表，串聯(lián)進(jìn)設(shè)備供電電路中，直接測量設(shè)備負(fù)載電流

2、方案詳情

2.1按照上圖搭建測試環(huán)境

2.2萬用表檔位調(diào)整到電流檔，表筆接電流測試端

2.3按下電源開關(guān)，觀察萬用表電流數(shù)值，此數(shù)值為設(shè)備的瞬態(tài)電流有效值

注：此種方法只能測試設(shè)備電壓，電流的瞬時值，有效值，無法測試出設(shè)備的平均電流，電壓，可作為方法1的補(bǔ)充和對照。

3、需要的測試設(shè)備或測試環(huán)境

直流電源適配器

萬用表

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審核編輯 黃宇