智能城市和自动化技术的使用在制造、医疗保健、企业、无线技术和零售等各个行业中越来越受欢迎。该生态系统的一个重要方面是使用低功耗物联网设备，这些设备能够从传感器收集数据并快速处理，以提高需要延迟的关键任务应用程序的性能和准确性。然而，为了确保这些设备的使用寿命，对于制造商和客户来说，通过了解构成整个系统的每个组件（如 RF 无线电、显示器、蜂鸣器、和振动器。电池寿命测量和优化电池寿命是任何物联网应用的关键设计考虑因素。
    本文旨在深入了解电池作为任何旨在广泛部署的物联网设备的关键方面的重要性，并探索各种设计考虑因素和优化电池寿命的潜在解决方案。此外，它还将展示一种分析电池消耗的新方法，以使用是德科技的 X8712A IoT 设备电池寿命优化解决方案准确测量 IoT 设备的总功耗。
    电池是任何物联网设备的心脏

    测试装置显示生物燃料电池的多通道测试。

    物联网设备的电池寿命是系统的一个重要方面，因为它决定了设备的性能和效率。物联网设备通常安装在偏远或难以到达的地方，在那里更换电池或给电池充电可能很困难。此外，对于关键任务应用，更长的电池寿命对于防止设备故障及其后果至关重要。
    了解电池状态和性能对于在这些情况下实现性能至关重要。然而，许多企业用户依赖制造商提供的电池寿命参数，这些参数对于特定的边缘用例可能并不准确。内部功耗分析可以更好地了解产品的使用寿命和电池更换频率。
    目前，客户期望物联网设备的电池寿命至少为 10 年。与过去相比，这是一个重大变化，当时设备只需要使用几年。为了满足这些期望，制造商正在通过硬件和软件优化来改变他们的设备。这些变化包括使用具有消耗更少功率的深度睡眠模式的集成电路和各种操作模式，例如低时钟速度、减少的指令集、低电池电压和低功耗。
    在设计物联网设备时，可以使用多种方法来延长电池寿命。这些方法可以以不同的方式应用，具体取决于应用程序的特定需求。以下列表重点介绍了优化物联网设备电池寿命的一些设计原则。
    低功耗 IC——许多使用集成电路的嵌入式设备制造商利用节能技术来降低功耗并延长物联网设备的电池寿命。我们之前发表过有关电源管理和设计原则的文章，可在此处找到。
    电源管理技术——如前所述，物联网设备中的集成电路和微控制器使用电源管理技术，例如深度睡眠模式、较慢的时钟速度和电压调整，以降低功耗并延长电池寿命。
    高效的通信协议——大多数物联网设备依靠无线通信技术来发送信息以供进一步处理。通过使用 Zigbee 和低功耗蓝牙等节能通信协议，可以降低这些设备的功耗。
    板载有源元件——降低功耗的一种简单方法是限制设备中有源元件的数量。
    软件优化——优化物联网设备上运行的软件是管理功耗的有效方法。设计人员创建了高效的算法和数据结构来减少设备上运行的进程数量。
    在某些物联网设备中，低电量指示器可能不存在，这导致用户依赖制造商提供的电池寿命规格。然而，在关键任务应用中，迫切需要准确估计新部署的物联网设备的电池寿命。
    如何解决与电池寿命测量相关的问题？

    X8712 整体测试设置示意图。

    图 2：总体 X8712A 解决方案设置
    Keysight Technologies 是一家生产电子测试和测量设备的公司，设计了 X8712A，这是一种优化物联网设备电池寿命的解决方案。该解决方案使用 Keysight X8712A-DPA 直流电源分析仪、源测量单元和电子负载模块、射频事件检测以及基于事件的 KS833A2A PathWave 电源分析软件来确定物联网设备的整体功耗。该解决方案的目标是捕获设备中的 RF 和 DC 事件，将它们与电流消耗相匹配，并估算 IoT 设备的电池寿命。
    硬件设置——直流电源分析仪是一种测量被测设备直流电压和电流的工具。源测量单元模块旨在模拟电池并为物联网设备供电，直流电子负载模块用于监控事件。
    软件可视化——Keysight KS833A2A PathWave 基于事件的电源分析软件是一种可视化工具，可以分析直流电源分析仪、源测量单元和直流电子负载模块获得的数据。该软件还提供有关单个事件数据分析和物联网设备电池寿命估算的信息。

    使用 Texas Instruments BLE 传感器作为 IoT 设备单元测试的 X8712A 的硬件配置。

    图 3：使用 Texas Instruments BLE 传感器作为 IoT 设备单元测试的 X8712A 的硬件配置
    Keysight X8712A 解决方案支持使用任何短距离和长距离无线格式对无线设备应用进行电流消耗分析和电池寿命测量。X8712AD RF 事件检测器具有一个 RF 输出端口，该端口通过功率分配设备连接到输入端口。用户可以将射频输出端口直接或通过天线无线连接到配套设备。此 RF 路径允许配套设备与放置在屏蔽盒内的 DUT 通信。通过该方案，用户可以远程控制DUT，将DUT投入到各种实际操作中，评估其实际电池寿命。
    “使用 X8712A 将您的测试开发和测试时间从几周缩短到几天；在典型应用中，只需几分钟即可收集、绘制和关联所有数据，以了解设备的电流消耗行为，”该公司总结道。