Nguồn USB, pin sạc và thời lượng đồng hồ LCD

• Nguồn USB
• Quản lý cấp tải và sạc
• Cụm pin hoàn chỉnh
• Tải đồng hồ

Bạn sẽ học được gì

• Phân biệt cổng cấp nguồn, chức năng sạc và quản lý đường nguồn.
• Ước lượng thời lượng từ năng lượng và công suất trung bình.
• Lập phép đo để quyết định lịch bật đèn và kết nối mạng.

Cần biết trước

Nên biết công suất, năng lượng, kiến trúc đồng hồ và cách chọn LCD. Bài này bàn về chọn cụm nguồn hoàn chỉnh và đo thiết bị, không hướng dẫn chế tạo bộ pin.

Dùng USB và pin trong cùng thiết bị cần gì?

Cấp điện cho tải và sạc pin là các nhiệm vụ cần được xác định riêng trong thiết kế nguồn. Tài liệu Texas Instruments mô tả quản lý đường nguồn có thể cấp hệ thống đồng thời sạc pin, với việc theo dõi dòng sạc riêng.

Đề xuất dùng cụm nguồn hoàn chỉnh có chức năng vừa chạy vừa sạc đã được xác nhận, đầu ra phù hợp và chuyển nguồn khi rút USB. Chọn theo toàn bộ module, không chỉ tên chip bên trong. Cổng có hình dạng giống nhau chưa xác nhận cách module cấp nguồn hoặc giới hạn tải.

Nếu dùng sạc dự phòng làm nguồn mẫu, cần kiểm cả hành vi khi tải nhỏ và thời gian chờ dài. Đừng xem lần bật thử thành công là bằng chứng rằng đồng hồ sẽ hoạt động suốt lịch sử dụng. Các điểm này là yêu cầu thử của thiết kế, chưa phải kết quả cho sản phẩm cụ thể.

• Dùng điện ngoài
• Dùng pin
• Chuyển nguồn cần kiểm

Tính thời lượng từ đại lượng nào?

Dùng năng lượng tính bằng Wh và công suất trung bình tính bằng W trên cùng ranh giới đo. EIA giải thích Wh là năng lượng khi một công suất tính bằng watt hoạt động trong thời gian tính bằng giờ. Từ quan hệ đó, thời lượng ước lượng bằng năng lượng dùng được chia cho công suất trung bình.

Viết dưới dạng công thức thiết kế: thời lượng = năng lượng dùng được / công suất trung bình. Năng lượng ghi trên nhãn và năng lượng thật cấp tới tải có thể thuộc các ranh giới khác nhau. Nếu đo ở đầu vào pin thì tính công suất toàn thiết bị tại đó; nếu đo sau khối chuyển đổi thì phải tính phần hao hụt tương ứng, tránh trừ tổn hao lặp.

Công suất trung bình lấy theo phần thời gian của từng trạng thái. Ghi công suất chờ, công suất lúc tải mạng và công suất lúc bật đèn; nhân mỗi giá trị với tỷ lệ thời gian tương ứng rồi cộng. Nếu có trạng thái vừa tải mạng vừa bật đèn, hãy đo nó như một trạng thái riêng để tránh cộng trùng.

Bảng đo nên có tên chế độ, điểm đo, điện áp, dòng hoặc công suất, thời gian quan sát và cấu hình màn hình. Bài này chưa có số đo phần cứng để kết luận số ngày giữa các lần sạc.

Khi bổ sung chuông và OTA, bảng đo đề xuất có thêm trạng thái đang reo, báo lại, tải firmware và khởi động sau cập nhật. Đo cả trường hợp chuông cùng đèn hoạt động. Ghi thời gian mỗi trạng thái theo cùng lịch sử dụng; bản thân việc bổ sung tính năng chưa cho biết mức giảm thời lượng bao nhiêu.

• Năng lượng dùng được
• Phần đóng góp từng trạng thái

Giảm điện ở đâu trước?

Đo riêng đèn nền và các đợt Wi-Fi trước khi quyết định thay pin. Trong thiết kế đề xuất, khi dùng điện ngoài có thể cho phép sáng thường xuyên; khi dùng pin thì mặc định bật đèn theo nút và tự tắt sau thời hạn đã cài. Người dùng vẫn có lựa chọn rõ ràng nếu cần sáng lâu hơn.

Espressif mô tả Light-sleep giữ trạng thái để tiếp tục sau khi thức, còn Deep-sleep tắt CPU và nhiều ngoại vi. Kết nối không dây không được duy trì trong các chế độ ngủ này. Vì vậy, cần thiết kế việc nối lại mạng và kiểm tra cách màn hình hoạt động qua mỗi lần ngủ.

Đề xuất đầu tiên là tải thời tiết theo lịch riêng, đồng bộ giờ theo lịch riêng và giãn lần thử khi mạng lỗi. Lịch cụ thể là cấu hình phải thử với dịch vụ và nhu cầu người dùng. Đồng hồ không cần lấy dự báo mỗi khi ký tự phút thay đổi.

Trước khi dùng Deep-sleep, xác nhận bộ điều khiển LCD có tiếp tục quét và giữ nội dung khi vi điều khiển ngủ hay không. Sau khi thức, xác nhận nút bấm, giờ, cấu hình và màn hình phục hồi đúng. Một bo phát triển hoàn chỉnh cũng phải được đo như tải thật; thông số ngủ của chip không phải kết quả của cả bo.

Trong bản đề xuất có báo thức, lịch ngủ phải đánh thức kịp lần hẹn kế tiếp và vẫn cho người dùng gọi nút dừng hoặc báo lại. Không chọn giấc ngủ dài hơn chỉ để đạt số đo điện thấp. Khởi động lại hủy lần báo lại theo chính sách bản đầu; kiểm cả trường hợp ngủ làm chạy lại phần khởi động. Lịch gốc vẫn phải được khôi phục.

OTA chỉ được cho phép khi nguồn USB ổn định và ngoài cửa sổ bảo vệ báo thức đã cài. Đang tải firmware hoặc đang reo thì chưa chuyển sang ngủ; đang chờ báo lại thì hoãn Deep-sleep để giữ bộ đếm khoảng chờ. Đây là chính sách thiết kế để kiểm trên mẫu, chưa phải bảo đảm phần cứng chịu được mọi lần ngắt nguồn.

• Kết nối mạng
• Đèn nền
• Bo và chế độ ngủ

Ví dụ trong đời sống

Nhóm làm mẫu thấy thời lượng chưa đạt mục tiêu. Họ đo bản dùng cùng màn hình với đèn tắt, đèn bật và lúc kết nối mạng. Đây là kế hoạch thử, chưa phải số đo.

Nếu đèn đóng góp phần lớn năng lượng, thử lịch sáng theo nút trước khi mua pin lớn. Nếu thời gian nối lại Wi-Fi mới chiếm nhiều, giảm số lần thức để tải mạng và thử độ ổn định. Sau mỗi thay đổi, chạy lại toàn lịch sử dụng gồm cả lúc mạng mất; kết quả mới cho biết cải tiến có ích hay không.

Hiểu lầm thường gặp

Chip ngủ ít điện thì cả đồng hồ dùng pin lâu. Cần đo toàn thiết bị, gồm màn hình, đèn, bo và cụm nguồn.

Có mạch sạc là đã đáp ứng vừa chạy vừa sạc. Khả năng cấp tải, theo dõi sạc và chuyển nguồn phải được xác nhận cho module thực tế.

Câu hỏi thường gặp

Có thể cam kết dùng nhiều tháng ngay khi chọn linh kiện không?

Chưa đủ cơ sở. Cần ngân sách điện, phép đo năng lượng dùng được và thử thời lượng với lịch sử dụng đã công bố.

Đèn sáng suốt đêm có nên là mặc định khi dùng pin không?

Bản đề xuất ưu tiên bật theo nhu cầu khi chạy pin. Nếu sáng liên tục là yêu cầu bắt buộc, hãy đo riêng chế độ đó và tính lại thời lượng.

Cần chọn pin trước hay đo công suất trước?

Nên đặt mục tiêu sử dụng, đo bản mẫu rồi chọn cụm nguồn phù hợp. Dung lượng cuối cùng còn phụ thuộc kích thước vỏ và năng lượng dùng được.