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無線傳感器為監(jiān)測環(huán)境狀況或工業(yè)廠房及機器設備等應用提供了出色的視野。由于它們很容易安裝，因此能夠部署在各種環(huán)境中。未來幾年，隨著“物聯網 （IoT）”的廣泛部署，無線傳感器的應用將呈現爆炸式增長。但是限制無線傳感器應用的一個zui重要的因素就是它們的續(xù)航能力非常有限。當無線傳感器的工作*依賴電池時，一旦電池耗盡電能，傳感器就變成了廢品。

如果您正在設計由電池供電的無線傳感器，要想確保它能夠工作一定的時間，需要解決無數的難題。通常的方法是只有在進行必要的活動時才用電，其他時候傳感器會進入低功率使用模式。無線傳感器的工作可以分為一系列的活動，每個活動均要在一段時間內消耗一定的電能。zui常見的活動包括：

●喚醒、測量，以及將數據處理成信息

●對射頻功率放大器加電，發(fā)送信息，再次對射頻功率放大器斷電

●在雙向傳感器（發(fā)送和接收）中：喚醒、對接收機加電、接收信號、處理數據，按照信息行動，并再次斷電

顯而易見，有很多操作都會消耗電池的電能。

延長電池供電時間，zui簡單的做法是使用更大的電池，具有更大容量的電池。不過，您的客戶可能希望傳感器體積小、性能高（以便它們能夠發(fā)送大量數據，并在本地擁有智能/數據處理能力）。顯然，客戶的預期與解決電池供電時間短這個問題的zui簡單方法*背道而馳。

圖 1：無線傳感器在三種主要狀態(tài)下的電流電平。

工程師如何估計電池的供電時間呢？

作為一名設計工程師，您需要從全局考慮，找到電池體積與無線傳感器功能之間的平衡點，以便讓小電池既能發(fā)揮*性能，又能持續(xù)足夠長的時間。優(yōu)化過程首先需要了解能量需求。收集有關能量使用的數據是表征器件性能的*步。

電池有一個預定義數量的能量（瓦時（Wh））和容量（安時（Ah））。如果您知道器件工作需要多大的功率，就能計算出電池的供電時間。

電池供電時間（小時） = 電池容量（Wh） / 平均放電功率（W）

電池的能量也是其額定電壓（V）與容量（Ah）的乘積。額定電壓是憑借經驗確定的電池放電曲線的中點值，可以正確關聯電池的能量與容量?；谶@個定義，電池的供電時間也可以用這個公式來確定：

電池供電時間（小時） = 電池容量（Ah） / 平均放電電流（A）

圖 2：Keysight N6781A SMU 能夠跨動態(tài)電流電平進行精確測量。

不過，當設備進行實際工作時，電池供電時間通常短于您計算的結果。我們zui常聽到的意見是：“這電池的質量太差了！”一些大電池品牌通常會提供詳細的技術指標，并解釋說在同一類型的電池之間，容量通常也會有5% 到10% 的差異。但是即使按照保守估計的電池容量，電池供電時間也往往達不到標準。器件工作的時間長度比我們預計的短。為什么會這樣？我們估計的電量使用情況正確嗎？可能不正確。讓我們探索一下這個問題。

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