一、物聯網行業中存在的問題

在一些物聯網項目中，有些場景由于使用電池供電，使得對產品有功耗要求。這就需要在產品研發階段，測試產品不同工作階段的功耗，以確保產品在電池供電的情況下，達到客戶要求的待機時長。

二、該問題帶來的危害及影響

如果不對NB-IoT產品進行實際的功耗測試，就無法評估出產品實際工作中所消耗的電量，無法選擇出為設備供電所適合的電池，如果選擇的電池容量超過產品實際工作周期中使用的電量，就會導致產品成本增加，造成不必要的浪費；如果選擇的電池容量小于產品實際工作周期中消耗的電量，就會導致產品還未到達使用周期的情況下，電池電量已經消耗完畢，達不到產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，給設備供電，串口接電腦端串口調試助手，通過串口助手設置NB產品不同的工作狀態（注網，待機，TCP連接上行通信，下行通信，斷開連接，休眠），測試產品的電流值。測試儀上位機可以獲取到產品工作與休眠時的瞬態電流，平均電流以及某個時段的功耗，從而可以統計產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NB產品所在場景下的信號覆蓋與接收信號質量是否滿足基本要求，具體方法：

設備接天線，上電，串口接電腦USB口，通過上位機串口調試助手，發送對應的AT指令測試信號質量,如果信號質量滿足通信基本要求，則表示測試產品功耗的指標有意義。在實驗室環境下，NB產品的信號參數一般包括：CSQ, RSRP,SNR,CEL等，具體指標如下：CSQ>15; RSRP>-65dBm;SNR>25,CEL=0,1,2(具體內容見研發階段NB產品信號測試方案：)

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

2.2. 分析儀外接電源，用 USB 線連接分析儀和電腦。上位機將自動識別功耗分析儀設備、打開設備數據通信

端口，并顯示設備就緒字樣。 安裝并運行上位機軟件，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設備正負極。 確認輸出電壓無誤后連接待測設備到分析儀前面板的電源輸出端

2.4. 安裝并運行上位機軟件，上位機將自動識別功耗分析儀設備、打開設備數據通信端口，顯示設備就緒字樣，設定NB設備工作電壓，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，只是能體現一些電流特征，有參考意義。 波形圖上，在需要的位置鼠標右鍵點擊設置顯示虛線游標。游標可拖動到指定位置，便于查看特定時間內的統計值。

2.5.測試設備產品注網功耗，產品上電后，NB設備開始初始化操作，包括識別SIM卡，并自動注冊附件的基站，獲取IP地址與網絡時間。當連接NB串口的調試助手接收窗口收到時間信息時，表示注網成功。

注網功耗與NB設備注網時間有關，時間越長功耗越大（通常狀況下注網時間為10s左右，不超過30s）。此時通過游標統計注網時的功耗。如下圖所示：注網時間28s, 注網電流 11.39mA，注網功耗為：156μA*h

2.6.測試設備產品待機功耗，設備注網后，進入待機狀態，功耗會下降到1mA以下，如下圖所示：平均功耗368.6μA.

2.7. 測試設備產品TCP聯網上行功耗，如下圖所示：平均功耗21.54mA.

2.7. 測試設備產品TCP聯網下行功耗，如下圖所示：平均功耗21.75mA.

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

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

2.8設備功耗統計

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

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

設備整個待機時間的功耗為：P*N+P1*T

注：NB產品通常情況下設備工作時長遠遠小于設備休眠時長，故將休眠時間近似認為是整個設備待機的時間

例如：NB產品需要待機3個月，每天發送2次數據，每次發送的平均功耗為250μA*h, 休眠功耗為2μA ,3個月的待機功耗為：3*30*2*250μA*h+2μA*24h*30*3=45+4=49mA*h

3、需要的測試設備或測試環境

5V或者12V直流電源適配器

USB數據線

功耗測試儀EMK850及上位機

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，串聯進設備供電電路中，直接測量設備負載電流

2、方案詳情

2.1按照上圖搭建測試環境

2.2萬用表檔位調整到電流檔，表筆接電流測試端

2.3按下電源開關，觀察萬用表電流數值，此數值為設備的瞬態電流有效值

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

3、需要的測試設備或測試環境

直流電源適配器

萬用表

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