最も正確な答えは次のとおりです。Bluetooth モジュールの消費電力は、スリープ時のマイクロアンペア (µA) からアクティブな送信時のミリアンペア (mA) までの範囲です。
実践的な理解を得るために、一般的なシステムのさまざまな動作状態ごとに分類してみましょう。低エネルギー (BLE)モジュール。
コアコンセプト: デューティサイクルこそが王様
消費電力のすべては、デューティサイクル-ラジオがアクティブである時間とスリープしている時間の割合。 BLE モジュールは、その寿命のほとんどの間スリープ状態で設計されており、短期間の強力なバーストで目覚めます。
動作状態別の消費電力
最新の BLE モジュール (Nordic nRF52 シリーズ チップに基づくものなど) の一般的な電力プロファイルを次に示します。
| 動作状態 | 標準的な消費電流 | 何が起こっているのか、なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| 深い眠り | 0.1 µA - 2 µA | CPUと無線は完全にオフになっています。ごくわずかな電力だけで RAM メモリが稼動し、低電力タイマーが動作し続けます。-これは長期保存期間の基準です。- |
| スタンバイ/アイドル | 2 µA - 10 µA | コアはスリープ状態ですが、イベント (タイマーや外部信号など) に応答してすぐに起動する準備ができています。 |
| 広告 | 10 µA - 500 µA | モジュールが起動し、「ここにいます!」とブロードキャストします。パケットを送信し、スリープに戻ります。平均電流はアドバタイジング間隔に大きく依存します。100 ミリ秒ごとにアドバタイズすると、1 秒ごとにアドバタイズするよりもはるかに多くの消費量が発生します。 |
| 接続済み (アクティブ) | 5mA- 20mA | 無線はアクティブにデータを送信または受信しています。これは、ピーク電流ただし、接続イベントごとに数百マイクロ秒から数ミリ秒しか持続しません。 |
| 接続済み (イベント間でスリープ中) | 5 µA - 50 µA | これが BLE の魔法です。接続中、モジュールはほぼ全体的にスリープ状態になります。接続間隔、上記の小さな活動期間中にのみ目覚めます。 |
重要なポイント:モジュールの消費量を 1 つの数値で説明することはできません。を計算する必要があります平均電流各州で費やす時間に基づいて決定されます。
平均電流とバッテリー寿命の計算
一般的なシナリオについて単純化した計算を行ってみましょう。BLEセンサータグ温度を測定し、それを 1 秒に 1 回電話に送信します。
仮定:
接続間隔:100ms（一般的な値）
イベントあたりのアクティブ時間:2ms（データ送信時）
現在のアクティブ状態:10mA
現在のスリープ状態: 15 µA
バッテリー：250 mAh コイン電池 (CR2032)
1. デューティ サイクルを計算します。
モジュールは 100 ミリ秒ごとに 2 ミリ秒間アクティブになります。
デューティ サイクル=(アクティブ時間 / 合計時間)=(2 ミリ秒 / 100 ミリ秒) =2%
2. 平均電流を計算します。
平均電流=(デューティ サイクル × アクティブ電流) + ((1 - デューティ サイクル) × スリープ電流)
= (0.02 × 10,000 µA) + (0.98 × 15 µA)
= 200 µA + 14.7 µA
= ~215 µA(または0.215mA)
3. バッテリー寿命の推定:
バッテリー寿命 (時間)=バッテリー容量 (mAh) / 平均電流 (mA)
= 250 mAh / 0.215 mA
≈ 1,163時間 → ～48日
この例は、ピーク電流が 10 mA のデバイスが、小さなバッテリーで 1 か月以上動作し続ける様子を示しています。
比較: BLE とクラシック Bluetooth
これら 2 つのパワー プロファイルはまったく異なるため、これら 2 つを区別することが重要です。
| Bluetoothの種類 | 電力プロファイル | 典型的な使用例 |
|---|---|---|
| Bluetooth 低エネルギー (BLE) | 「ピーキー＆スリーピー」- 平均電力が非常に低い (µA ～ mA の範囲)。バーストデータ用に最適化されています。 | IoTセンサー、ウェアラブル、ビーコン、リモコン。バッテリー寿命: 数か月から数年。 |
| クラシック Bluetooth (BR/EDR) | 「常にお腹が空いている」- 持続的な高出力 (数十 mA)。継続的なデータストリーミング用に最適化されています。 | オーディオストリーミング(ヘッドフォン、スピーカー)、ファイル転送。バッテリー寿命: 数時間から数日。 |
電力消費に影響を与える主な要因
送信電力:+8 dBm に設定されたモジュールは、0 dBm よりも大幅に多くの電力を消費しますが、通信範囲は長くなります。
データレート:接続イベントごとにより多くのデータを送信すると、無線がより長くオンになり、電力が増加します。
接続パラメータ:
接続間隔:間隔が短いほど、ウェイクアップが頻繁になり、出力が高くなります。{0}}間隔を長くすると電力は節約されますが、遅延が増加します。
スレーブのレイテンシ:これは、データがない場合にデバイスが接続イベントをスキップできるようにする「スキップ カウント」であり、平均電力を大幅に削減します。
周辺機器の使用:モジュールの内部 MCU がアプリケーション コードとセンサーも実行している場合、その電力を無線の消費量に追加する必要があります。
結論
Bluetooth モジュールの消費電力を評価するときは、データシートの「ピーク」または「スリープ」の数値だけを見てはいけません。聞く：
「何ですか？平均現在の私の具体的な使用例?"
さまざまなシナリオ (「1 秒のセンサー更新」など) の消費電力をモデル化するベンダーのアプリケーション ノートまたはオンライン計算機を探してください。
電力を最も低くするには、次のものを選択してください。BLEモジュールファームウェア エンジニアと協力して、接続パラメータを最適化し、スリープ時間を最大化します。
