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EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2023 XXII Come aumentare la durata della batteria di un sistema embedded Mark Patrick Mouser Electronics Power In questo articolo verranno illustrate le misure del profilo del consumo di potenza di un sensore IIoT e i passaggi pratici che i progettisti devono seguire per ridurre i consumi Nel momento in cui decidono di acquistare un disposi- tivo alimentato a batteria, una delle prime caratteristi- che che i consumatori prendono in considerazione è la durata della batteria per ogni singola carica. Diventato uno dei punti di forza per una moltitudine di disposi- tivi indossabili, questo parametro viene valutato con estrema attenzione per un numero sempre maggiore di sensori usati in ambito IoT industriale e in altre appli- cazioni simili. Per prolungare la durata di una batteria non si può semplicemente ricorrere a una batteria più grande in quanto i fattori di forma fisici e le dimensioni sono soggetti a vincoli di praticità e di stile. Per tale motivo i progettisti che operano nel settore embedded devono esaminare con attenzione tutti i dettagli del profilo del consumo di potenza delle loro applicazio- ni per comprendere appieno la richiesta di potenza in tempo reale e i fattori che la influenzano. In questo ar- ticolo verranno illustrate le misure del profilo del con- sumo di potenza di un sensore IIoT e i passaggi pratici che i progettisti devono seguire per ridurre i consumi. Un mondo alimentato a batteria La sostituzione occasionale della batteria di un termo- stato connesso in modalità wireless o di un sensore di sicurezza usato in ambito domestico è sicuramente un contrattempo di lieve entità. L’operazione richiede po- chi minuti e il costo è minimo. Nella maggior parte dei casi, il dispositivo invia un avviso attraverso una app sullo smartphone per informare che la batteria deve essere sostituita. Per i dispositivi preposti alla prote- zione delle persone, come a esempio un rilevatore di fumo, notifiche di questo tipo consentono di garantire la continuità di funzionamento e prevenire gravi inci- denti. Tuttavia, si consideri il caso in cui sia necessario gesti- re la sostituzione delle batterie di centinaia di sensori industriali dislocati in un gran numero di siti remoti. Sebbene la sostituzione della batteria richieda pochi minuti, il fatto di doversi recare in ogni postazione, individuare i singoli sensori e dirigersi verso il sensore successivo che richiede una nuova batteria, può tra- mutarsi in un’operazione molto onerosa in termini di tempo. Il cosiddetto “truck roll”, ovvero la necessità di inviare un tecnico per effettuare un intervento, è dive- nuto un aspetto nascosto e costoso di qualsiasi imple- mentazione IIoT. Per cercare di attenuare l’impatto delle frequenti so- stituzioni delle batterie, i produttori di dispositivi che utilizzano questo tipo di alimentazione devono cono- scere le modalità di consumo della potenza dei loro di- spositivi durante il funzionamento. Con informazioni di questo tipo è possibile calcolare la probabile dura- ta della batteria. Tale approccio rappresenta anche un primo e fondamentale passo verso la sostituzione delle batterie con una fonte di energia alternativa. Un esempio è l’utilizzo di tecniche di “energy har- vesting” (accumulo e riutilizzo) per immagazzinare energia in un supercondensatore. Calore, vibrazioni e fotovoltaico sono alcuni esempi di potenziali fonti di energia. Un attento esame del profilo di consumo di potenza di un dispositivo e del duty cycle (ciclo utili) consentirà di determinare se è possibile raccogliere e immagazzinare una quantità di energia sufficiente per garantire un funzionamento regolare.