Smart Home

Laufzeitanalyse batteriebetriebener Smart-Home-Geräte

Seite: 2/3

Firmen zum Thema

Unterschied zwischen Labormessung und realer Umgebung

Am Beispiel des Homematic Tür-/Fensterkontakts entsprechend Bild 3 wird der Unterschied zwischen Labormessung und Messung in realer Umgebung gezeigt. Dieser wird von einer Reihenschaltung aus zwei Knopfzellen vom Typ LR44 mit jeweils 1,5 V und 138 mAh versorgt. Für die Messung wurde der Tür-/Fensterkontakt mit einer schaltbaren Steckdose logisch verbunden. Ebenso ist die Zentrale der Homematic in Betrieb.

Für die Schätzung der Lebensdauer eines Knotens wird zuerst die Leistungsaufnahme pro Ereignis ermittelt. Mit diesen Daten und den Kennwerten der verwendeten Batterie lässt sich im Labor eine mögliche Anzahl an Ereignisse bestimmen. Diese gelten jedoch nur unter den gegebenen Bedingungen und bilden die Verhältnisse im Realen kaum nach. In mehreren Versuchen ergab sich als durchschnittliche Energiemenge pro Ereignis für den untersuchten Sensor folgender Wert:

E1 = 0,04363091 Ws

Die Batterien stellen mit den oben genannten Kennwerten etwa folgendes zur Verfügung:

EBatterie = U*C = 3V*0,138Ah*3600 =

1490,4 Ws

Unter der Annahme, dass die gesamte Batteriekapazität genutzt werden kann, ergeben sich rund 34.159 Ereignisse:

Ereignisse = EBatterie/E1 = 34.159 Ereignisse.

Bei einer Nutzungshäufigkeit von 20 Ereignissen pro Tag ergibt sich eine Nutzungsdauer von rund 4,5 Jahren.

Ergebnisse der Langzeitmessung

Für die Langzeitmessung wurde der Tür-/Fensterkontakt an einer Tür in den Räumen der Professur befestigt. Diese wird tagsüber häufig genutzt und erzeugt entsprechende Last für das Szenario.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 9 Bildern

In Bild 4 ist die Anzahl der Schaltvorgänge in Abhängigkeit ihres Energieverbrauchs aufgetragen. Neben der schon in der Labormessung gezeigten Verteilung um 0,044 Ws, treten in dem realen Szenario auch deutlich höhere Leistungswerte auf. Im Langzeitversuch ergab sich als durchschnittliche Energiemenge pro Ereignis für den untersuchten Sensor folgender Wert:

E1 = 0,05467399 Ws

Mit diesem Ergebnis und bei gleichen Batteriekenndaten lässt sich ebenso eine Anzahl an möglichen Ereignissen vorhersagen. Es ergeben sich rund 27.259 Ereignisse:

Ereignisse = EBatterie/E1 = 27.259 Ereignisse

Im Gegensatz zur Labormessung sind deutlich weniger als 30.000 Schaltvorgänge möglich.

Unter Berücksichtigung eines Standby-Verbrauchs und einer fiktiven Anzahl von Ereignissen pro Tag, ist es möglich, einen Ausfallzeitpunkt abzuschätzen. In Bild 5 ist exemplarisch für 10, 20 und 100 Ereignisse pro Tag die Lebensdauer des Sensors aufgetragen. Bei 100 Ereignissen pro Tag würde der Sensor bestenfalls rund acht Monate halten. Für 20 Ereignisse pro Tag steigt die Lebensdauer bereits auf über zwei Jahre. Ab zehn Ereignissen pro Tag ist die Lebensdauer des Knotens auf über drei Jahre gestiegen.

(ID:43107427)