Расчёт к практике 2

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»

_________________________________________

Кафедра «СиССК»

Дисциплина «Будущие сети»

«Расчет и оценка зависимости срока службы аккумуляторов типа СR от параметров устройств - потребителей и протоколов их работы»

Вариант 2

Выполнил студент БСС2201:

Проверили:

Новодерёжкин К.Ю.

г. Москва, 2025г.

Цель работы

Получить практические навыки в расчете и оценке зависимости срока службы аккумуляторов типа СR от параметров устройств - потребителей и протоколов их работы.

1. Задание

1. Изучить теоретическую часть.

2. Произвести расчет срока службы аккумуляторных батарей типа СR для заданного варианта.

3. Осуществить оценку характера зависимости срока службы аккумуляторов типа СR от параметров устройств - потребителей и протоколов их работы.

4. Сформулировать выводы и подготовить предложения по применению аккумуляторов типа СR.

2. Общая характеристика сферы и условий применения аккумуляторных батарей типа СR.

Батарея-таблетка - это элемент питания (аккумулятор), который является одним из самых распространенных, питающих многие предмет повседневного обихода, такие как калькуляторы, небольшие пульты дистанционного управления, а также часы и детские игрушки. Она также используется для слуховых аппаратов и беспроводных сигналов тревоги, поэтому она идеально подходит для автономных устройств, поскольку они вырабатывают очень низкий ток в течение длительного периода времени.

В настоящее время эти аккумуляторы становятся все более и более важными в Интернете вещей. Устройство IoT обычно имеет ограниченное количество PDU (Protocol Data Unit), которые оно может отправить, прежде чем батарея достигнет точки, где он не может подключиться, пока электричество не будет восстановлено или емкость аккумулятора восстановлена.

3. Расчет и оценка характера зависимости срока службы аккумуляторов типа СR от параметров устройств - потребителей и протоколов их работы.

Таблица 1. Характеристика аккумулятора типа CR2032

Форма	Монетка
Технология	Литий
Емкость (мАч)	225
Напряжение (В)	3
Высота (мм)	3,2
Диаметр (мм)	20
Масса (гр)	2,5

Задача 1. Рассчитать срок службы аккумуляторов, приведенных в таблице 2, при следующих исходных данных:

− период объявления протокола iBeacon, Т=500 мс;

− длина пакета, ln=30 байт;

− электропотребление маяка, Iм=50 мкА;

− напряжение аккумулятора, Uакк=3В;

- число рекламных каналов, k = 3;

Таблица 2- Исходные данные. Ёмкость CR аккумуляторов.

Обозначение	CR2430	CR2354	CR2032	CR2025	CR2016
Ёмкость (мА ч)	270-290	560	225	160	90

1) Скорость передачи информации, v:

2) Потребляемая устройством (маяком) мощность, Wм:

3) Электрическая энергия аккумулятора на бит информации, Эбит:

4) Электрическая энергия аккумулятора на рекламу, Эрекл:

5) Запасенная аккумуляторами энергия, Эакк:

6) Срок жизни аккумуляторов, Такк:

Задача 2

Рассчитать сроки службы аккумуляторов при изменении длины рекламного пакета при следующих исходных данных:

- тип аккумулятора: CR2032;

- период объявления протокола iBeacon, Т = 500мс;

- длина пакета, ln =120, 150, 180 байт;

- электропотребление маяка, Iм = 50 мкА;

- напряжение аккумулятора, Uакк = 3В;

- число рекламных каналов, k = 3;

- Ёмкость аккумулятора, Q = 225 мА ч;

1) Скорость передачи информации устройством:

ln =120 байт

;

ln =150 байт

;

ln =180 байт

;

2) Потребляемая устройством (маяком) мощность, Wм:

;

3) Электрическая энергия аккумулятора на бит информации, Эбит:

Для ln =120 байт:

;

Для ln =150 байт:

;

Для ln =180 байт:

;;

4) Электрическая энергия аккумулятора на рекламу, Эрекл:

Для ln =120 байт:

Для ln =150 байт:

Для ln =180 байт:

5) Запасенная аккумулятором CR2032 энергия, Эакк:

6) Срок жизни аккумулятора CR2032, Такк:

Для ln =120 байт:

Для ln =150 байт:

Для ln =180 байт:

4.3. Задание 3

Рассчитать сроки службы аккумуляторов при изменении периода передачи рекламы при следующих исходных данных:

- тип аккумулятора: CR2354;

- период передачи данных, Т = 500, 600, 700;

- длина пакета, ln = 120 байт;

- электропотребление маяка, Iм = 50 мкА;

- напряжение аккумулятора, Uакк = 3 В;

- число рекламных каналов, k = 3;

- Ёмкость аккумулятора, Q = 560 мА ч;

1) Скорость передачи информации устройством:

Для Т = 500 мс:

;

Для Т = 600 мс:

;

Для Т = 700 мс:

;

2) Потребляемая устройством (маяком) мощность, Wм:

;

3) Электрическая энергия аккумулятора на бит информации, Эбит:

Для Т = 500 мс:

Для Т = 600 мс:

;

Для Т = 700 мс:

;

4) Электрическая энергия аккумулятора на рекламу, Эрекл:

Для Т = 500 мс:

Для Т = 600 мс:

Для Т = 700 мс:

5) Запасенная аккумулятором CR2354 энергия, Эакк:

6) Срок жизни аккумулятора CR2354, Такк:

Для Т = 500 мс:

Для Т = 600 мс:

Для Т = 700 мс:

5. Выводы

В ходе данной практической работы мы получили практические навыки в расчете и оценке зависимости срока службы аккумуляторов типа CR от параметров устройств – потребителей и протоколов их работы.

На результаты расчетов сильно повлияли погрешности из-за округления. Если не округлять результаты, или брать числа с очень высокой точностью, то результаты вычислений отличаться друг от друга не будут, из чего следует, что ни длина пакета, ни период передачи на срок службы аккумулятора не влияют. На длительность службы аккумуляторов влияет их ёмкость: чем больше ёмкость аккумулятора, тем дольше он прослужит.

На практике CR аккумуляторы могут найти широкое применение в устройствах IoT, где требуется компактное питание с низким током разряда и длительным сроком службы, датчики, игрушки, медицинские приборы (измерители сахара в крови, слуховые аппараты), часы, калькуляторы, пульты, и т.д.