在设计电池供电的物联网（IoT）设备时，主要目标是延长再充电之间的时间，或者在标准电池的情况下延长电池的使用寿命。有许多传统的方法，但缺乏完全优化设计所需的系统级视角。
为了最大限度地利用可用电池电量，物联网设备需要作为整个系统进行优化，而不是作为不相关组件的集合。本文将探讨可用于优化物联网设计能耗的最新技术和技术，以及如何最好地应用它们。
传统的能量测量方法
一般的嵌入式系统开发人员对优化系统的电池寿命并不陌生。在过去的美好时光中，开发人员通常会使用万用表（例如B＆K Precision BK2706）来测量嵌入式系统的电流消耗。这些都是很好的万用表，当然可以用来测量平均电流，但不会给开发人员提供他们需要的分辨率，以查看快速峰值，或者在没有相当大的努力的情况下测量微安范围内的电流消耗。为了看到这些快速转换，开发人员需要快速的事情，他们可以很容易地触发。
一个示波器，加上一个大小适合电流范围的分流电阻，可以用来查看这些快速电流转换。开发人员可能会使用B＆K Precision公司的BK2190。这是一款极好的低成本100 MHz示波器。开发人员当然可以触发示波器查看尖峰和转换，但在这个特定应用中使用示波器仍然存在一些挑战。
首先，大多数低成本示波器不允许开发人员轻松访问跟踪。其次，轨迹在其记录长度上受到限制。第三，示波器数据不能与嵌入式系统上发生的事件同步。考虑到所有这三个问题，开发人员可能会在项目时间表内尽力优化他们的物联网设备。因此，有效优化物联网设备的能源消耗需要一种新的更现代的方法。
使用智能电源优化能耗
物联网设备可以被优化的一种新的更现代化的方式是使用智能电源，该智能电源不仅向设备提供能量，而且还能够测量提供给该设备的电压和电流。智能电源可以看作是电源和数据采集系统的混合体。
Qoitech AB的 OTIi Arc就是其中一种电源。这是一款便携式电源，可用作电流和电压测量单元。它用于为能源配置需要优化的物联网设备供电。它通过USB将收集的数据传输到PC。OTIi Arc也可以通过USB供电。
图1：Qoitech AB公司的OTIi Arc是一款便携式电源，可用作电流和电压测量单元。（图片来源：Qoitech AB）
OTIi Arc可通过其otii软件包进行配置，提供0.5至5.0伏的电压。使用USB端口为Otii Arc供时，最大输出功率可达250毫安（mA）。对于大多数物联网设备来说，这将是绰绰有余的，但对于开发功耗更大的系统的开发人员，可以使用外部7.5伏特到9.0伏特的电源来实现高达2.5安培（A）的电流，并且具有最大峰值电流为5.0 A.Otii Arc 还可以以低至1微安（μA）的电流分辨率以高达4 Ksamples / s的速率进行采样，这对大多数物联网设备来说已经足够了。
使用Otii Arc
待测物联网设备（DUT）可以通过多种方式连接到Otii Arc。在第一种方法中，就像大多数电源一样，有两个香蕉插头用于为设备供电。这使得开发人员可以使用来自Pomona Electronics的12“红色香蕉电缆，用红色Pomona夹具提供电压轨。使用12“黑色波莫纳香蕉电缆和黑色波莫纳气爪来供应地面导轨。这是任何嵌入式系统工程师的工作台的标准设置。
第二种方法使用Otii Arc的14引脚扩展接头，引脚间距为0.100“。该扩展端口具有有用的连接，如用于测量电流的第二个模数转换器（ADC）通道，GPIO引脚以及串行发送和接收引脚信号。
图2：使用几乎每个电源上的标准香蕉插孔连接到Otii Arc。开发人员可以使用12“红色Pomona Electronics香蕉电缆和红色Pomona夹具将正电压轨连接到被测物联网设备。（图片来源：Pomona Electronics）
Qoitech Otii Arc配备了otii软件的标准许可证，该软件是一个可视化工具，与Otii Arc进行连接，以执行电流和电压测量并控制电源的行为。可视化用于分析能耗并确定系统的优化位置和方式。
otii软件通过USB连接电源，可用于启用和禁用电源电压或记录跟踪。跟踪时，开发人员可以看到提供易于导航的带状图类型视图的实时跟踪。开发人员可以在其踪迹中突出显示区域，并提供重要信息，如最小值，最大值和平均电流（图3）。
图3：使用Otii Arc的otii软件进行跟踪时，开发人员可以查看实时跟踪，该跟踪以条形图视图显示，很容易导航。（图片来源：Digi-Key Electronics）
