智能插座自身消耗多少电量?

物联网 能量消耗 智能插头
2021-06-15 22:30:30

我看到很多 Wi-Fi 插座或插头等,但没有人提到它们自己消耗了多少电量。它们通常会持续连接到 Wi-Fi,等待命令。这不夺权吗?我知道它可能(希望)比我们试图减少待机的设备少,但是有没有人测试过智能插头或开关的电源使用情况?

我知道有很多不同的类型,但是低成本仿冒品和大品牌智能开关在使用上有区别吗?

那些使用无需 Wi-Fi 即可使用的普通遥控器呢?通常是 RF 信号,也经常使用一些功率,对吗?

4个回答

Wi-Fi 插座的功耗约为 1.5-2 瓦,这就是 Jim 的回答中提到的 WeMo,以及我尝试过的其他一些插座,例如 TP HS110。

由于 ZigBee 协议的使用,像三星 SmartThings 这样的 ZigBee 插座应该使用更少的功率。根据他们的支持论坛,继电器关闭时约为 0.3W,继电器开启时约为 0.6W。SmartThings 社区

我自己的旧红外控制插座比 ZigBee 插座消耗更多功率,它们需要大约 0.7W。无论如何,这仍然少于 Wi-Fi 插座。

但是,您可能需要一个用于 ZigBee 设备的集线器,它会耗尽所有节省的电量。Wi-Fi 设备通常可以放弃此类集线器,可以通过 App 或 Alexa 等直接控制。因此,您应该考虑您的用例。如果您只想远程控制少数几个,您可以使用 ZigBee/IR 和指定的遥控器,如果您想要更多,那么这些 Wi-Fi 插座毕竟可能会更省电。

为了更好地了解智能插头的功耗,值得一看。为此,让我们看看一些智能插头参考设计。

  1. 来自爱特梅尔的一款

    在此处输入图片说明

  2. 一个来自德州仪器

    在此处输入图片说明

正如您所看到的,这两种不同设计的部件完全相同。

  • 有一个交流/直流电源为子电路提供直流电压。
  • 有一个“大脑”,一个支持 Wi-Fi 的微控制器单元。ATSAMW25 和 CC3200。
  • 有一些用于功率测量的专用硬件。
  • 能够切换电源线的继电器。
  • 一些反馈 LED 和按钮用于本地连接插头。

基本上插头本身的功耗就是这些部分的总功耗。主要消费者是支持 Wi-Fi 的微控制器、继电器,我相信 LED 比计量部件消耗更多。最重要的是交流/直流电源的效率,这些元件会有一定的功率损耗。

  1. 支持 Wi-Fi 的微控制器

    大多数情况下,应用处理器将处于低功耗模式,电流消耗在 μA 和 mA 之间。Wi-Fi 会增加一些消耗,在空闲状态下会增加几毫安。

    例如,如果应用 MCU 处于睡眠模式(非深度睡眠)并且网络处理器处于空闲连接状态,则CC3200消耗 12 mA。在 RX 的情况下,消耗上升到 56 mA,在 TX 的情况下,最大上升到 270 mA。(第 32 页上的详细表格。)

    当然,对于不同制造商的不同设备,这些参数可能会有所不同,但大致规模是相同的。

  2. 继电器

    根据继电器类型的不同,可能会出现显着的损耗。由于线圈存在损耗,称为线圈功率。这甚至可以达到数百 mW(10A、240 VAC 继电器 500 - 700 mW 线圈功率,在 Farnell 上最便宜)。

    并且由于接触电阻而存在损耗(之前的继电器为 100 mΩ,在 10 A 负载下会消耗一些功率)。更贵的有更好的参数,例如有 50 mΩ 电阻的。

    我确信低成本的仿冒插头具有更便宜的继电器,因此可能消耗更多。

  3. 发光二极管

    值得注意的是这对毫安,仅此而已。

  4. 交直流电源

    这将在总消费的基础上增加一个百分比。便宜的转换器可能效率较低,因此在这种情况下,便宜的插头也会消耗更多。

    根据数据表(第 30 页),来自 TI 设计UCC28910 700V 反激式开关的典型效率为 75%。可能有更糟的,也可能有更好的。它再次给出了一个粗略的尺度。


当然,所有这些都可能有所不同,但主要是这些因素决定了设备本身的消耗。您可以计算 TI 设计的最坏情况消耗以获得 W 值。当然,您可以检查某些产品的参数。

WeMo 代表在 WeMo 论坛上称他们的墙壁开关为 1.5 瓦。我想大多数这些墙壁/插座开关在待机时会消耗 1-2 瓦特。

WeMo 社区主题

这段2015 年的视频展示了 Aeotec Z-Wave 智能调光器的测量结果:

  • ~0.4W 闲置
  • ~0.6W 开启但完全变暗(无负载)

鉴于它们的功能相似,我假设这些开关的用电量与插座/插座相似。鉴于不需要调光电路,插座可能会略低。

2016 年这篇文章的人声称为“开关电源 (SMPS) 技术开发的领导者工作了 20 多年”,并写道:

今天,我们可以构建在整个负载范围内具有<25 mW 待机功耗和 >82% 平均效率的充电器/适配器电源到今年年底,我们希望能够做得更好。我们可以构建一个 100W 电视电源,其峰值效率接近 90%(无需风扇)、接近统一的功率因数和大约 450 mW 的待机功耗(需要保持 IR 传感器和相关组件通电,以便您可以打开它) )。期望看到平均效率 >90% 和接近零待机的电源并非不合理。您应该拔掉电源以节省能源的整个观念有点过时了。

您对 Wi-Fi 的评论有点不准确。虽然这些技术中的大多数通过无线方式进行通信,但大多数不使用 802.11a/b/g/n。这样做确实会消耗大量功率。我将您引向国际能源署 2016 年的这份报告我在下面的报告(第 41 页)中包含了图 20,它对这些技术进行了广泛的比较。

比较多种技术的范围、功耗和数据速率

如您所见,有些无线技术的能耗远低于 WiFi。事实上,关于执行器(例如电灯开关)的主题,报告指出(第 45 页):

例如,在 EnOcean 的情况下,按下无线灯开关按钮的机械能用于为与网关的通信供电。

显然,没有机械动作可以为插座捕获能量,但是如果可以通过手指轻轻一按就可以为通信供电,它确实表明通信的功率有多低。