Efektywność energetyczna dla modeli B1, B2, F8, K7, KF1, L5, P2, Q6, Q8, T2, Y6: prąd jałowy, tryby uśpienia, wydajność ładowarki, Energy Star, Ecodesign.

Opublikowano: cze 30, 2022 - 92 Wyświetlenia

Pióro do czytania Energy Star i tryb niskiego poboru mocy w czuwaniu: prąd jałowy, tryby uśpienia i wydajność ładowarki

Odbiorcy: Niniejszy przewodnik jest skierowany do oficerów ds. zrównoważonego rozwoju w dystryktach szkolnych, specjalistów ESG u właścicieli marek oraz kupujących OEM, którzy muszą bronić profilu energetycznego floty piór do czytania. Obejmuje on jedenaście modeli produkcyjnych B1, B2, F8, K7, KF1, L5, P2, Q6, Q8, T2 i Y6 oraz przepisy Energy Star, Ecodesign i California Energy Commission dotyczące małych urządzeń elektronicznych.

Pióro do czytania spędza większość swojego życia w trybie czuwania. Typowe pióro szkolne jest używane od 30 do 90 minut dziennie, a przez pozostałe 23 godziny pozostaje w stanie bezczynności. Oznacza to, że prąd czuwania, a nie pobór podczas aktywnej pracy, dominuje w budżecie energetycznym w całym cyklu życia produktu. Pióro pobierające 800 mikroamperów w trybie czuwania kosztuje około 0,12 USD energii elektrycznej rocznie na sztukację; pióro przy 80 mikroamperach kosztuje 0,012 USD. Pomnóż to przez 5000 piór w programie szkolnym, a różnica wyniesie 600 USD rocznie w kosztach operacyjnych, plus wymierna różnica w śladzie węglowym.

Niniejszy artykuł obejmuje prąd czuwania dla każdego modelu, architekturę trybu uśpienia, wydajność ładowarki, kryteria Energy Star dla małych urządzeń sieciowych, EU Ecodesign, przepisy California Energy Commissioner dotyczące ładowarek bezprzewodowych oraz pomiary terenowe z naszej floty 47 000 piór działających w produkcji.

1. Krajowy przegląd prądu czuwania

Prąd czuwania to prąd zasilania pobierany przez pióro, gdy jest w pełni naładowane, podłączone do sieci Wi-Fi i oczekuje na interakcję użytkownika. Pióro przez większość swojego życia znajduje się w trybie czuwania; nawet „aktywne” pióro w szkole pozostaje w stanie bezczynności pomiędzy stuknięciami, ponieważ quizy słownikowe są wstrzymywane, gdy dziecko myśli. Nasza architektura czuwania ma trzy warstwy: głębokie uśpienie (pióro w szufladzie przez tygodnie), lekkie uśpienie (pióro na biurku między sesjami) oraz aktywne czuwanie (pióro połączone z chmurą i oczekujące na stuknięcie).

Prąd czuwania dla każdego modelu podsumowano w poniższej tabeli. Flagowe modele T2 i Y6 przodują z 32 mikroamperami w głębokim uśpieniu, ponieważ ich układ zarządzania energią obsługuje tryb sprzętowej retencji RTC. Model L5 plasuje się tuż za nimi z 48 mikroamperami. Modele Q6, Q8, K7, KF1 mieszczą się w zakresie 60–80 mikroamperów. Model F8 pobiera 95 mikroamperów, ponieważ musi utrzymywać moduł BLE w stanie gotowości dla połączenia z towarzyszącym urządzeniem audio. Modele podstawowe B1, B2, P2 zostały zaprojektowane z myślą o dłuższym czasie pracy kosztem niższego czuwania i pobierają 180–220 mikroamperów.

Model Głębokie uśpienie Lekkie uśpienie Aktywne czuwanie
B1 220 uA 1,4 mA 4,2 mA
B2 200 uA 1,3 mA 4,0 mA
F8 95 uA 1,1 mA 3,8 mA
K7 80 uA 1,0 mA 3,6 mA
KF1 80 uA 1,0 mA 3,6 mA
L5 48 uA 0,8 mA 2,9 mA
P2 180 uA 1,2 mA 3,9 mA
Q6 70 uA 0,9 mA 3,4 mA
Q8 70 uA 0,9 mA 3,4 mA
T2 32 uA 0,6 mA 2,4 mA
Y6 32 uA 0,6 mA 2,4 mA

1.1 Prąd głębokiego uśpienia według modelu

Flagowe modele T2 i Y6 przodują z 32 uA; model podstawowy B1 jest na końcu z 220 uA. Pióro przy 32 uA utrzymuje ładunek na półce przez ponad 24 miesiące; pióro przy 220 uA traci pełne naładowanie w ciągu 4–6 miesięcy.

Deep-sleep current by model (uA)

2. Architektura trybu uśpienia

Układ zarządzania energią pióra oferuje trzy tryby uśpienia oraz tryb hibernacji. Tryb 0 (głębokie uśpienie) przełącza mikrokontroler aplikacji w stan retencji RTC; moduły BLE i Wi-Fi są wyłączone; zasilane są jedynie RTC oraz obwody detekcji manipulacji. Tryb 1 (lekkie uśpienie) utrzymuje mikrokontroler aplikacji w retencji z bramkowaniem zegara; moduł BLE jest wyłączony, ale moduł Wi-Fi pozostaje w trybie nasłuchu DTIM. Tryb 2 (aktywne czuwanie) utrzymuje mikrokontroler aplikacji z pełnym zegarem, ale z wyłączonym wyświetlaczem i głośnikiem; moduł Wi-Fi jest połączony.

Hibernacja to sprzętowa blokada, która utrzymuje pióro w stanie bliskim zeru poboru prądu, aż do wybudzenia przez naciśnięcie przycisku lub podłączenie USB-C. Hibernacja pobiera mniej niż 1 mikroamper i jest stosowana podczas długotrwałego przechowywania przed wysyłką. Przejścia między trybami są zarządzane przez firmware zarządzania energią, który monitoruje aktywność użytkownika, napięcie akumulatora oraz połączenie Wi-Fi.

Wskazówka dla kupującego: Oceniając czytnik pod kątem energooszczędności, zapytaj o prąd w trybie głębokiego uśpienia i czas wybudzenia. Pióro z prądem 200 mikroamperów w trybie głębokiego uśpienia rozładuje w pełni naładowany akumulator w 4–6 miesięcy; pióro z prądem 32 mikroamperów wytrwa 24+ miesiące na jednym ładowaniu.

3. Sprawność ładowarki i USB-C PD

Każdy czytnik od generacji F8 ładuje się przez USB-C. Modele B1, B2 i P2 przyjmują 5 V przy 1 A (5 W); modele F8, K7, KF1, Q6, Q8 przyjmują 5 V przy 2 A lub 9 V przy 1,5 A (10–15 W z USB-C PD); modele L5, T2, Y6 przyjmują 5 V przy 3 A lub 9 V przy 2 A lub 12 V przy 1,5 A (18 W PD). Sterownik ładowarki to konstrukcja impulsowa o sprawności 92–94% przy typowym obciążeniu. Pobór mocy bez obciążenia wynosi poniżej 30 mW, poniżej limitu 50 mW w trybie czuwania dla zewnętrznych zasilaczy określonego w unijnym rozporządzeniu Ecodesign 2017.

Negocjacja USB-C PD pozwala pióru wybrać optymalne napięcie dla danej chemii akumulatora. Ogniwa Li-poly w modelach B1, B2, F8, K7, KF1, P2 ładują się do 4,2 V; ogniwa Li-ion w modelach L5, Q6, Q8, T2, Y6 ładują się do 4,2 V (18650) lub 4,35 V (niektóre modele z serii Q). Profil ładowania to CC-CV (stały prąd, stałe napięcie) z odcięciem prądu końcowego na poziomie 5% prądu szybkiego ładowania. Całkowity czas ładowania od 10% do 100% wynosi od 80 minut w P2 do 210 minut w T2.

Model Port ładowania Maks. moc wejściowa Czas ładowania 10-100% Sprawność ładowarki
B1 USB-C 5 W 90 min 92%
B2 USB-C 5 W 100 min 92%
F8 USB-C PD 15 W 70 min 93%
K7 USB-C PD 15 W 80 min 93%
KF1 USB-C PD 15 W 80 min 93%
L5 USB-C PD 18 W 130 min 94%
P2 USB-C 5 W 80 min 92%
Q6 USB-C PD 15 W 90 min 93%
Q8 USB-C PD 15 W 95 min 93%
T2 USB-C PD 18 W 210 min 94%
Y6 USB-C PD 18 W 180 min 94%

4. Kryteria Energy Star dla małych urządzeń sieciowych

Energy Star dla małych urządzeń sieciowych (SNE v2.0) obejmuje produkty z ciągłą łącznością sieciową. Pióra do czytania z synchronizacją w chmurze spełniają definicję SNE; pióra do czytania bez synchronizacji w chmurze są zwolnione. Kryteria definiują trzy stany bezczynności: Stan bezczynności A (pełna łączność sieciowa), Stan bezczynności B (ograniczona łączność sieciowa) i Stan bezczynności C (brak łączności sieciowej). Nasze pióra działają w Stanie bezczynności A, gdy są połączone z Wi-Fi, w Stanie bezczynności B, gdy są rozłączone, ale moduł radiowy jest aktywny, oraz w Stanie bezczynności C w trybie głębokiego uśpienia.

Budżet mocy SNE v2.0 dla Stanu bezczynności A zależy od podłączonych urządzeń i przepustowości sieci. Pojedyncze pióro do czytania w Stanie bezczynności A ma limit SNE wynoszący 4,0 W; nasz zmierzony średni pobór to 0,52 W (pióro pobiera 0,18 W w aktywnym trybie czuwania, asocjacja Wi-Fi pobiera 0,34 W). Limit SNE jest zatem 7,7 razy wyższy niż nasz zmierzony pobór, co daje nam znaczny zapas na dodatkowe funkcje bez utraty kwalifikacji Energy Star.

Stan bezczynności Limit SNE v2.0 Nasz pomiar
Stan bezczynności A (połączone z Wi-Fi) 4,0 W 0,52 W
Stan bezczynności B (moduł radiowy aktywny) 2,0 W 0,24 W
Stan bezczynności C (głębokie uśpienie) 0,5 W 0,04 W

5. Ekoprojekt UE i rozporządzenie w sprawie trybu czuwania

Dyrektywa UE w sprawie ekoprojektu (2009/125/WE) oraz rozporządzenie w sprawie trybu czuwania (1275/2008, wersja skonsolidowana 2023) ustanawiają limity poboru mocy w trybie czuwania dla sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Skonsolidowana wersja z 2023 r. ogranicza pobór mocy w trybie czuwania do 0,5 W dla urządzeń sieciowych i 0,3 W dla urządzeń niesieciowych. Nasze pióra spełniają oba limity; najwyższy pomiar aktywnego trybu czuwania w całym portfolio wynosi 0,18 W dla modelu F8, co jest znacznie poniżej limitu 0,5 W dla urządzeń sieciowych.

Rozporządzenie w sprawie ekoprojektu wymaga również funkcji zarządzania energią, która przełącza urządzenie w tryb czuwania po okresie nieaktywności. Nasze pióra przechodzą w tryb lekkiego uśpienia 60 sekund po ostatniej interakcji użytkownika oraz w tryb głębokiego uśpienia 10 minut później. Czas wybudzenia z głębokiego uśpienia wynosi 0,9 sekundy w modelu L5 oraz 1,2 sekundy w modelu B1. Opóźnienie wybudzenia jest rejestrowane w oprogramowaniu sprzętowym i raportowane w portalu OEM.

6. Przepisy kalifornijskiego komisarza ds. energii dotyczące ładowarek bezprzewodowych

Przepisy kalifornijskiego komisarza ds. energii (CEC) dotyczące ładowarek bezprzewodowych (tytuł 20, sekcja 1605.1) ustanawiają limity poboru mocy w trybie czuwania dla ładowarek bezprzewodowych. Żaden z naszych obecnych modeli nie korzysta z ładowania bezprzewodowego, ale śledzimy te przepisy, ponieważ niektórzy właściciele marek zgłaszali zapotrzebowanie na ładowanie bezprzewodowe jako funkcję przyszłą. Limit CEC wynosi 0,5 W w trybie czuwania dla ładowarki bezprzewodowej; praktycznym wyzwaniem jest to, że cewka indukcyjna zawsze pobiera energię, gdy pióro znajduje się na ładowarce, nawet przy pełnym naładowaniu. Pióro na ładowarce bezprzewodowej przez 8 godzin pobrałoby około 4 Wh wyłącznie w trybie czuwania.

Obecnie nie dodajemy ładowania bezprzewodowego do planu produktowego, ponieważ kara za pobór w trybie czuwania przewyższa korzyść z wygody. Flagowe modele T2 i Y6 z żywotnością baterii 14 h i 11 h nie wymagają ładowania w połowie dnia; modele podstawowe B1 i P2 z czasem pracy 5 h i 4 h są ładowane przez USB-C, ponieważ infrastruktura szkolna obejmuje już gniazda USB-C.

7. Żywotność baterii i budżet energetyczny

Żywotność baterii jest widocznym dla użytkownika następstwem architektury trybu czuwania. Publikowana żywotność baterii dla każdego modelu to czas aktywnego czytania przy pełnym naładowaniu. B1 działa 5,0 godziny, B2 5,5 godziny, F8 4,5 godziny, K7 i KF1 6,0 godzin, L5 8,5 godziny, P2 4,0 godziny, Q6 6,5 godziny, Q8 7,0 godzin, T2 14 godzin, a Y6 11 godzin.

Budżet energetyczny uwzględnia prąd aktywny, prąd w trybie czuwania i prąd w trybie uśpienia w typowym dniu. W przypadku pióra szkolnego używanego 45 minut dziennie i przechowywanego 23 godziny i 15 minut dzienne zużycie jest zdominowane przez tryb czuwania. Flagowy T2 zużywa około 0,42 Wh dziennie; podstawowy B1 zużywa około 1,05 Wh dziennie. W ciągu 180-dniowego roku szkolnego T2 zużywa 76 Wh, a B1 zużywa 189 Wh; różnica wynosi 0,14 USD na pióro rocznie przy średniej cenie energii elektrycznej w USA wynoszącej 0,16 USD/kWh.

8. Wybory technologii baterii

Flota piór wykorzystuje dwa rodzaje chemii baterii. B1, B2, F8, K7, KF1 i P2 używają ogniw torebkowych Li-poly; Q6, Q8, L5, T2 i Y6 używają Li-ion w formacie 14500 (K7, KF1) lub 18650 (T2, Y6). Li-poly ma wyższą gęstość energii na poziomie ogniwa, ale jest bardziej wrażliwa na przechowywanie w wysokiej temperaturze; Li-ion jest bardziej wytrzymała i obsługuje wyższe prędkości rozładowania.

Kompromis ten wyjaśnia różnice w pojemności: Li-poly B1 ma 700 mAh, Li-poly P2 ma 500 mAh, a Li-ion T2 ma 2500 mAh. Ogniwo 18650 jest fizycznie większe niż ogniwo torebkowe o równoważnej pojemności, dlatego T2 i Y6 są nieco cięższe (88 g i 85 g) niż podstawowe B1 i P2 (56 g i 51 g). W przypadku programów szkolnych, gdzie czas pracy jest ważniejszy niż waga, flagowce T2 i Y6 są zwycięzcami pod względem efektywności energetycznej.

9. Pomiary terenowe z działającej floty

Mierzymy prąd w trybie czuwania dla każdej partii produkcyjnej za pomocą 48-godzinnego testu wygrzewania, który cyklicznie przełącza pióro między stanami aktywnym, lekkiego uśpienia i głębokiego uśpienia oraz raportuje średni pobór mocy. Mediana prądu w trybie czuwania w całej flocie 11 modeli w 2025 roku wynosi 76 mikroamperów, w porównaniu z 92 mikroamperami w 2024 roku. Poprawa wynika z migracji na nowszy układ scalony zarządzania energią w flagowych modelach L5, T2 i Y6.

Działająca flota 47 000 piór zużywa szacunkowo 5,6 MWh rocznie w trybie czuwania. Przy średniej cenie energii elektrycznej w USA wynoszącej 0,16 USD/kWh roczny koszt trybu czuwania wynosi około 900 USD w całej flocie; gdyby wszystkie pióra pobierały prąd klasy B1 wynoszący 220 mikroamperów, koszt wyniósłby 2400 USD. 62,5% oszczędności energii jest bezpośrednim następstwem przesunięcia portfolio w kierunku bardziej efektywnych modeli Q6, Q8, L5, T2 i Y6.

10. Plan działań na rzecz efektywności energetycznej do 2030 roku

Plan na 2030 rok obejmuje trzy cele: 20 mikroamperów prądu w trybie głębokiego uśpienia w całym portfolio (obecnie najlepszy 32 µA w T2/Y6, najgorszy 220 µA w B1), 95% sprawności ładowarki we wszystkich modelach USB-C PD (obecnie najlepsza 94%) oraz 12-godzinna żywotność baterii w podstawowym B2 (obecnie 5,5 h). Plan jest corocznie przeglądany i dostosowywany do rewizji ekoprojektu UE na 2030 rok, która jest obecnie w fazie konsultacji.

Największym otwartym pytaniem jest to, czy B1, B2 i P2 przejdą na bardziej efektywny układ scalony zarządzania energią. Obecny układ kosztuje 0,18 USD w BOM; nowszy kandydat kosztuje 0,36 USD i zapewnia 50% redukcję trybu czuwania. Różnica 0,18 USD w BOM kumuluje się na 47 000 piór rocznie, ale przynosi około 0,10 USD oszczędności na energii na pióro rocznie; okres zwrotu wynosi około 1,8 roku. Celujemy w uruchomienie w 2027 roku.

10.1 Żywotność baterii przy aktywnym czytaniu według modelu

Żywotność baterii przy aktywnym czytaniu różni się 3,5-krotnie w całej linii produktów. Dzienny budżet energetyczny jest zdominowany przez tryb czuwania, więc pióro o niskiej liczbie godzin aktywnych może nadal być efektywne flotowo, jeśli jego tryb czuwania jest również niski.

Active reading battery life by model (hours)


FAQ: Pióro do czytania Energy Star i niski pobór mocy w trybie czuwania

Powiązane artykuły

Jeśli Twój program wymaga dossier Energy Star, pakietu zgodności z ekoprojektem lub kalkulatora energii floty, odpowiedz na dowolny e-mail od naszego zespołu, wpisując słowo ENERGY, a wyślemy jednostronicowy raport energetyczny dopasowany do Twojej floty.

Frequently Asked Questions

Jaki jest pobór prądu w trybie czuwania długopisu czytającego?
Prąd w trybie głębokiego uśpienia waha się od 32 mikroamperów w modelach flagowych T2 i Y6 do 220 mikroamperów w modelu podstawowym B1. Pobór w trybie lekkiego uśpienia wynosi od 0,6 mA do 1,4 mA. Aktywne czuwanie z połączoną siecią Wi-Fi pobiera od 2,4 mA do 4,2 mA. Modele flagowe T2 i Y6 osiągają najlepsze wyniki, ponieważ ich układ zarządzania energią obsługuje tryb retencji sprzętowego zegara RTC, który wyłąza mikrokontroler aplikacji, zachowując dokładność kalendarza.
Czy długopisy czytające spełniają kryteria Energy Star dla małych urządzeń sieciowych?
Długopisy z synchronizacją w chmurze spełniają definicję produktu Small Network Equipment zgodnie z SNE v2.0. Limit SNE dla stanu Idle State A (pełna łączność sieciowa) wynosi 4,0 W; nasz średni pomiar w całej flocie to 0,52 W, co daje 7,7-krotny zapas. Dla stanu Idle State B (radio w trybie warm) limit wynosi 2,0 W, a my mierzymy 0,24 W. Dla stanu Idle State C (głębokie uśpienie) limit wynosi 0,5 W, a my mierzymy 0,04 W.
Jak długo trwa ładowanie długopisu czytającego od 10% do 100%?
Czas ładowania zależy od modelu i profilu USB-C PD. Model B1 ładuje się w 90 minut, P2 w 80 minut, F8 w 70 minut, K7 i KF1 w 80 minut, Q6 w 90 minut, Q8 w 95 minut, L5 w 130 minut, T2 w 210 minut, a Y6 w 180 minut. Wszystkie modele wykorzystują ładowanie CC-CV z odcięciem prądu końcowego na poziomie 5% wartości prądu szybkiego ładowania.
Jakie chemie akumulatorów są stosowane w całej linii długopisów czytających?
Modele B1, B2, F8, K7, KF1 i P2 wykorzystują ogniwa Li-poly w formie pouch o pojemnościach od 500 mAh do 800 mAh. Modele Q6, Q8, L5, T2 i Y6 wykorzystują ogniwa Li-ion w formacie 14500 (K7, KF1) lub 18650 (T2, Y6) o pojemnościach od 900 mAh do 2500 mAh. Ogniwo Li-ion 18650 obsługuje wyższe prądy rozładowania i jest bardziej wytrzymałe w warunkach przechowywania w wysokiej temperaturze.
Ile kosztuje energia czuwania w szkolnej flocie 5000 długopisów?
Długopis pobierający 200 mikroamperów w trybie czuwania kosztuje około 0,12 USD rocznie przy średniej cenie energii elektrycznej w USA wynoszącej 0,16 USD/kWh; długopis pobierający 32 mikroampery kosztuje 0,012 USD. W przypadku floty 5000 długopisów różnica wynosi 600 USD rocznie. Portfolio flagowych modeli T2 oszczędza 62,5% energii czuwania w porównaniu z portfolio modeli podstawowych B1, co kumuluje się przez cały okres eksploatacji floty.
Twój koszyk
Ulepsz swoje doświadczenie, pozwalając na cookies. Polityka cookies
Chat on WhatsApp