Quanta energia os soquetes inteligentes consomem?

Vejo muitas tomadas ou plugues Wi-Fi, etc., mas ninguém menciona quanta energia eles consomem. Eles geralmente são conectados ao Wi-Fi constantemente, aguardando comandos. Isso não toma poder? Sei que é provavelmente (espero) menos do que o dispositivo cuja espera estamos tentando reduzir, mas alguém já testou o uso de energia de plugues ou comutadores inteligentes?

Sei que existem muitos tipos diferentes, mas há uma diferença no uso entre imitações de baixo custo e comutadores inteligentes de grandes marcas?

E aqueles que usam controles remotos normais que podem ser usados ​​sem Wi-Fi? Normalmente sinais de RF, também usando alguma quantidade de energia constantemente, certo?

As tomadas Wi-Fi estão com cerca de 1,5-2 Watts de consumo de energia, esse é o WeMo, como mencionado na resposta de Jim, e também alguns outros que eu tentei, como o TP HS110.

As tomadas ZigBee como a da Samsung SmartThings devem consumir menos energia devido ao uso do protocolo ZigBee. De acordo com os fóruns de suporte, são cerca de 0,3 W quando o relé está desligado e 0,6 W quando está ligado. Comunidade SmartThings .

Minhas próprias tomadas antigas, controladas por infravermelho, consomem ainda mais energia que as ZigBee; elas precisam de cerca de 0,7W. De qualquer forma, ainda é menos do que as tomadas Wi-Fi.

No entanto, você pode precisar de um hub para dispositivos ZigBee, que consome toda essa energia economizada. Os dispositivos Wi-Fi podem frequentemente renunciar a esses hubs e podem ser controlados diretamente via App ou Alexa e similares. Portanto, você deve considerar seu caso de uso. Se você quiser apenas controlar remotamente um punhado, use o ZigBee / IR e um controle remoto designado. Se desejar mais, esses soquetes Wi-Fi podem consumir menos energia, afinal.

Para entender melhor o consumo de energia dos plugues inteligentes, vale a pena espiá-los. Para fazer isso, vamos ver alguns designs de referência de plug inteligente.

1. Um da Atmel

   

2. Um da Texas Instruments

   

Como você pode ver, as partes desses dois designs diferentes são iguais.

• Existe uma fonte de alimentação CA / CC que fornece a tensão CC para os sub-circuitos.
• Existe um "cérebro", uma unidade de microcontrolador habilitada para Wi-Fi. O ATSAMW25 e o CC3200.
• Existem alguns hardwares dedicados para medição de energia.
• Um relé para poder mudar as linhas de rede.
• Alguns LEDs de feedback e botões para conectar o plugue localmente.

Basicamente, o consumo de energia do plugue é o consumo total de energia dessas peças. Os principais consumidores são os microcontroladores com Wi-Fi, os relés e acredito que os LEDs consomem mais do que as peças dosadoras. Além disso, a eficiência da fonte de alimentação CA / CC, haverá uma certa perda de energia nesses elementos.

1. Microcontrolador habilitado para Wi-Fi

   Na maioria das vezes, o processador do aplicativo estará no modo de baixa energia, com um consumo de corrente entre μA e mA. O Wi-Fi adicionará um pouco mais de consumo, alguns mA em seu estado ocioso.

   O CC3200, por exemplo, consome 12 mA se o MCU do aplicativo estiver no modo de suspensão (sem suspensão profunda) e o processador de rede estiver no estado conectado inativo. No caso de RX, o consumo aumenta para 56 mA e no caso de TX para 270 mA no máximo. (Tabelas detalhadas na página 32.)

   É claro que esses parâmetros podem variar para diferentes dispositivos de diferentes fabricantes, mas aproximadamente a escala é a mesma.

2. Relés

   Pode haver perdas significativas, dependendo do tipo de relé. Há perda por causa da bobina, chamada potência da bobina. Isso pode ser até centenas de mW ( 10A, 240 VCA, relé de 500 a 700 mW de potência da bobina, mais barato na Farnell ).

   E há perda por causa da resistência de contato (100 mΩ para o relé anterior, e com uma carga de 10 A, ele dissipa um pouco de energia). Os mais caros têm parâmetros melhores, existem outros com resistência de 50 mΩ, por exemplo.

   Estou certo de que os plugues de baixo custo têm relés mais baratos e, portanto, possivelmente consomem um pouco mais.

3. LEDs

   Vale a pena notar o par de mA, mas nada mais.

4. Fonte de alimentação CA / CC

   Isso adicionará uma porcentagem no topo do consumo geral. Os conversores mais baratos provavelmente têm uma eficiência mais baixa, portanto, um plugue barato também consumiria mais nesse caso.

   O comutador Flyback UCC28910 700V do projeto da TI possui uma eficiência típica de 75%, de acordo com a folha de dados (página 30.). Pode haver piores e alguns melhores. Mais uma vez, fornece uma escala aproximada.

Tudo isso pode variar, é claro, mas principalmente esses são os fatores que determinam o consumo do próprio dispositivo. Você pode calcular um consumo de pior caso para o projeto da TI obter um valor W. E, claro, você pode verificar os parâmetros de determinados produtos.

Um representante do WeMo declarou 1,5 Watts para o interruptor de parede em um fórum do WeMo. Eu imagino que a maioria desses interruptores de parede / tomada consome 1-2 watts no modo de espera.

Tópico da Comunidade WeMo

Este vídeo de 2015 mostra um redutor inteligente Aeotec Z-Wave medido em:

• ~ 0,4W ocioso
• ~ 0,6 W ligado, mas totalmente escurecido (sem carga)

Presumo que esses comutadores tenham um consumo de energia semelhante ao de uma tomada / tomada, devido à sua funcionalidade semelhante. As tomadas podem ser um pouco mais baixas, sem necessidade de circuitos de escurecimento.

A pessoa que escreveu este post em 2016 pretende trabalhar para "um líder no desenvolvimento da tecnologia SMPS (Switched Mode Power Supply) por mais de 20 anos" e escreveu:

Hoje, podemos construir uma fonte de carregador / adaptador que tenha <25 mW de consumo em espera e> 82% de eficiência média em toda a faixa de carga. Até o final do ano, esperamos ser ainda melhores que isso. Podemos construir uma fonte de TV de 100W com eficiência de pico próxima a 90% (sem necessidade de ventilador), fator de potência de quase uma unidade e consumo de espera de cerca de 450 mW (necessário para manter o sensor de infravermelho e os componentes relacionados ativados para que você possa ligá-lo ) Não é razoável esperar ver fontes de alimentação com eficiência média> 90% e stand-by quase zero. Toda a noção de que você deve desconectar as coisas para economizar energia está um pouco desatualizada.

Seu comentário sobre o Wi-Fi é um pouco impreciso. Enquanto a maioria dessas tecnologias se comunica sem fio, a maioria não usa 802.11a / b / g / n. Se o fizer, faz usar um grande dreno de energia. Direciono você para este relatório da Agência Internacional de Energia de 2016 . Incluí a Figura 20 do relatório (página 41) abaixo, que fornece uma ampla comparação das tecnologias.

Como você pode ver, existem tecnologias sem fio que usam muito menos energia que o WiFi. De fato, no assunto de atuadores (por exemplo, interruptores de luz), o relatório observa (página 45):

No caso do EnOcean, por exemplo, a energia mecânica de pressionar o botão de um interruptor de luz sem fio é usada para alimentar a comunicação com o gateway.

Obviamente, não há ação mecânica para capturar energia para uma tomada, mas indica quão baixa é a comunicação se ela pode ser alimentada por um leve toque do dedo.

Eu medi vários dispositivos com um ELV Energy Master, que é conhecido por ser bastante preciso.

Estes são os resultados:

    Device          off     on
TP-Link HS110 V2    1,2 W   1,8 W
TP-Link HS110 V3    1,0 W   1,8 W
AVM FritzDect 200   0,5 W   1,3 W

As medições foram feitas depois que os dispositivos foram configurados e totalmente inicializados.

Quando não configurados, os dispositivos TP-Link usavam mais energia. O dispositivo AVM não foi testado desconfigurado.

Como você pode ver, o consumo de energia também depende da versão do hardware de um dispositivo.