Работающие от батарейки устройства имеют нюансы в Z-Wave сети, потому что они в основном находятся в спящем состоянии, для экономии энергии и не могут быть достигнуты контроллером в этом состоянии.

Работающее от батареи устройство имеет два состояния:

• Они проснулись и могут связываться с другими устройствами сети

• Они спят и не общаются вообще. Для других контроллеров они могут являться не существующими или поврежденными

Для того чтобы обеспечить связь с таким устройством, в сети всегда активный статический контроллер должен поддерживать очереди ожидания, где все команды, которые направляются в адрес спящего устройства, сохраняются. Когда такое устройство просыпается, оно информирует контроллер и "пустой почтовый ящик". На данный момент батарейное устройство, просыпаясь, посылает так называемый WAKEUP_NOTIFICATION к контроллеру и бодрствует.

WAKEUP_NOTIFICATION указывает контроллеру, что теперь устройство прослушивает команды. После отсылки всех команд контроллер отправит последнюю команду "NO_MORE_INFO", чтобы указать батарейному устройству, что он может вернуться в спящий режим.

Если батарейное устройство не получает "NO_MORE_INFO", то оно вернется в спящий режим по истечении определенного времени.  

Работа с батарейным устройством требует как минимум один статический и сетевой контроллер, работающий в сети для хранения команд спящим батарейным устройствам.

При местном воздействии на батарейное устройство, такое, как нажатие кнопки, устройство сразу же просыпается, выдавая команду в соответствии с этим действием. Каждое батарейное устройство должно иметь определенное воздействие на местном уровне, при котором оно просыпается.

Рисунок 4.9: Пример настройки интервала пробуждения

Большинство батарейных устройств имеют встроенный таймер, который периодически будит устройства для проверки очереди команд. Максимальное время сна может быть настроено. Типичный интервал может быть настроен через пользовательский интерфейс контроллера между 30 секунд и днем. Любое изменение времени пробуждения, как люба другая команда, отправляется на батарейное устройство после следующего пробуждения.

Определенные устройства ограничивают интервал пробуждения максимумом и минимальным значением. К сожалению, не определено, как устройство должно реагировать, если сконфигурировано запрещенное интервальное значение.

Поэтому класс команды пробуждения был расширен, чтобы производитель объявил минимальное и максимальное время пробуждения во время настройки. Если используются эти новые классы команды, неправильная настройка невозможна. Тем не менее, это ценно для обозначения производителем в руководстве для получения дополнительной информации.

Чтобы разрешить начальную конфигурацию устройства, после включения каждое батарейное устройство должно бодрствовать в течение определенного времени, которое может варьироваться в зависимости от ситуации от 20 секунд до нескольких минут.

В таблице 4.1 обобщены различные состояний батарейных устройств и условия для изменения статуса.

Состояние	Бодрствование	Сон
Включение	Сразу после включения	Переход в сон через несколько минут после включения
Регулярно	Просыпается в предопределенные интервалы времени, для отсылки сообщений о своем состоянии	Переходит в сон в течении нескольких секунд после после просыпания
Локальное управление устройством	Просыпается при каждом локальном отправлении	Сразу же после завершения действия

Таблица 4.1: Условия изменения состояния батарейных устройств

Ситуация пробуждения / ожидания может вызывать некоторые сбои или неясные условия.

4.3.1 Типичные отказы при включении в сеть

Существует общий подход к включению нескольких устройств друг за другом. Однако, может случиться, что батарейное устройство может спать, когда контроллер хочет Включить его. Контроллер не будет "видеть" устройство и придет к выводу, что устройство не существует, либо мертво.

Устройства с батарейным питанием, как правило, просыпаются после определенного интервала времени, но это может произойти после нескольких часов или дней.

Поэтому его рекомендуется настроить сразу после включения или разбудить вручную позже для конфигурации. В случае ручного пробуждения может случиться, что устройство возвратится в спящий режим сразу после пробуждения, если никакой дополнительной информации не получено от статического контроллера.

Вполне возможно, что устройство, проснувшись, не знает, куда отправить информацию. Это происходит, если устройство не было настроено после включения и не знает идентификатор узла статического контроллера, который держит команды очереди ожидания.

Поэтому рекомендуется настроить батарейные устройства сразу после включения и в первую очередь иметь включенный статический контроллер. Только в этом случае статический контроллер имеет возможность правильно настроить батарейное устройство.

Некоторые устройства будут бодрствовать только при первом включении и сразу уйдут в спящий режим после добавления. Это не принято стандартом, но старая модель может вести себя так. Если устройство питается от аккумуляторов и включается в сеть позже, это может привести к ошибке, поскольку батарейное устройство не будет бодрствовать достаточно долго, после включения, для правильного конфигурирования.

Поэтому рекомендуется следовать следующим правилам: при включении батарейного устройства в Z-Wave сети:

1. Включите каждое батарейное устройство сразу после вставки батареи в первый раз. Убедитесь в том, что настроен разумный интервал пробуждения, прежде чем устройство перейдет в состояние сна

2. В случае, если необходима дальнейшая настройка работы, сделайте маленький интервал пробуждения, но потом убедитесь, что установлен энергосберегающий режим, после окончательной настройки.

3. Не обрабатывайте в пакетном режиме включение и конфигурацию впоследствии и не освобождайте любое время после включения, чтобы сконфигурировать устройство.

4. Разумный период времени пробуждения является компромиссом между двумя целями:

a. Очень долгий интервал пробуждения будет экономить заряд мощности, но может создать проблемы в случае реорганизации сети. Статический контроллер не сможет услышать аккумуляторное устройство во время реорганизации, и появится угроза неработающего устройства.

b. Очень короткое время пробуждения помогает контроллеру отслеживать устройства, но сокращает время работы батареи.

5. Интервал пробуждения должен быть настроен между разрешенными границами. Обратитесь к руководству производителя при установке границы.

4.3.2 Максимизация времени жизни батареи

Срок службы аккумулятора является критическим вопросом в питании устройств от батареи.

Ниже представлена некоторая оценочная информация:

• обычная щелочная батарейка (ААА) имеет приблизительную энергоемкость 1000 мАч. Обычный батарейный датчик имеет 2 таких батарейки.

• Z-Wave модуль класса 300 потребляет 2,5 мkА в спящем состоянии и 21 мА в режиме пробуждения. Во время передачи пакетов требуется около 36 мА. Таблица 4.2 показывает текущую потребность одного поколения чипов при соответствующих условиях.

• Дополнительный заряд батареи можно использовать для устройств, имеющих функциональные возможности, такие, как инфракрасный датчик или перемещение термостата клапана. Потребляемая мощность колеблется от устройства к устройству и, как правило, только часть мощности используется для электроники. В следующей оценке этой частью использования следует пренебрегать.

Поколение чипа	Сон (mkA)	Передача (mA)	Прием (mA)
100	31	25	21
200 (с 2005 г)	2,5	36	21
300 (с 2007 г)	2,5	36	21
400 (с 2009 г)	1	23	21

Таблица 4.2 Мощность потребления разных поколений чипов

Если датчик находится в активном режиме приема постоянно, его батарея разрядится после 1000 мАч / 21 мА = 47 часов = 2 дня!

Поэтому обязателен перевод таких устройства в спящий режим. Максимальный срок службы батареи в постоянном состоянии сна в принимаемой конфигурации составляет 1000 мАч/ 0,0025 мА = 400 000 часов = 16,666 дней = 45 лет. За это время даже щелочные батарейки разрядятся за счет тока саморазряда. 

Если батарейное устройство не вернулось в спящий режим сразу после пробуждения и обмена в очереди команд из сообщений, устройство будет находиться в режиме прослушивания в течение приблизительно одной минуты. Время передачи примерно равно 1% времени приема, предполагается в соответствии с регулированием Z-Wave радио стандартом. Программируемый интервал пробуждения определяет, как долго будут разряжаться батареи. 

Интервал пробуждения	Продолжительность работы батареи
120 сек	4 дня
1800 сек = 30 мин	118 дней
24 часа	2439 дней

Таблица 4.3: Срок службы батареи в зависимости от интервала пробуждения

Срок службы батареи из 118 дней (при игнорировании всех локальных операций как мигание светодиода, перемещение двигателя и т.д.) по-прежнему неприемлем.

Следовательно, надо определить статический контроллер в сети управления устройств с батарейным питанием и сократить время пробуждения.

Если статический контроллер запрограммирован таким образом, что он пошлет каждое устройство обратно в режим ожидания сразу после пробуждения и очистки почтового ящика, время жизни аккумуляторов резко возрастет.

При обычных интервалах пробуждения и условии, что 50% времени пробуждения используется для передачи сигналов от батарейного устройства к контроллеру с общим временем связи 50 мс, Таблица 4.4 показывает результирующий срок службы батареи.

Интервал просыпания Жизнь батареи 120 секунд 4 дня 1800 с екунд = 30 Минут (обычно) 118 дней 24 ч аса 2439 дней 

Интервал пробуждения	Продолжительность работы батареи
120 сек	59 дней
1800 сек = 30 мин	850 дней
24 часа	12400 дней

Таблица 4.4: Срок службы батареи в зависимости от интервала пробуждения 

Эти цифры действительны только при условии, что никакой дополнительной энергии не тратится для функциональности с батарейным питанием устройства, например, поворотный клапан тепла при измерении некоторых параметров среды.

Если предположить, что 50% общего потребления энергии тратится на эти функции, в результате срок службы аккумулятора находится в окрестности 1 год, что подтверждается значениями из руководств поставщиков для типичного батарейного устройства.

Однако, для достижения этих значений наличие статического контроллера обязательно для управления батарейным устройством. В сети с только портативным контроллером жизнь батарейного устройства будет сокращаться. В этом случае следует применять значения таблицы 4.3. Эти оценки применимы только для батарейных Slave-устройств. Портативные контроллеры, с батарейным питанием, также, будут всегда в спящем режиме, только нажатие кнопки пробуждает их. Таким образом, время автономной работы этих устройств полностью зависит от схемы их использования и, как правило, достигает 2 ... 3 лет.

• Назад
• Вперёд