Kur kļūdās LoRaWAN ierīču ražotāji un ko maina BatteryCare tehnoloģija

1–2 gadi pret 10–15 gadiem

LoRaWAN ierīču ar bateriju barošanu paradokss

LoRaWAN sākotnēji tika izstrādāta kā tehnoloģija ierīcēm ar īpaši zemu enerģijas patēriņu.

Radiomikroshēmu ražotāju oficiālajās specifikācijās un mārketinga materiālos uzsvērts, ka 10–15 gadu baterijas darbības laiks ir normāls, sagaidāms kalpošanas laiks vienam mezglam, kas darbojas ar litija bateriju.

Ideālos apstākļos tā arī ir:

• ilgi miega periodi (miega režīms),

• reta datu pārraide,

• energoefektīva modulācija,

• nav aktīvas uztveršanas,

• minimālas noplūdes.

No inženiertehniskā viedokļa LoRaWAN pilnībā spēj darboties gadu desmitiem.

Taču tirgus realitāte ir citāda

Daudzas komerciālās LoRaWAN ierīces:

• sabojājas pēc 12–24 mēnešiem,

• prasa regulāru bateriju nomaiņu,

• ziemā darbojas nestabili,

• izraisa masveida pievienošanos (join storm),

• pasliktina tīkla kvalitāti,

• palielina ekspluatācijas izmaksas.

Lietotāji, pašvaldības un uzņēmumi, kas izvērš tīklus ar simtiem vai tūkstošiem ierīču, konstatē, ka iekārtas patiesībā neattaisno standarta solījumus.

Kur tad slēpjas cēlonis?

Paradokss ir tajā, ka problēma nav LoRaWAN kā tehnoloģija. Un arī ne baterijas.

Problēma ir tajā, kā lielākā daļa ražotāju projektē savu ierīču barošanu. 10–15 gadu baterijas darbības laiks ir iespējams tikai tad, ja tiek ievērota šāda koncepcija:

• mazas strāvas → baterija,

• impulsu slodzes → buferis,

• augsta lietderība → DC/DC,

• stabils spriegums → nav atiestatīšanās.

Taču lielākā daļa tirgū esošo ierīču ir veidotas pēc citas loģikas:

• radiomodulis tiek barots tieši no baterijas,

• tiek izmantots LDO stabilizators ar siltuma zudumiem,

• nav enerģijas bufera,

• pasivēšana tiek uzskatīta par „bojājumu“,

• baterija darbojas režīmā, kuram tā nav paredzēta.

Rezultātā ierīces, kurām būtu jākalpo desmit gadu, knapi sasniedz otro darbības gadu.

LoRaWAN ierīču ražotāju kļūdas

Radiomoduļa barošana tieši no baterijas

Lielākā daļa LoRaWAN ierīču baro radiomoduli tieši no Li-SOCl₂ baterijas, lai gan tās ķīmiskais sastāvs ir paredzēts mazām strāvām — 1–3 mA. LoRaWAN pārraidei ar 14 dBm vajadzīgi pīķi līdz 50–58 mA, un tas ir 15–20 reizes vairāk par baterijas nominālo strāvu. Rezultātā:

• spriegums acumirklī krītas
• MCU nonāk pazemināta sprieguma stāvoklī (brownout)
• ierīce atiestatās
• baterijas darbības laiks saīsinās
• pieaug masveida pievienošanās (join storm) risks

Šāda arhitektūra garantēti saīsina ierīces kalpošanas laiku līdz 1–2 gadiem.

LDO izmantošana bez enerģijas bufera

Ražotāji bieži izmanto lineāros stabilizatorus (LDO), jo tie ir vienkārši un lēti. Taču LDO ir divi kritiski trūkumi:

• Zema lietderība, krītoties spriegumam

Starpība 3,6 → 3,0 V tiek zaudēta siltumā. Zudumi sasniedz 30–40 %, un tas paātrina baterijas izlādi.

• Nav bufera pīķa slodzēm

Visi radioimpulsi iet caur bateriju. Tas izraisa:

• pasivēšanas pieaugumu,
• pieejamās jaudas samazināšanos,
• nespēju uzturēt stabilu augšuplīniju,
• baterijas ķīmiskā sastāva degradāciju.

Ierīce praktiski no pirmās dienas darbojas „uz robežas“.

Pasivēšanas un baterijas darba apstākļu nepareiza izpratne

Li-SOCl₂ baterijām ir aizsargājošs pasivēšanas slānis, kas nodrošina īpaši zemu pašizlādi. Tā ir īpašība, nevis defekts. Taču ražotāji:

• mēģina „izlauzties cauri“ pasivēšanai
• izmanto depasivēšanu kā apiešanas paņēmienu
• projektē shēmas, kas no baterijas ņem lielas strāvas
• neparedz EDLC buferi
• ignorē ESR pieaugumu ziemā

Rezultātā baterija darbojas ārpus savas optimālās zonas, režīmā, kuram tā nav paredzēta. Tas noved pie:

• straujas degradācijas,
• atteicēm ziemā,
• atiestatīšanās,
• masveida pievienošanās (join storm),
• priekšlaicīgas ierīces bojāejas.

Tirgus galvenā kļūda ir mēģinājums barot mūsdienīgu LoRaWAN radiomoduli tieši no Li-SOCl₂ elementa bez bufera un bez DC/DC pārveidotāja. Šāda arhitektūra tehniski nav savienojama ar LoRaWAN prasībām.

Kāpēc konkurentu ierīces kalpo tikai 1–2 gadus

Pazemināta sprieguma stāvoklis (brownout), atiestatīšanās un nespēja nosūtīt paketi

Konkurentu ierīcēs radiomodulis tiek barots tieši no baterijas. Kad sākas LoRaWAN pārraide:

• SX1276/SX1262 patērē 50–58 mA,
• baterija spēj dot tikai 1–3 mA,
• spriegums strauji krītas,
• MCU nonāk pazemināta sprieguma stāvoklī,
• ierīce atiestatās.

Pēc atiestatīšanās tā mēģina nosūtīt datus vēlreiz un atkal zaudē barošanu. Šis cikls var atkārtoties desmitiem vai simtiem reižu dienā. Tas noved pie:

• nepareizas darbības,
• nekontrolētas baterijas izlādes,
• straujas elementa nolietošanās,
• tālākas radiosakaru pasliktināšanās.

Faktiski ierīce sāk pati sevi „nogalināt“.

Masveida pievienošanās (join storm) un LoRaWAN tīkla piesārņošana

Katra atiestatīšanās izraisa jaunu mēģinājumu pievienoties tīklam (Join Request). Taču ierīce atkal nonāk pazemināta sprieguma stāvoklī, pirms saņem Join Accept. Rezultātā rodas masveida pievienošanās (join storm): nekontrolēta pieprasījumu plūsma ēterā. Tas izraisa:

• kanālu pārslodzi,
• uztveršanas kolīzijas,
• tīkla kvalitātes pasliktināšanos visām tuvumā esošajām ierīcēm,
• vairāk zaudētu ziņojumu,
• mazāku darbības attālumu un zemāku stabilitāti.

Masveida pievienošanās ir viens no postošākajiem scenārijiem LoRaWAN infrastruktūrai. Un ierīces ar nepareizi projektētu barošanu to izraisa automātiski, bez lietotāja līdzdalības.

ESR pieaugums ziemā un paātrināta baterijas degradācija

Temperatūrai pazeminoties, Li-SOCl₂ iekšējā pretestība pieaug:

• x5 pie −20 °C
• x10 pie −40 °C

Tas nozīmē:

• baterija gandrīz pārstāj dot strāvu,
• radiopārraide (TX) kļūst neiespējama,
• dažkārt neiespējama ir pat LoRaWAN uztveršana,
• ierīce pilnībā iekļūst pazemināta sprieguma stāvokļa (brownout) ciklos.

Katrs šāds cikls:

• vēl vairāk izlādē bateriju,
• pastiprina pasivēšanu,
• vēl vairāk palielina ESR,
• paātrina ķīmisko degradāciju.

Galu galā 2400–2700 mAh ietilpība pārvēršas 200–400 mAh izmantojamā ietilpībā, tāpēc ierīce izdzīvo 1–2 gadus, dažkārt mazāk.

Konkurentu ierīces sabojājas nevis tāpēc, ka „LoRaWAN patērē daudz“ vai „baterijas ir sliktas“. Tās iet bojā tāpēc, ka baterija darbojas režīmā, kuram tā fiziski nav paredzēta, un radiomodulis nesaņem stabilu barošanu. Rezultāts: pazemināta sprieguma stāvoklis (brownout) → masveida pievienošanās (join storm) → baterijas degradācija → atteice pēc 12–24 mēnešiem.

Tipisku tirgū esošo LoRaWAN ierīču arhitektūra: baterija (Li-SOCl₂) → lineārais stabilizators (LDO) → mikrokontrolleris (MCU) un radiomodulis (SX1272/76)

Kāpēc nomaināma baterija ir šķietams risinājums

Baterijas nomaiņa izmaksā vairāk nekā pati ierīce

Reālos apstākļos baterijas nomaiņa ietver:

• tehniķa izbraukumu,
• piekļuvi objektam,
• korpusa atvēršanu,
• jaunas baterijas uzstādīšanu,
• korpusa aizvēršanu,
• sakaru pārbaudi un atkārtotu nodošanu ekspluatācijā.

Šāda operācija bieži maksā 40–100 % no visas ierīces cenas. Projektos ar simtiem vai tūkstošiem sensoru tas pārvēršas milzīgās ekspluatācijas izmaksās.

Baterijas nomaiņa nenovērš ātrās izlādes cēloni

„Baterija ātri izlādējas → padarīsim to nomaināmu.“

Taču problēma nav baterijā. Problēma ir tajā, ka:

• radiomodulis tiek barots tieši no Li-SOCl₂,
• nav enerģijas bufera (EDLC),
• tiek izmantots LDO stabilizators ar siltuma zudumiem,
• baterija darbojas ar pīķa strāvām, kas desmitiem reižu pārsniedz normu.

Citiem vārdiem, baterija šādās ierīcēs jau no paša sākuma strādā apstākļos, kas nav savienojami ar tās ķīmisko sastāvu. Tās nomaiņa vienkārši no jauna iedarbina to pašu postošo ciklu.

Nomaināmas baterijas paātrina tīkla degradāciju

Pēc baterijas nomaiņas ierīce:

• no jauna pievienojas tīklam,
• līdz kalibrēšanai var darboties nestabili,
• dažkārt nonāk atkārtotā atiestatīšanās ciklā pazemināta sprieguma (brownout) dēļ,
• ģenerē liekas pievienošanās (join) paketes.

Lielos tīklos tas var izraisīt:

• lokālu kanālu pārslodzi,
• tīkla kvalitātes pazemināšanos,
• citu mezglu ziņojumu zudumu.

Tātad nomaināma baterija ir arī tīkla nestabilitātes avots.

Cikliska atiestatīšanās ik pēc 2,35 s, ieslēdzoties raidītājam: barošanas spriegums nokrītas līdz 2,2 V un iedarbina BOR. Cēlonis ir lineārais stabilizators: sprieguma kritums uz tā pārraides laikā pazemina MCU spriegumu līdz BOR slieksnim.

Nomaināma baterija grauj pašu IoT ideju

LoRaWAN tika iecerēta kā tehnoloģija:

• bez apkopes,
• bez izbraukumiem uz objektiem,
• bez bateriju nomaiņas,
• ar 10–15 gadu baterijas darbības laiku.

Ja ierīcei vajadzīga regulāra apkope, tā faktiski nav IoT ierīce, bet terminālis, kam nepieciešams ikgadējs apkopes cikls.

Lēti ražotājam, dārgi klientam

Ražotājam nomaināma baterija ir:

• vienkārši,
• lēti,
• ātri.

Taču klientam tā nozīmē:

• ikgadējas izmaksas,
• ekspluatācijas sarežģītību,
• bateriju loģistiku,
• personāla braucienus uz objektiem,
• cilvēciskās kļūdas risku,
• prognozējamības trūkumu.

Tas ir klasisks gadījums, kad ietaupījums ražošanā pārvēršas lielās izmaksās visā sistēmas dzīves ciklā.

Nomaināma baterija neatrisina galveno problēmu — nepareizu barošanas arhitektūru. Kamēr strāvas pīķi iet caur bateriju, ierīce sabojāsies 1–2 gadu laikā neatkarīgi no tā, vai elementu var nomainīt.

BatteryCare tehnoloģija

BatteryCare tehnoloģija ir inženiertehniski izstrādāta barošanas arhitektūra, kas novērš LoRaWAN ierīču agrīnas degradācijas pamatcēloņus. Tās pamatā ir baterijas un impulsu barošanas avota funkciju nodalīšana, augstas lietderības DC/DC pārveidotājs un barošanas vadība mikrokontrollera līmenī.

Mazo un impulsu strāvu nodalīšana

OrionM2M ierīcēs baterija nekad nedod lielas strāvas. Tās vienīgais uzdevums ir nodrošināt vienmērīgu mazu strāvu 1–3 mA, kas atbilst Li-SOCl₂ ķīmiskā sastāva dabiskajam darba režīmam. Barošanas arhitektūra izskatās šādi:

• Baterija → darbojas stabilā mazas strāvas režīmā
• EDLC (superkondensators) → nodrošina visus pīķus no 40 līdz 150 mA
• Radiomodulis tiek barots bez sprieguma kritumiem pat temperatūrā zem nulles

Tas pilnībā novērš sprieguma kritumus, atiestatīšanos un baterijas priekšlaicīgu degradāciju.

Augstas lietderības DC/DC pārveidotājs ar strāvas vadību

BatteryCare izmanto TPS6274x saimes impulsu stabilizatoru, kas:

• nodrošina lietderību līdz 94 %,
• salīdzinājumā ar LDO samazina siltuma zudumus gandrīz līdz nullei,
• ierobežo EDLC uzlādes strāvu līdz drošam līmenim,
• atkarībā no darba režīma nodrošina stabilu spriegumu 1,8–3,3 V.

Galvenā atšķirība:

• baterija NEBARO radiomoduli TX laikā
• baterija tikai uzlādē EDLC ar mazu strāvu
• EDLC uzņemas visu pīķi

Tas novērš pašu pazemināta sprieguma stāvokļa (brownout) ciklu cēloni.

Vadāma barošana un aizsardzība pret pasivēšanu

Mikrokontrolleris vada barošanas līmeni, izmantojot VSEL:

• 1,8 V: dziļais miegs
• 2,3–2,5 V: mērījumi, sensori
• 3,0–3,3 V: LoRaWAN pārraide

Ko tas dod:

• minimāls vidējais patēriņš,
• nav siltuma zudumu,
• prognozējama darbība pie −40 °C,
• baterija vienmēr darbojas savā optimālajā zonā,
• pasivēšana kļūst par priekšrocību, nevis problēmu.

Rezultātā ierīces:

• gadiem ilgi darbojas stabili,
• neprasa depasivēšanu,
• nerada masveida pievienošanos (join storm),
• priekšlaicīgi nedegradējas.

BatteryCare ir vienīgā arhitektūra, kas pilnībā izolē bateriju no impulsu slodzēm. Tieši tas LoRaWAN ierīcēm nodrošina reālu 10–15 gadu baterijas darbības laiku.

Bufera kondensatora vienreizēja uzlāde pirmajā ieslēgšanas reizē. Pīķa strāva 4,75 mA

Kāpēc „EDLC paralēli baterijai“ ir kļūda

Kad tirgus sāka apzināties, ka Li-SOCl₂ baterijas slikti panes radiomoduļa impulsu strāvas, loģisks solis bija pievienot superkondensatoru (EDLC). Daži ražotāji tiešām izvēlējās EDLC ceļu, taču pieļāva kritisku kļūdu: viņi to vienkārši pieslēdza paralēli baterijai. Rezultātā šāda shēma:

• principā neko neatrisina,
• un dažos gadījumos situāciju pat pasliktina.

Baterijai joprojām jāuzlādē EDLC ar pīķa strāvu

Ja superkondensators ir pieslēgts tieši baterijai, tad:

• ierīcei ieslēdzoties vai pēc pārraides tas ir izlādējies,
• tas cenšas pēc iespējas ātrāk uzlādēties līdz baterijas spriegumam,
• uzlādes strāvu ierobežo tikai baterijas un vadu iekšējā pretestība.

Li-SOCl₂ gadījumā tas nozīmē:

• baterijai atkal jādod desmitiem miliampēru,
• atgriežas tas pats impulsu režīms, no kura gribējām izvairīties,
• rodas sprieguma kritumi,
• MCU nonāk pazemināta sprieguma stāvoklī (brownout),
• ierīce atiestatās.

Citiem vārdiem:

It kā esam pievienojuši EDLC, taču pīķa strāva joprojām plūst caur bateriju, tikai tagad nevis TX laikā, bet superkondensatora uzlādes laikā.

No baterijas viedokļa nekas nav kļuvis vieglāk.

Pazemināta sprieguma stāvoklis (brownout) nav izzudis — tas tikai pārbīdīts laikā

Pareizā arhitektūrā EDLC ir:

• jāuzlādējas lēni, ar ierobežotu strāvu,
• un jāizlādējas ātri, atdodot pīķi radiomodulim.

Shēmā „EDLC paralēli baterijai“ notiek pretējais:

• EDLC uzlāde → ātra
• strāva → liela
• baterijas spriegums „krītas“ tieši uzlādes brīdī

Rezultāts:

• ierīce var zaudēt barošanu nevis pārraides laikā,
• bet tūlīt pēc tās vai nākamajā pamošanās reizē,
• un tas padara tās uzvedību vēl mazāk prognozējamu.

Faktiski pazemināta sprieguma stāvoklis netiek novērsts, tas vienkārši tiek pārcelts uz citu darba scenārija punktu.

Superkondensators rada parazītiskus zudumus un noplūdi

EDLC nav ideāls enerģijas uzkrājējs. Tam ir:

• noplūdes strāva,
• pašizlāde,
• atkarība no temperatūras.

Ja tas pieslēgts tieši baterijai, tad:

• baterija pastāvīgi papildina EDLC uzlādi,
• pat tad, kad radiomodulis klusē,
• rodas papildu pastāvīgi zudumi.

Citiem vārdiem:

Tā vietā, lai taupītu bateriju, esam pievienojuši pastāvīgu slēptu izlādes ceļu.

Elementa spriegums iziet ārpus darba diapazona

Ar tiešu paralēlo pieslēgumu: spriegums uz EDLC un baterijas ir vienāds, uzlāde un izlāde rada straujus lēcienus, radiomodulis un MCU var saskarties ar nelineāriem pārejas procesiem.

Ja nav DC/DC un strāvas ierobežotāja:

• spriegums EDLC uzlādes laikā var svārstīties,
• tas izraisa loģikas kļūmes,
• nestabilu radiomoduļa darbību,
• daļēji „nejaušas“ atteices.

Li-SOCl₂ gadījumā šis scenārijs ir vēl postošāks

Li-SOCl₂ piemīt:

• liela enerģijas ietilpība,
• zema pašizlāde,
• taču stingri ierobežots strāvu diapazons.

Ja EDLC pieslēdz paralēli bez strāvas ierobežošanas:

• bateriju pastāvīgi „rausta“ uzlādes impulsi,
• pasivēšana uzvedas nestabili,
• ESR pieaug,
• ietilpība samazinās vēl ātrāk.

Citiem vārdiem:

Mēģinot „uzlabot“ barošanu ar paralēli pieslēgtu EDLC, šādas ierīces patiesībā paātrina baterijas bojāeju.

Masveida pievienošanās (join storm) nepazūd

Mūsu galvenais mērķis ir atbrīvoties no masveida pievienošanās un atiestatīšanās. Ja EDLC darbojas nepareizi:

• ierīce joprojām periodiski zaudē barošanu,
• tā joprojām nespēj pabeigt pievienošanās procedūru,
• tā joprojām pārpludina tīklu ar bezgalīgiem Join Request pieprasījumiem.

Tātad no LoRaWAN tīkla viedokļa:

• ierīce ar EDLC paralēli baterijai uzvedas gandrīz tikpat slikti kā ierīce bez EDLC,
• tīkla operatoram un klientam atšķirības nav: tīkls ir piesārņots, un ierīce ir nestabila.

Kā tas patiešām jādara

Pareizā arhitektūra:

• baterija → caur DC/DC ar strāvas ierobežojumu → uzlādē EDLC ar mazām strāvām,
• EDLC → lokāls buferis, kas nodrošina visus TX/RX impulsus,
• radiomodulis un MCU tiek baroti no stabilizēta sprieguma, nevis tieši no baterijas.

Šajā gadījumā:

• baterija nekad nesaskaras ar 40–150 mA pīķiem,
• EDLC to tieši neizlādē,
• nav strauju sprieguma kritumu,
• nav pazemināta sprieguma stāvokļa (brownout),
• nav masveida pievienošanās (join storm),
• baterija kalpo 10–15 gadus, kā paredzēts.

Ar EDLC pievienošanu vien nepietiek. Ja superkondensators ir pieslēgts paralēli baterijai bez strāvas ierobežošanas un bez DC/DC, tas problēmu neatrisina, bet tikai pārceļ to citur un paātrina Li-SOCl₂ degradāciju.

BatteryCare barošanas arhitektūra: baterija (Li-SOCl₂) → TPS62740 → rezistors → EDLC → mikrokontrolleris (MCU) un radiomodulis (SX1272/76); MCU vada TPS62740 pa VSEL līniju

OrionM2M barošanas arhitektūra ar BatteryCare tehnoloģiju

Reāls 10–15 gadu baterijas darbības laiks

BatteryCare tehnoloģija ļauj OrionM2M LoRaWAN ierīcēm darboties gadu desmitiem nevis „uzlabotu bateriju“, bet pareizi projektētas barošanas arhitektūras dēļ, kurā katrs komponents pilda savu optimālo lomu. Reālu ilgmūžību nodrošina trīs faktoru kombinācija:

• baterija nav pakļauta impulsu slodzēm,
• radiomodulis darbojas ar stabilu barošanu,
• enerģijas zudumi ir samazināti līdz minimumam.

Bez sprieguma kritumiem, bez atiestatīšanās

Ierīce nenonāk pazemināta sprieguma stāvoklī (brownout), jo:

• pīķa strāvas vienmēr nāk no EDLC,
• baterija saskaras tikai ar vienmērīgām mazām strāvām,
• DC/DC uztur stabilu spriegumu,
• MCU un radiomodulis tiek baroti kontrolētā diapazonā 1,8–3,3 V.

Ko tas dod:

• stabila augšuplīnija,
• prognozējama darbība jebkurā temperatūrā,
• nav masveida pievienošanās (join storm),
• nav ciklisku pārstartēšanos.

Ja ierīce neatiestatās, tā netērē savu bateriju.

Minimāls patēriņš, pateicoties barošanas vadībai

Vidējais enerģijas patēriņš ir reāla baterijas darbības laika atslēga. BatteryCare nodrošina:

• 1,8 V barošanu dziļajā miegā (mazāks MCU patēriņš)
• pazeminātu spriegumu sensoriem (optimizācija bez precizitātes zuduma)
• 3,0–3,3 V tikai pārraides brīdī (kad tas patiešām vajadzīgs)
• DC/DC lietderību līdz 94 % (minimāli siltuma zudumi: enerģija tiek izmantota lietderīgam darbam, nevis korpusa sildīšanai)

Šie efekti summējas un vairākkārt palielina kalpošanas laiku.

Baterija 100 % laika darbojas optimālajā režīmā

Pats svarīgākais: Li-SOCl₂ baterija uzvedas tā, it kā tā barotu mikrokontrolleri bez radiomoduļa: ar vienmērīgu, mazu, stabilu strāvu 1–3 mA. Baterija:

• nedod 50–150 mA,
• neizlādējas impulsu režīmos,
• nepieļauj sprieguma kritumus,
• nesagrauj savu pasivēšanas slāni,
• nepaātrina ESR pieaugumu.

Šādos apstākļos baterijas:

• darbojas tāpat kā uzskaites ierīcēs,
• saglabā ietilpību gadu desmitiem,
• zaudē mazāk nekā 1 % gadā,
• neprasa apkopi.

Citiem vārdiem, baterijas ražotāja paredzētais kalpošanas laiks (10–15 gadi) beidzot tiek pilnībā realizēts.

BatteryCare ir nevis „optimizācija“, bet fundamentālā konflikta starp Li-SOCl₂ baterijām un LoRaWAN radiomoduli novēršana.

Kad baterija vairs nesaskaras ar impulsu strāvām, ierīces stabili darbojas 10–15 gadus bez apkopes pat pie −40 °C.

Papildu efekts: nulles ekspluatācijas izmaksas

Ilgmūžība nav tikai enerģijas, bet arī ekonomikas jautājums:

• nav bateriju nomaiņas,
• nav izbraukumu uz objektiem,
• nav demontāžas,
• nav atkārtotas nodošanas ekspluatācijā,
• nav tīkla atteiču,
• nav LoRaWAN infrastruktūras degradācijas.

Šādu ierīču kopējās īpašumtiesību izmaksas (TCO) ir 3–7 reizes zemākas nekā konkurentu ierīcēm.

Pārraides palielināts fragments. Maksimālā baterijas strāva: 0,647 µA. Ar zilu apli atzīmēta pati pārraide, ar bultiņu — RX logu atvēršanās.

Secinājums

Tas, ka daudzas LoRaWAN ierīces kalpo tikai 1–2 gadus, nav saistīts ne ar bateriju kvalitāti, ne ar standarta īpatnībām, ne ar ekspluatācijas kļūdām. Problēmas sakne ir nepareiza barošanas arhitektūra, kurā Li-SOCl₂ baterija ir spiesta darboties impulsu režīmos, kuriem tā fiziski nav paredzēta. Tieši tas izraisa sprieguma kritumus, atiestatīšanos, masveida pievienošanos (join storm), strauju ESR pieaugumu un priekšlaicīgu degradāciju. BatteryCare tehnoloģija novērš šo konfliktu shēmas projektēšanas līmenī. Baterija darbojas tikai mazo strāvu zonā, EDLC uzņemas visus impulsus, un augstas lietderības DC/DC pārveidotājs nodrošina stabilu barošanu radiomodulim un mikrokontrollerim. Šī pieeja novērš pazemināta sprieguma stāvokli (brownout), nepieļauj masveida pievienošanos, saglabā baterijas ķīmisko sastāvu un nodrošina prognozējamu ierīces darbību pat pie −40 °C.

Rezultāts ir LoRaWAN ierīce, kas patiešām pilda standarta solījumus: 10–15 gadu baterijas darbības laiks bez apkopes, bez bateriju nomaiņas, bez atteicēm un bez slēptām ekspluatācijas izmaksām. BatteryCare nav klasiskās shēmas uzlabojums, bet jauna barošanas arhitektūra, kas atjauno LoRaWAN patieso mērķi: radīt uzticamas, stabilas un patiesi pašpietiekamas ierīces ar bateriju barošanu.