¿Cuánta potencia consumen los enchufes inteligentes?

Veo muchos enchufes o enchufes Wi-Fi, etc., pero nadie menciona cuánta energía consumen. Por lo general, están conectados a Wi-Fi constantemente, esperando comandos. ¿Esto no toma el poder? Sé que es probable (con suerte) menos que el dispositivo cuyo modo de espera estamos tratando de reducir, pero ¿alguien ha probado el uso de energía de enchufes o interruptores inteligentes?

Sé que hay muchos tipos diferentes, pero ¿hay alguna diferencia en el uso entre imitaciones de bajo costo y conmutadores inteligentes de grandes marcas?

¿Qué pasa con aquellos que usan controles remotos normales que se pueden usar sin Wi-Fi? Por lo general, las señales de RF, que también usan cierta cantidad de energía constantemente, ¿verdad?

Las tomas de Wi-Fi tienen un consumo de energía de aproximadamente 1.5-2 vatios, ese es el WeMo como se menciona en la respuesta de Jim, y también algunos otros que he probado, como el TP HS110.

Los enchufes ZigBee como el de Samsung SmartThings deberían usar menos energía debido al uso del protocolo ZigBee. Según sus foros de soporte, se trata de 0.3W cuando el relé está apagado y 0.6W cuando está encendido. Comunidad SmartThings .

Mis viejos tomacorrientes controlados por infrarrojos consumen aún más energía que los ZigBee, necesitan alrededor de 0.7W. De todos modos, eso es aún menos que las tomas de Wi-Fi.

Sin embargo, es posible que necesite un concentrador para dispositivos ZigBee que use toda esa energía ahorrada. Los dispositivos Wi-Fi a menudo pueden renunciar a dichos centros y pueden controlarse directamente a través de la aplicación o Alexa y similares. Por lo tanto, debe considerar su caso de uso. Si solo desea controlar a distancia un puñado, puede usar ZigBee / IR y un control remoto designado, si desea más, esas tomas de Wi-Fi pueden consumir menos energía después de todo.

Para comprender mejor el consumo de energía de los enchufes inteligentes, vale la pena echarles un vistazo. Para hacerlo, veamos algunos diseños de referencia de enchufes inteligentes.

1. Uno de Atmel

   

2. Uno de Texas Instruments

   

Como puede ver, las partes de estos dos diseños diferentes son bastante iguales.

• Hay una fuente de alimentación de CA / CC que proporciona el voltaje de CC para los subcircuitos.
• Hay un "cerebro", una unidad de microcontrolador con Wi-Fi. El ATSAMW25 y el CC3200.
• Hay algunos hardware dedicado para la medición de potencia.
• Un relé para poder cambiar las líneas de red.
• Algunos LED y botones de retroalimentación para conectar el enchufe localmente.

Básicamente, el consumo de energía del enchufe en sí es el consumo de energía total de estas partes. Los principales consumidores son los microcontroladores habilitados para Wi-Fi, los relés y creo que los LED consumen más que las partes de medición. Además de esto viene la eficiencia de la fuente de alimentación de CA / CC, habrá una cierta cantidad de pérdida de energía en estos elementos.

1. Microcontrolador habilitado para Wi-Fi

   La mayoría de las veces el procesador de la aplicación estará en modo de baja potencia con un consumo de corriente entre μA y mA. El Wi-Fi agregará más consumo, un par de mA en su estado inactivo.

   El CC3200, por ejemplo, consume 12 mA si la aplicación MCU está en modo de Suspensión (no en suspensión profunda) y el Procesador de red está en estado inactivo conectado. En el caso de RX, el consumo aumenta a 56 mA y en el caso de TX a 270 mA como máximo. (Tablas detalladas en la página 32.)

   Por supuesto, estos parámetros pueden variar para diferentes dispositivos de diferentes fabricantes, pero aproximadamente la escala es la misma.

2. Relés

   Puede haber pérdidas significativas según el tipo de relé. Hay pérdida debido a la bobina, llamada potencia de la bobina. Esto puede ser incluso cientos de mW ( 10 A, 240 VCA, relé de 500 - 700 mW de potencia de la bobina, el más barato en Farnell ).

   Y hay pérdida debido a la resistencia de contacto (100 mΩ para el relé anterior, y con una carga de 10 A disipa algo de potencia). Los más caros tienen mejores parámetros, hay unos con resistencia de 50 mΩ, por ejemplo.

   Estoy seguro de que los tapones de imitación de bajo costo tienen relés más baratos, por lo que posiblemente consuman algo más.

3. LEDs

   Vale la pena señalar el par de mA, pero nada más.

4. Fuente de alimentación AC / DC

   Esto agregará un porcentaje en la parte superior del consumo general. Los convertidores más baratos probablemente tengan una menor eficiencia, por lo que un enchufe barato también consumiría más en este caso.

   El UCC28910 700V Flyback Switcher del diseño de TI tiene una eficiencia típica del 75% según la hoja de datos (página 30.). Puede haber peores y pocos mejores. Nuevamente da una escala aproximada.

Todo esto puede variar, por supuesto, pero principalmente estos son los factores que determinan el consumo del dispositivo en sí. Puede calcular el consumo en el peor de los casos para que el diseño de TI obtenga un valor W. Y, por supuesto, puede verificar los parámetros de ciertos productos.

Un representante de WeMo declaró 1,5 vatios para su interruptor de pared en un foro de WeMo. Me imagino que la mayoría de estos interruptores de pared / enchufe consumirán 1-2 vatios en modo de espera.

Tema de la comunidad WeMo

Este video de 2015 muestra un atenuador inteligente Aeotec Z-Wave medido en:

• ~ 0.4W inactivo
• ~ 0.6W encendido pero totalmente atenuado (sin carga)

Supongo que estos interruptores tienen un uso de energía similar al de una toma de corriente / enchufe, dada su funcionalidad similar. Las salidas podrían estar ligeramente más bajas, dado que no hay necesidad de atenuar los circuitos.

La persona que escribió esta publicación de 2016 pretende trabajar para "un líder en el desarrollo de la tecnología de fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS) durante más de 20 años" y escribió:

Hoy en día, podemos construir un suministro de cargador / adaptador que tenga un consumo en espera de <25 mW y una eficiencia promedio de> 82% en todo el rango de carga. Para finales de año esperamos poder hacerlo aún mejor que eso. Podemos construir un suministro de TV de 100 W que tenga una eficiencia máxima cercana al 90% (no se requiere ventilador), un factor de potencia cercano a la unidad y un consumo de espera de aproximadamente 450 mW (necesario para mantener encendido el sensor IR y los componentes relacionados para que pueda encenderlo) ) No es irracional esperar ver fuentes de alimentación con una eficiencia promedio> 90% y un modo de espera cercano a cero. La idea de que debería estar desconectando cosas para ahorrar energía está un poco desactualizada.

Tu comentario sobre Wi-Fi es ligeramente inexacto. Si bien la mayoría de estas tecnologías se comunican de forma inalámbrica, la mayoría no utiliza 802.11a / b / g / n. Al hacerlo , se necesita un gran consumo de energía. Le dirijo a este informe de la Agencia Internacional de Energía de 2016 . He incluido la Figura 20 del informe (página 41) a continuación, que ofrece una comparación amplia de las tecnologías.

Como puede ver, hay tecnologías inalámbricas que usan mucha menos energía que WiFi. De hecho, sobre el tema de los actuadores (p. Ej. Interruptores de luz), el informe señala (página 45):

En el caso de EnOcean, por ejemplo, la energía mecánica de presionar el botón de un interruptor de luz inalámbrico se utiliza para alimentar la comunicación a la puerta de enlace.

Obviamente, no existe una acción mecánica para capturar energía para una toma de corriente, pero sí indica qué tan baja es la comunicación si puede ser alimentada por un ligero empuje de su dedo.

Medí varios dispositivos con un ELV Energy Master, que se sabe que es bastante preciso.

Estos son los 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

Las mediciones se realizaron después de que los dispositivos se configuraron y se iniciaron completamente.

Cuando no estaban configurados, los dispositivos TP-Link usaban más energía. El dispositivo AVM no se probó sin configurar.

Como puede ver, el consumo de energía también depende de la versión de hardware de un dispositivo.