本文探討如何使用 ADI 的 Voyager4 (EV-CBM-VOYAGER4-1Z) 無線振動評估套件來實現低功耗。
該套件支援設計人員快速將無線解決方案配置到設備或測試設置，透過邊緣 AI 演算法檢測異常電機行為，並觸發診斷和維護請求。
電源管理細節說明了在 Voyager4 運作的多個電源階段中，電池壽命會受到怎樣的影響。此管理方案以多功能 MAX20355EWO+ 電源管理積體電路 (PMIC) 為核心，這是一款電力線通訊和升降壓轉換器，並配備專有的 ModelGauge 電量計。
此 IC 整合了兩個超低靜態電流降壓穩壓器和三個超低靜態電流低壓差 (LDO) 線性穩壓器。每個 LDO 和降壓穩壓器的輸出電壓均可單獨啟用和停用，且每個輸出電壓值均可透過裝置的 I2C 介面進行程式設計。 BLE 處理器可根據不同的 Voyager4 工作模式啟用或停用個別 PMIC 電源輸出。 MAX38642AELT+T 是一款可調節的單輸出正壓降壓穩壓器，可提供高達 350 毫安培 (mA) 的電流，可提供額外的功率調節。
在運行過程中，Voyager4 的功能取決於 BLE 和 AI 的工作模式，從而確定 MAX32666 和 MAX78000 處於活動或非活動模式，這對於降低總功耗至關重要。
| Voyager4 模式 | BLE 廣播 | BLE 連結 | BLE 數據流 | AI 推理 | 深度睡眠 |
|---|---|---|---|---|---|
| 深度睡眠 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 訓練 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 正常/AI | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 週邊 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 = 功能處於活動狀態，0 = 功能處於非活動狀態
為了最大限度地降低總功耗，Voyager4 會根據 BLE 和 AI 的運作階段，將其功耗模式功能在活動狀態和非活動狀態之間切換。 （圖片來源：Analog Devices）
在訓練模式下，BLE MCU 需要每小時廣播、連接和傳輸數據，功耗約為 0.65mW。在 AI 模式下，即使每小時啟動一次，功耗也降至 0.3mW。當無需要傳輸原始數據時，功耗最高可降低 50%。
無需傳輸原始 BLE 數據的感測器功耗最高可降低 50%。 （圖片來源：Analog Devices）
由於功耗僅 0.3 mW，使用單顆 1500 毫安培 (mAh) 電池，即可實現長達兩年的電池壽命，使用兩節 2.6 安培小時 (Ah) AA 電池則可實現七年以上的電池壽命。為了最大限度地延長電池壽命，這些 AA 電池應採用低基線工作電流，且僅產生週期性脈衝的類型。在以上條件下，這些裝置至少可運作五年，而某些高階版本甚至可以供電超過二十年。
相關零件編號：
ADI Voyager4 （EV-CBM-VOYAGER4-1Z） 無線振動評估套件
- MEMS 加速度計
ADXL382：16 位元、8kHz 頻寬三軸數位加速度計，用於高精度振動數據擷取（例如軸承故障偵測）。
ADXL367：14 位元、100Hz 低功耗三軸加速度計，負責低功耗場景下的振動事件監測和系統喚醒。 - 微控制器與邊緣 AI 處理
MAX32666：整合 BLE 5.3 的微控制器，負責無線數據傳輸和系統控制。
MAX78000：內建硬體 CNN 加速器的邊緣 AI 處理器，可實現本地振動異常檢測，減少數據上傳需求。 - 電源管理模組
MAX20335：用於優化系統功耗的負載開關。
MAX17262：電池充電監控晶片，提供電池健康狀態的即時回饋。
MAX38642：支援靈活電源方案的電源管理 IC。