那阵子，我们正在组装前一百块板子，在一次 “拆解时间”（Teardown session）上，Crowd Supply的社区主管海伦·利（Helen Leigh）对Sensor Watch的第一个问题是："电池能用一年：真的吗？" 直接回答：我认为是的 ！较长的完整的答案则需要解释这种“认为”，并通过实验进行测试验证。

Sensor Watch由CR2016纽扣电池供电，像任何其他电子元件一样，该纽扣电池有一个数据规格表。在我们的实验中，我使用的是Energizer公司的CR2016电池数据规格表，因为这正好是我在当地杂货店的电池货架上能够找到的品牌型号。

这个数据规格表包括各种有用的信息，比如纽扣电池的精确尺寸，以及其化学成分和额定电压。它还包括其典型容量（100毫安时，或mAh）和描绘其典型放电曲线的图表：

这条曲线显示了在电池使用过程中，以约十分之一毫安（准确地说，是97µA）的电流放电时的典型电压水平。

这个电流並不算大。作为比较：如果你试图点亮一个昏暗的红色LED指示灯，你可能需要十倍以上的电流（1mA，或1000µA）而这将使电池的消耗速度快十倍左右。按照这个假设，我们回到图表上再看看：在这种情况下，电池在接近3伏的电压下可以运行600个小时。然后它将开始下降，在900小时后降至约2.6伏。到1100小时时，电压将直降到1.8伏，最后电池将进入它的最后阶段。

如果Sensor Watch的电流为97µA.，我们可以预计它将遵循这一曲线，在45天后耗尽电池（1100小时≈45天）。

但当然，Sensor Watch的电流并不是97µA。

电流最低能到多少？

Microchip SAM L22非常适合这个项目，原因有很多。我们之前已经谈到了它能直接驱动我们的LCD显示屏，但它特别适合我们这个项目还有一个非常重要的原因：对低功耗的深度优化。特别是，CPU，微控制器中最耗电的部分，可以进入几乎不耗电的待机模式，而微控制器则可以继续维持屏幕和实时时钟等的运行。

Sensor Watch的社区固件Movement利用这一点提供了两种模式，这两种模式消耗的电流不同：

• 在其正常模式下，Movement每秒唤醒CPU一次，仅仅使用一秒中的一点点时间来更新显示屏现实内容。其他时间，CPU就会进入待机状态，从而防止其消耗任何电力。在这种模式下，手表的功耗低于 30µA。
• 在睡眠模式下，除了显示屏和一个按钮外，Movement关闭了一切，并且每分钟才只唤醒CPU一次。在这种模式下，手表的功耗低于10 µA。

让我们回过头来看看前面的那张图，做一些简单的数学计算。如果我们预期在45天内消耗100 µA，那么我们可以预期在多长时间内消耗30 µA？假设：三分之一的消耗量≈3倍的时间! 事实上，实际情况可能有点不同（电池也会自行放电，而且里面的化学物质会随着时间的推移而变质），不过在耗电数量级上按照这样估算也就足够了：

• 30 µA的正常模式：135 天 (45 * 3)
• 10 µA的睡眠模式：450 天 (45 * 10)

显然，我们只有让手表尽可能长时间地处于睡眠模式下，才能达到这个一年电池使用时间这一目标。不过，在谈论这个问题之前，我们先谈谈Sensor Watch在醒着的时候它在做什么。

电源跟踪：正常模式下的十秒

当Sensor Watch处于唤醒状态时，它能够每秒更新一次显示，这意味着你可以在时间显示中拥有二级粒度，或者在双因素认证码时显示倒计时。当手表被唤醒时，它也随时待命，好让你按下模式按钮来改变模式，或按下灯光按钮来照亮屏幕。这显然是对人们最有用的模式。

睡眠模式下的一分钟

现在让我们来谈谈睡眠模式。在睡眠模式下，显示屏仍然是开着的，但它只能每分钟更新一次。这显然对你的双因素认证码功能不大合适，但如果你在6:30和朋友见面，知道现在是6:10可能已经很有用了；你不根本需要秒数！。对了，还有模式和灯光按钮也被禁用了，但按下唤醒按钮可以立即唤醒Sensor Watch并恢复全部功能。

Movement通过以下几个机制，让表盘匹配低功率策略。首先，每个表盘在一个可设置的时间间隔后会得到一个 "超时 "事件。像TOTP这样的表盘可以对这个超时做出反应，即退回到第一个表盘（通常是时钟表盘），有效地避开睡眠模式，并将控制权交给更适合这种低功率模式的表盘。

但是，手表表盘也可以实现低功率的更新方法，这使它们在睡眠模式下亦可保留在屏幕上。例如，日出/日落表盘就是这样做的：它可以在10μA的睡眠模式下保留在屏幕上，并始终显示你所在地区的下一个日出或日落。像节拍时间、世界时钟和秒表这样的表盘都实现了这种用户界面，因此Sensor Watch可以在只消耗微安电流的情况下实现更多功能显示。

让我们来用用数学（和科学）

让我们假设，在一年的时间里，手表平均每天在活动模式下工作一小时（29.42 µA），在睡眠模式下工作23小时（9.85 µA）。我们平均每天会消耗10.67 µA的电流。我们的CR2016电池的容量为100 mAh（毫安时），然后假设我们可以榨完它的容量：100 mAh / 10.69 µA ≈ 9355 小时 ≈ 391 天。这是很不错的了!

你瞧，我还做了一个电子表格，试图计算出预期的电池寿命，这就是 "一年的电池寿命（估算值）"的出处：如果我们能坚持每天让手表在活动模式下工作两个小时，这款手表应该能持续一年。对我来说，这个计算方法是有意义的。但当然，这只是理论计算。如果我们想测试验证它，我们就不能只使用数学计算了。我们必须使用...科学!

电池测试：第93天

科学的方法，首先有一个假设，然后通过实验来测试验证它。对Sensor Watch来说，我们的假设是，手表中的电池应该持续一年。实验验证：戴着它用一年试试! 去年11月8日，我给这只手表装了一块全新的Energizer CR2016纽扣电池，此后我一直在用电压表盘监测电池的电压。到目前为止，它一直保持在3伏--好消息！

当然，如果你再看看那条放电曲线，你会发现电池电压在其大部分时间里都保持在接近标称值的水平，然后在最后阶段急剧下降。所以现在很难说我们是否达到了目标。实际上，我可以估算，但只有时间能证明它到底能用多久。

认购者提问

本周我们收到了三个关于蜂鸣器的问题! 首先是：焊接工作有多难？或者说，如果你从来没有或很少焊接过，有多容易搞砸它？

我认为这很简单。所涉及的部分甚至不是一个电子元件；它只是一小块弯曲的金属，你必须从F-91W上拆下来，然后焊接到Sensor Watch的电路板上。我正在制作一个完整的组装视频，不过现在，你可以在这里看到这个步骤的预览版：

第二： 如果我不做焊接工作，是否会破坏所有的蜂鸣器功能？比如，每小时的报时不工作了？

不幸的是，焊接工作是蜂鸣器工作的必要条件，包括模式之间的提示音和每小时的报时。F-91W上的蜂鸣器不是电路板的一部分；它被嵌入到手表的背板中，所以这个小金属片必须焊接上，才能使Sensor Watch电路板够的着蜂鸣器并发声。

最后： 蜂鸣器是否能够制作音乐？它是否可以播放更多的音调，而不仅仅是手表中的简单音调？

是的，蜂鸣器可以播放各种音符！唯一的限制是它一次只能播放一个音；它放不了和弦。这不，在万圣节，我为一个朋友做了一番黑改，播放他最喜欢的Rob Zombie歌曲！

Sensor Watch最新消息

上周我提到了日出/日落表盘：现在，我正沉浸在，戴着它，细数纽约白昼渐长，真想和你们分享这感觉。因此，我已经上传了一个 支持地理位置的Sensor Watch仿真模拟器 版本， 只需点击浏览器控制台上方的 "设置位置 "按钮进行设置，然后就可以按模式Mode按钮进入日出/日落表盘了。闹铃Alarm 按钮用来切换到下一次日出/日落时间。(你可以通过按住 "闹铃Alarm "按钮来改变位置，但请注意，你还需要切换到正确的时区以使预测准确)。

这周，我们还把一些针对秒表表盘的改进合并进了代码库。它现在支持在低能耗模式下计秒，并且可以最大计录到39天23小时59分钟。算是挺长的时间了啊!

总之：下周是众筹活动结束前的最后一次定期更新，老实说说：我不确定它将是什么内容，你若有任何迫切的问题或者想让我讨论的话题吗？ 请联系我，告诉我！ 就唠到这儿吧，再次感谢你们的支持，我们下周见。

- Joey 乔伊

Sensor Watch是 Microchip Get Launched 设计竞赛的一部分!