Thời lượng pin wearable: điều gì thực sự quyết định thiết bị chạy được bao lâu

Vì sao ước lượng thời lượng pin wearable thường sai

Cách tiếp cận phổ biến nhất là lấy dung lượng pin chia cho con số công suất in trên datasheet của chip. Nghe có vẻ hợp lý, và gần như luôn cho ra một con số tốt hơn thực tế từ hai đến ba lần.

Nó hơi giống việc ước lượng một bình xăng đầy đi được bao xa chỉ dựa trên mức tiêu thụ khi chạy đường cao tốc. Trong điều kiện lái xe thực tế còn có đèn giao thông, kẹt xe, khởi động nguội, và điều hòa. Một wearable cũng vậy: ngoài con chip chính, cả một tập hợp linh kiện khác vẫn âm thầm tiêu thụ năng lượng suốt ngày đêm. Thời lượng pin không phải là thuộc tính của một linh kiện — nó là kết quả của cách sản phẩm được sử dụng.

Cách đơn giản nhất để hình dung thời lượng pin wearable

Hãy hình dung pin như một bể nước, và mỗi khoảnh khắc thiết bị làm gì đó là một gáo nước bị múc ra khỏi bể. Ba yếu tố quyết định bể cạn nhanh hay chậm:

Bể lớn cỡ nào — chính là dung lượng pin.
Bể có bị rò rỉ chậm hay không — chính là công suất thiết bị tiêu thụ ngay cả khi ở trạng thái nghỉ.
Mỗi ngày có bao nhiêu gáo nước bị múc ra — chính là tần suất thiết bị "thức dậy" và thực hiện công việc.

Điều khiến hầu hết mọi người bất ngờ là: yếu tố thứ ba thường quan trọng hơn yếu tố đầu tiên rất nhiều. Tăng gấp đôi dung lượng pin cho bạn gấp đôi thời gian sử dụng. Nhưng giảm tần suất thiết bị gửi dữ liệu có thể cho bạn thời gian sử dụng gấp mười lần.

Ba nguồn hao pin lớn nhất trên một wearable

Gửi dữ liệu. Mỗi lần thiết bị kết nối và truyền dữ liệu đến điện thoại, nó tiêu tốn một lượng năng lượng đáng kể. Đây gần như luôn là chi phí lớn nhất. Một thiết bị gửi dữ liệu mỗi giây sẽ hết pin nhanh hơn nhiều lần so với một thiết bị thu thập dữ liệu và chỉ gửi mỗi giờ một lần.

Đo liên tục. Cảm biến nhịp tim, chuyển động và nhiệt độ đều tiêu thụ năng lượng trong khi được bật. Lấy mẫu năm mươi lần mỗi giây là một câu chuyện hoàn toàn khác so với lấy mẫu một lần mỗi phút, ngay cả khi những gì người dùng thấy trên màn hình trông giống hệt nhau.

Màn hình và motor rung. Một màn hình đang sáng là linh kiện "ngốn" năng lượng nhất tại bất kỳ thời điểm nào. Đó là lý do smartwatch có màn hình chỉ dùng được vài ngày, trong khi vòng đeo không màn hình dùng được cả tháng.

Còn có hiện tượng rò rỉ chậm: năng lượng thiết bị tiêu thụ hai mươi bốn giờ mỗi ngày, ngay cả khi vẫn còn nằm trong hộp chưa mở trên kệ. Con số này nhỏ, nhưng vì nó không bao giờ dừng lại, nó có thể chiếm phần lớn ngân sách năng lượng tổng thể của một sản phẩm được thiết kế để chạy trong nhiều tháng.

Vì sao hai wearable tương tự nhau có thể chênh lệch hàng tuần

So sánh hai sản phẩm dùng cùng một con chip, cùng kích thước pin:

Một vòng theo dõi vận động thu thập dữ liệu và đồng bộ với điện thoại mỗi giờ một lần.
Một thiết bị thể thao đeo vai đo chuyển động ở tốc độ cao và truyền dữ liệu liên tục.

Hình 1. Số lần sạc mỗi tháng cho hai thiết bị wearable dùng chung một nền tảng phần cứng.

Thiết bị đầu tiên chạy được hơn một tháng cho một lần sạc. Thiết bị thứ hai chạy được khoảng nửa ngày.

Cả hai đều là thiết kế tốt. Chúng chỉ phục vụ mục đích khác nhau. Thiết bị thể thao được dùng trong các buổi tập một đến hai giờ, nên nửa ngày là quá đủ. Vòng theo dõi vận động được thiết kế để đeo liên tục, nên việc bắt người dùng sạc hằng ngày là một thất bại. Đây là lý do câu hỏi về pin cần được trả lời song song với câu hỏi sản phẩm sẽ được sử dụng như thế nào, chứ không phải sau khi thiết kế đã hoàn tất.

Mỗi tính năng thêm vào một thiết bị wearable đều có cái giá về pin.

Dung lượng ghi trên nhãn so với những gì wearable thực sự nhận được

Một viên pin ghi 100 đơn vị dung lượng không cho thiết bị sử dụng trọn vẹn 100 đơn vị đó. Có hai lý do.

Hình 2. Khoảng cách giữa dung lượng pin danh định và dung lượng thực sử dụng được trên một thiết bị wearable.

Thứ nhất, thiết bị ngừng hoạt động trước khi pin cạn hoàn toàn, nên phần dung lượng ở đáy không thể tiếp cận được. Thứ hai, pin suy giảm theo thời gian và số chu kỳ sạc, chỉ còn giữ khoảng tám mươi phần trăm dung lượng ban đầu sau khoảng hai năm.

Vậy nên nếu một sản phẩm được quảng cáo là dùng được ba mươi ngày, con số đó vẫn cần đúng ở năm thứ hai, chứ không chỉ đúng với chiếc đầu tiên xuất xưởng.

Pin lớn hơn không phải lúc nào cũng là câu trả lời

Khi pin không đủ dùng, phản xạ tự nhiên là lắp một viên pin lớn hơn. Nhưng trên một thiết bị đeo sát cơ thể, mỗi milimet đều có giá của nó.

Một viên pin lớn hơn đồng nghĩa với một sản phẩm dày hơn, nặng hơn, kém thoải mái khi đeo — và là thứ người dùng bỏ vào ngăn kéo sau hai tuần. Nó cũng đồng nghĩa với vỏ máy lớn hơn, khuôn đắt hơn, chống nước khó hơn, và thời gian sạc lâu hơn.

Trong hầu hết trường hợp, hướng đi rẻ hơn và hiệu quả hơn là thay đổi cách thiết bị hoạt động: gom dữ liệu và gửi theo từng đợt thay vì truyền liên tục, chỉ đánh thức cảm biến khi phát hiện chuyển động, và giữ màn hình tắt trừ khi thực sự cần.

Bốn câu hỏi giúp ước lượng thời lượng pin từ sớm

Nếu bạn đang chuẩn bị xây dựng một sản phẩm wearable, trả lời bốn câu hỏi này đủ để có một ước lượng tương đối chính xác:

Mỗi ngày thiết bị cần gửi dữ liệu đến điện thoại bao nhiêu lần?
Cảm biến có cần đo liên tục, hay chỉ khi có chuyển động?
Sản phẩm có màn hình không, và mỗi ngày màn hình sẽ sáng bao nhiêu phút?
Người dùng có thể được yêu cầu sạc thường xuyên đến mức nào mà vẫn cảm thấy thoải mái?

Câu hỏi cuối cùng quan trọng nhất, vì nó đến từ người dùng chứ không phải từ kỹ thuật. Một thiết bị y tế đeo trong bệnh viện có thể sạc hằng ngày mà không vấn đề gì. Một chiếc nhẫn theo dõi giấc ngủ thì không, vì khoảnh khắc nó cần được đeo nhất cũng chính là lúc người dùng đang ngủ.

Hợp tác với DevBriX cho dự án wearable của bạn

DevBriX Engineering là một studio phát triển sản phẩm phần cứng có trụ sở tại Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam. Chúng tôi đưa sản phẩm phần cứng từ ý tưởng đến sẵn sàng sản xuất.

DevBriX có thể làm gì cho một dự án wearable

Tư vấn và nghiên cứu khả thi — sản phẩm có thể được xây dựng hay không, cần những gì, chi phí ước tính bao nhiêu, và chạy được bao lâu.
Thiết kế phần cứng — thiết kế mạch, layout PCB, anten, nguồn và sạc.
Firmware nhúng — phần mềm bên trong thiết bị, bao gồm kết nối Bluetooth, quản lý nguồn, và cập nhật qua mạng (OTA).
Thiết kế cơ khí — vỏ máy, dây đeo, chống nước, và chuẩn bị khuôn ép phun.
Ứng dụng di động — app iOS và Android kết nối với thiết bị.
Hỗ trợ sản xuất — đồ gá kiểm tra chức năng cho dây chuyền, hồ sơ chứng nhận, và làm việc cùng nhà máy sản xuất của bạn.

Ngoài wearable, DevBriX cũng xây dựng máy móc tự động hóa theo yêu cầu, tích hợp PLC, hệ thống robotics và AGV/AMR, gia công chính xác, và đồ gá sản xuất.

Một dự án wearable với DevBriX vận hành như thế nào

Trao đổi ban đầu — một cuộc gọi 30 đến 45 phút để hiểu ý tưởng và mục tiêu của bạn. Không tính phí.
Đề xuất kỹ thuật và báo giá — chúng tôi gửi bản mô tả giải pháp bằng văn bản, gồm các giai đoạn, tiến độ, và chi phí cho từng phần.
Bằng chứng khái niệm (Proof of Concept) — chúng tôi xây dựng một mẫu hoạt động cho chức năng cốt lõi, để bạn thấy sản phẩm chạy trước khi cam kết đầu tư toàn bộ.
Phát triển theo giai đoạn — mỗi giai đoạn có một kết quả bàn giao rõ ràng và điểm nghiệm thu, để bạn theo dõi tiến độ so với kế hoạch.
Bàn giao — toàn bộ file thiết kế và mã nguồn được bàn giao cho bạn, cùng hỗ trợ trong quá trình chuyển sang sản xuất.

Cần chuẩn bị gì trước khi liên hệ

Bạn không cần bản vẽ kỹ thuật hay tài liệu đặc tả. Mô tả bốn điều sau là đủ để cuộc trao đổi đầu tiên hiệu quả:

Sản phẩm làm gì và ai sẽ đeo nó.
Tính năng nào là bắt buộc, tính năng nào chỉ là "có thì tốt".
Sản lượng dự kiến trong năm đầu tiên.
Ngân sách ước tính và thời điểm ra mắt mong muốn.

Nếu ba mục cuối vẫn chưa rõ ràng, không sao cả. Phần lớn khách hàng đến với chúng tôi khi ý tưởng vẫn còn là một bản phác thảo, và cuộc trao đổi đầu tiên chính là để làm rõ những điều đó.

Liên hệ DevBriX

Sẵn sàng trao đổi cụ thể? Liên hệ qua trang liên hệ của DevBriX hoặc đặt lịch gọi trực tiếp — đội kỹ sư sẽ cùng bạn trao đổi chi tiết về dự án.