LPWAって本当にローパワーなの！？ Sigfox端末（Inosensor ES Devkit）が本当に低消費電力か測定してみた！

# LPWAって本当にローパワーなの？

LPWA(ローパワーワイドエリア）の、ワイドエリアはなんとなく体感できているのですが、ローパワーは怪しい気がしたので、測定してみました！

# Inosensor ES Devkit って何？

実際に測定した機械は、Inosensor ES Devkit という、Sigfox無線モジュール搭載の基板です。

![img-inosensor-ES-Devkit.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/40994/e68bbc30-f60e-045b-4baa-ec69bcb479aa.jpeg)

今回は、これの消費電力を測定してみました！

## 電源を用意しよう！

まず最初に、電源を用意します。電池とかだと使ってるうちに弱くなったりするので、安定化電源を用意しましょう。

![DSC_2884.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/40994/b44d33e6-ce47-ae44-9cc4-b48336fd25df.jpeg)

今回は、[菊水電子工業 コンパクト直流安定化電源PMX35-3A（0～35V／0～3A）](https://amzn.to/3tZVTpS)を使います。[DMM.make AKIBA](https://akiba.dmm-make.com/)でお借りしました。ちなみに、記事執筆時点では、Amazonで ￥64,020 の機械です。

これで、指定した電圧の電気を流すことができます！ 今回は、写真にあるように 3.00V に設定しています。

ちなみに、この機械でも電流を測ることができるのですが、小数点第三位までしか測れません。なので、デジタルマルチメーターを用意して電流を計測しましょう。

## デジタルマルチメーターを用意しよう！

次に、デジタルマルチメーターを用意します。

![DSC_2886.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/40994/a60f43e6-0f05-9a39-8c5c-0206c01c0c0d.jpeg)

今回は、[KEYSIGHT 34465A デジタルマルチメータ、6?桁、高性能Truevolt DMM](https://amzn.to/3tUkBaT)を用意しました。ちなみに、記事執筆時点では、Amazonの商品名がバグってます・・・。お値段はAmazonで ￥380,279の機械です。こっちは購入したやつです、色違いなのかな。

## 早速やってみよう！

こんな感じで装置をつないで実験します。ぶっちゃけ仕組みがあんまり良くわかっていないのですが、安定化電源から出ているケーブルと Inosensor ES Devkitの電源のあいだに、デジタルマルチメーターを繋ぐことで、電流が計測できるようになる感じです。

![DSC_2882.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/40994/703cd130-102a-6fab-ff5e-62e5763fece1.jpeg)

ちなみに、[DMM.make AKIBA](https://akiba.dmm-make.com/)の窓際の部屋で実験しました！

## 測定開始！

まずは、安定化電源のOUTPUTボタンを押します。すると、デジタルマルチメーター経由でInosensor ES Devkitが起動します。あとは、起動直後のデータ送信が終わるまで少し待ちましょう。LEDが消えたら、待機状態です。はたして、待機中の電流はどのくらいなのでしょうか・・・？

![DSC_2886.JPG](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/40994/a60f43e6-0f05-9a39-8c5c-0206c01c0c0d.jpeg)

なんと！ 0.018mAでした！ 写真がさっきと同じなので、すごさが伝わらないかもしれませんが、なんとなくすごそうです。

## 計算してみよう！

Inosensor ES Devkitは、単3アルカリ電池を2個、直列で使用します。電池１個が1.5Vなので、直列に使うことで3.0Vになるからです。

パナソニックの[ホームページ](https://jpn.faq.panasonic.com/app/answers/detail/a_id/29060/~/%5B%EF%BD%B1%EF%BE%99%EF%BD%B6%EF%BE%98%EF%BD%A5%EF%BE%8F%EF%BE%9D%EF%BD%B6%EF%BE%9E%EF%BE%9D%5D-%E4%B9%BE%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E3%81%AE%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E5%AE%B9%E9%87%8F%E3%81%AF%E3%81%A9%E3%82%8C%E4%BD%8D%EF%BC%9F-pz29060)によると、単3アルカリ電池の場合は、100mAで約20時間使用できることがわかります。

```
放電電流 * 定電流連続放電時間 = 電池容量(mAh)
```

という公式に、あてはめて電池容量を計算してみると

```
単3アルカリ電池の電池容量
100mA * 20時間 = 2000mAh
```

単3アルカリ電池の電池容量が計算できます。

待機中の電流（0.018mA）で、何時間使えるか計算すると・・・

```
単3アルカリ電池利用時の待機可能時間
2000mAh / 0.018mA ≒ 111,111時間
```

約11万時間使えるということになります！

```
時間を年に変換
111,111時間 / 24時間 / 365日 ≒ １２年
```

ということで、待機するだけだったら12年持つみたいです！ これは凄いですね！

## 電波を送信してみよう！

次に、Sigfox通信中の電流を測ってみましょう。Inosensor ES Devkitに搭載されているボタンを押すと通信が発生します。動画に撮ってみたので、ぜひ御覧ください！

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/hCQd6je079k" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

通信中は最大20mAまで電流が上がりました（Sigfoxは３回データを送信するので、３回あがります）。 通信中は、LEDが光ったりもするので、その分も電流が流れてるのかもしれませんね。

![MicrosoftTeams-image (7).png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/40994/bed68956-35f4-9105-279f-cd6a486cad4d.png)

デジタルマルチメーターについてきたソフトを使ったら、グラフが見れたのでスクショを撮ってみました（動画とは別に再度ボタンを押して測定しています）。

３回送信しているのがわかりますね！ 通信時間はトータルで10秒くらいでしょうか。

## 計算してみよう！

実機の計測で、通信に必要な電流が最大20mAという事がわかりました。次に、20mAを流し続けると、電池が何時間持つか計算してみます。

```
単3アルカリ電池利用時の通信可能時間（論理値）
2000mAh / 20mA ≒ 100時間
```

100時間！ 結構少ない気もしますが、通信何回分なのでしょうか？ 1回の通信にかかる時間は、10秒くらいだったので、計算してみましょう。

```
単3アルカリ電池利用時の最大通信回数（論理値）
100時間 * 3600秒(1時間) / 10秒 = 36,000回
```

100時間あれば、36,000回通信できます! なんだかスゴイことになってきましたね。

## MAXまで使ったらどうなる？

Sigfoxには、プランごとに１日の最大通信回数制限があります。

記事執筆時点では、1日最大140回送信可能なプランが最大です。

このプランで使った場合に、どのくらい使えるか計算してみましょう。

まずは、通信に必要な1日あたりの消費電流を計算します。

```
通信1回あたりの消費電流量
20mA * 10秒 ÷ 3600秒（1時間） ≒ 0.0556mAh

通信に必要な1日あたりの消費電流
0.0556mAh * 140回 ≒ 7.784mAh
```

次に、待機時間に必要な1日あたりの消費電流を計算します。

```
待機時間に必要な1日あたりの消費電流
0.018mA * (24時間 - (140回 * 10秒 / 3600秒)） = 0.425mAh
```

２つの数字を足して、1日あたりの消費電流を計算します。

```
1日あたりの消費電流
7.784mAh + 0.425mAh ≒ 8.209mAh
```

１日あたりの消費電流がわかったので、単３アルカリ電池で、どのくらい使えるか計算します。

```
単３アルカリ電池での利用月数（1日140回使用時）
2000mAh / 8.209mAh ≒ 243日 ≒ 8ヶ月
```

アルカリ単３電池２本を使えば、1日140回通信するプランでも、半年以上使える計算になりました。

## 1日1回だったら、どのくらいなの？

先程の計算は、通信回数がMAXのプランでした、普通に考えてそんなに使わないと思うので、1日1回送信した場合を計算してみましょう。

まずは、通信に必要な1日あたりの消費電流を計算します。

```
通信に必要な1日あたりの消費電流
0.0556mAh * 1回 ≒ 0.0556mAh
```

次に、待機時間に必要な1日あたりの消費電流を計算します。

```
待機時間に必要な1日あたりの消費電流
0.018mA * (24時間 - (1回 * 10秒 / 3600秒)） = 0.43195mAh
```

２つの数字を足して、1日あたりの消費電流を計算します。

```
1日あたりの消費電流
0.0556mAh + 0.43195mAh ≒ 0.4876mAh
```

１日あたりの消費電流がわかったので、単３アルカリ電池で、どのくらい使えるか計算します。

```
単３アルカリ電池での利用月数（1日1回使用時）
2000mAh / 0.4876mAh ≒ 4101日 ≒ 11年
```

アルカリ単３電池２本を使えば、なんと11年も使える事がわかりました！

## ローパワーすごい！

計算ばっかりで、若干あっているか不安になってきましたが、まとめると Inosensor ES Devkitは、1日1回の通信なら、単3アルカリ電池2本で、11年くらい使えることがわかりました（実際は、機械の寿命とか利用条件とかあるので、あくまでも計算上の値です）。

さすがは、ローパワーですね！。 電池を頻繁に交換しなくてもいいので、電池交換が困難な危険な場所に設置できるのはもちろん。電池交換をしない設計にすることで、コストを抑える使い方もできそうです。

いろいろな用途に使えそうですね！ わーわー

## 参考リンク

### 購入情報

[Inosensor ES Devkit：販売ページ](https://www.robotma.com/webshop/products/detail/1)
[接点入力用ハーネス：販売ページ](https://www.robotma.com/webshop/products/detail/2)
[Inosensor ES Devkit & 接点入力用ハーネスセット：販売ページ](https://www.robotma.com/webshop/products/detail/3)

### 製品マニュアル

[Inosensor ES Devkit 製品マニュアル](https://qiita.com/tonosamart/items/d825fbcccaa153d2e5da)

### チュートリアル

##### 初級編

[Inosensor ES Devkitを使ってみた！ ①（購入〜Devkit登録編）](https://qiita.com/tonosamart/items/f3cbc3b8fbdc84c7ce33)
[Inosensor ES Devkitを使ってみた！ ②（付属品の取り付け編）](https://qiita.com/tonosamart/items/9af3fe28963411edb8e2)
[Inosensor ES Devkitを使ってみた！ ③（はじめてのSigfox通信編）](https://qiita.com/tonosamart/items/b79421a954bc63642f78)
[LPWAって本当にローパワーなの！？ Sigfox端末（Inosensor ES Devkit）が本当に低消費電力か測定してみた！](https://qiita.com/tonosamart/items/8c48f4669fd23bd43d2e)

##### 中級編

[Inosensor ES Devkitを使ってみた！ ④（Sigfox CallBacks入門編）](https://qiita.com/tonosamart/items/b5f20f30c445441522c4)
[Inosensor ES Devkitを使ってみた！ ⑤（接点入力用ハーネスを使ってみよう！）](https://qiita.com/tonosamart/items/342862211f38597f892d)
[Inosensor ES Devkitを使ってみた！ ⑥（位置情報活用編）](https://qiita.com/tonosamart/items/619770390fa8dd5c15b4)
[Inosensor ES Devkit にオムロンの振動センサ（転倒センサ）を接続してみた！](https://qiita.com/tonosamart/items/53a45948a2cc6e18ff38)

##### 上級編

[Inosensor ES Devkit 用SDK（IFS-M01 SDK）に挑戦！①（開発環境編）](https://qiita.com/tonosamart/items/8a7d86626959b959801d)
[Inosensor ES Devkit SDKに挑戦！②（ケーブル編）](https://qiita.com/tonosamart/private/ff1d06107c83d6a3b724)
[Inosensor ES Devkit 用 ファームウェア（IFS-M01-FIRM）の書き込みに挑戦！](https://qiita.com/tonosamart/items/63e143554646fe7f7b40)
[Inosensor ES Devkit 用 ATコマンドファームウェア（IFS-M01-FIRM-AT）を使ってATコマンドに挑戦！](https://qiita.com/tonosamart/items/27debeb1c6d40095cdcb)

### リンク集

[Inosensor ES Devkit 関連リンク集（随時更新）](https://qiita.com/tonosamart/items/64baaa0c666d4539448f)