ОПЫТЫ: Экономия на батарейках

Автор: Сергей Леонов

На клавиатурно-мышином фронте давным-давно затишье. Внедрение мультимедийных кнопок, переход на беспроводные комплекты и интерфейс USB, резкое снижение потребления тока, освоение диапазона 2,4 ГГц вместо «мусорного» 27 МГц, замена красной светодиодной подсветки на лазерную инфракрасную – все это успешно освоено несколько лет назад. Остались развлечения с дизайном, формой, длиной хода клавиш и прочими мелочами, принципиально ничего не меняющими.

Тем не менее, поднатужившись, производители иногда рождают и кое-что технологически любопытное. Вот, например, клавиатура, питающаяся от солнечной батареи (компания KYE Systems, торговая марка Genius). Попробуем разобраться, есть ли в этом что-то практически полезное, или мы имеем дело с очередным трюком ради привлечения покупателя.

В описании производитель напирает на экологию: за счет общего малого потребления и использования солнечной энергии вы, видимо, сможете за весь срок эксплуатации комплекта сдать на утилизацию на несколько батареек меньше. В общем, правильно – вариант с экономией полусотни рублей на этой самой паре батареек был бы совсем неубедителен. Впрочем, для нас и экология не убедительна. Хотя калькуляторы с солнечным (вернее двойным) питанием вошли в обиход давно, и мало кто сейчас задумывается о замене в них батареек.

Клавиатура, однако, не калькулятор – у нее как минимум есть энергоемкий радиоинтерфейс. Да и энергопотребление здесь очень неравномерное – в состоянии покоя ток мизерный, а при нажатии клавиши – резкий скачок. Солнечный же элемент [1] поставляет энергии немного, зато постоянно (если есть свет). Совместить первое со вторым можно с помощью накопителя энергии типа большого конденсатора, и его роль в данном случае выполняет ионистор (разновидность электролитического конденсатора с большой емкостью и малым напряжением). Вернее – два последовательно включенных ионистора [2] емкостью 30 Ф (да-да, я не опечатался, именно фарад, а кто не помнит – это основная единица измерения емкости, равная миллиону микрофарад) и напряжением 2,3 В. Но это еще не все изощрения, на которые пришлось пойти разработчикам. Чтобы обеспечить работу при недостатке света, клавиатура снабжена портом USB – это не встроенный хаб, и не интерфейс, а просто подзарядка тех же самых ионисторов, – если верить инструкции, они полностью заряжаются за десять минут (при этом, правда, клавиатура теряет беспроводность). Заряда, опять же если верить инструкции, должно хватать на пять часов работы в темноте. Для тех, кому лень втыкать кабель или кто любит работать в темноте больше пяти часов, предусмотрена возможность установки традиционных батареек.

В современных устройствах такого типа потребление тока иногда замерить непросто – ток этот импульсный, причем пиковое потребление может превышать минимальное на порядок, и корректно замерить значение мультиметром не всегда возможно. В данном случае применялся косвенный метод измерения – по падению напряжения на небольшом резисторе, включенном в цепь питания.

У клавиатуры диаграмма потребления тока [3] особой оригинальностью не отличается. Попробуем сначала режим без альтернативного питания, когда солнечная батарея не освещена, ионисторы разряжены и весь ток потребляется от батарей. С момента нажатия любой клавиши и до ее отпускания устанавливается среднее значение на уровне 1,1 мА с небольшими выбросами (видимо, работа передатчика). Если же ни одна клавиша не нажата, потребление так близко к нулю, что мне не удалось его даже измерить. В режиме постоянного удержания клавиши батарей хватит (берем для примера Duracell Alkaline типоразмера АА емкостью 2850 мА·ч) примерно на четыре месяца. При реальной работе – года на три, если не больше. В целом – типичная картина для современной беспроводной клавиатуры. Ионистор от батарей не заряжается – если их вытащить, клавиатура сразу же перестает работать.

Альтернативное питание при отсутствии батарей демонстрирует более интересную картину. Если изначально напряжение на ионисторах близко к нулю, клавиатура не включается – ее надо зарядить. При подключении USB-кабеля рост напряжения составляет около 10 мВ в секунду, и через три-четыре минуты, по достижении примерно 2,3 В на накопителе, электроника активизируется. Цепь питания от батарей при этом полностью отключается. От солнечной батареи заряд идет гораздо медленнее, и его скорость сильно зависит от освещенности: под настольной лампой – примерно 1 мВ за 5 секунд (это минимум полчаса до включения). В нормальных же условиях рабочего места солнечная батарея вряд ли зарядит накопитель с нуля за разумное время – замучаетесь ждать. Производительность солнечной батареи такова, что она может разве что поддерживать заряд на уровне – напряжение не падает, но и не растет. Зато полностью заряженную (от USB) клавиатуру непросто разрядить – расчетное время разряда должно составлять около семи с половиной часов при максимальном потреблении, а практически я устал ждать, клавиатура сдохла лишь через несколько суток, хотя батареи и кабель были извлечены, а окошко светоприемника закрыто.

График потребления тока мышкой неравномерный [4]. Частые импульсы – это включение светодиода подсветки, а большие редкие – работа радиопередатчика. Картинка соответствует режиму перемещения мыши, интегрированное значение тока здесь – 4,5 мА. В состоянии покоя частота сканирования датчика уменьшается, и ток падает до 900 мкА, а через несколько секунд мышь впадает в легкую спячку и опрашивает датчик с частотой 13 Гц, интеграл тока при этом составляет всего 80 мкА. Итого время непрерывной работы мышки составит примерно месяц, время ожидания – четыре года, что в переводе на бытовой язык обещает нам около года обычной эксплуатации, если не заботиться об отключении питания. Позаботиться, кстати, можно – снизу у мышки есть выключатель питания.

Проверить заявленную производителем дальность действия (10 метров) мне не удалось – в пределах квартиры комплект держит уверенную связь везде, даже из-за бетонной стены. Сказывается высокочастотный диапазон, обеспечивающий хорошее отражение сигнала.

Подводим итог: технология альтернативного питания вполне работоспособна, заявленные функции, хоть и с оговорками (необходимость начальной зарядки), выполняет, и «Гринпис» будет весьма благодарен вам аж за две невыброшенные батарейки – вряд ли вы сэкономите больше за весь срок жизни устройства. Стоит ли это дополнительных затрат, сказать трудно – цена комплекта с солнечным питанием в Москве лежит в пределах 100—130 долларов, что выше обычных беспроводных комплектов, но не принципиально. Сэкономить на батарейках вам явно не удастся, но внести посильный вклад в защиту окружающей среды вы сможете.

Что касается эксплуатационных свойств, то имеем традиционную для Genius черно-серебристую гамму (на сей раз, правда, с прозрачной окантовкой вокруг клавиатуры – ох уж этот Китай с его дизайном) с немаркой поверхностью, качество механики и корпусных деталей "выше среднего", тихие клавиши, цельнолитые с корпусом кнопки мыши (дело привычки), розовую маркировку русских букв (в полутьме не лучший цвет). Опять же традиционно для беспроводных комплектов – отсутствие светодиодных индикаторов ххх Lock (экранные поддерживаются прилагаемым софтом). Дополнительная кнопка на мышке (с "замочком") – системная блокировка десктопа, после чего придется вводить логин/пароль. Раз уж упомянули софт, фирменная утилита для настройки красиво выглядит лишь при первом открытии. Если копнуть глубже, обнаруживаются шедевры русификации [5] и зачем-то вставленная в программу демонстрация корпоративного профайла компании [6]. Зато имеется назначение на клавиши и на кнопки мыши функции запуска произвольной программы или ввода комбинации горячих клавиш – блокировку с запросом системного пароля легко заменить на что-то более практичное.

Напоследок добавлю к бочке дегтя еще ложку. Новый комплект потребовал небольшой "доработки напильником", ибо периодически напрочь терял и клавиатуру, и мышь, а возвращался к жизни только путем неопределенных манипуляций с USB-брелком. Вскрыв последний, я обнаружил то самое "настоящее китайское качество" – криво впаянный и ничем не закрепленный кварцевый резонатор, периодически замыкающий своим корпусом не предусмотренную разработчиками электрическую цепь. Пожалели всего лишь каплю клея или припоя. Ну и совсем уж мелочь – руководство из комплекта. В описании процедуры установки соединения между клавиатурой, мышью и «базой» зачем-то приведено требование удерживать кнопку «Connect» в течение двадцати секунд, хотя требуется ровно вдвое меньше. И совершенно непонятно, для чего понадобилась страница с инструкцией по использованию и утилизации аккумуляторов применительно к цифровым фотокамерам (это не глюк переводчика на русский, страница есть на всех языках). Может быть, для общего развития по заявке "зеленых"?