Determineu el consum mitjà de corrent del dispositiu intermitent de baixa potència: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Introducció

Per curiositat, volia saber quant de temps podrien durar les bateries al sensor de temperatura remot. Es necessiten dues cel·les AA en sèrie, però és de poca ajuda col·locar un amperímetre en línia i veure la pantalla perquè l'energia es consumeix en ràfegues. Cada parell de minuts, el dispositiu encén el transmissor de 433 Mhz durant uns segons i després torna a un estat de repòs de només mantenir el temps fins a la propera transmissió.

Necessitava un mitjà per agregar el consum actual actual durant un període d’hores per obtenir una mitjana. Ho vaig fer alimentant el dispositiu des d’un supercondensador i calculant el corrent mitjà efectiu de la caiguda de tensió del condensador al llarg de les hores.

És evident que això no pot produir un resultat completament precís perquè el condensador pateix algunes fuites internes i perd càrrega cada vegada que es connecta el voltímetre per obtenir una lectura. Però els resultats obtinguts són prou precisos per decidir quina durada poden durar les bateries normals.

Subministraments

• Dispositiu en prova (en el meu cas un sensor de temperatura remot)
• Voltímetre (un multímetre digital és perfecte)
• Super condensador (he utilitzat un de 4 Farad de 5,5 V)
• Rellotge (per tenir en compte quan es fan les lectures)
• cables de coco-clip.

Pas 1: comproveu l'equip

Assegureu-vos que el súper condensador manté la seva càrrega suficient.

Utilitzant les dues cel·les AA (suposant que estan completament carregades), connecteu-les a la SuperCap per pujar-la als 3 volts. Desconnecta. Mesureu la tensió del SuperCap per comprovar que diu 3 volts (o gairebé) i observeu la tensió i el temps. Desconnecteu el voltímetre. Espereu unes hores. Torneu a mesurar la tensió del SuperCap per comprovar si es produeix una fuita greu. Esperem que gairebé no hagi canviat. El meu 4 Farad SuperCap encara tenia la meitat del voltatge inicial al cap d’un mes.

Per cert, la meva experiència amb SuperCaps suggereix que, com més gran sigui la capacitat, més ràpidament eliminaran la seva tensió. El meu condensador 100 Farad perd la meitat del voltatge en menys d’un dia.

Pas 2: Preneu mesures

Connecteu el SuperCap encès al dispositiu que esteu provant i mesureu la tensió inicial, recordant que també heu de tenir en compte l’hora.

Deixeu funcionar el dispositiu des del SuperCap i comproveu el voltatge cada poques hores. Un cop caiguda la tensió, diguem-ne, un 25% (entre la meitat i un volt de caiguda del meu dispositiu de 3 volts) tingueu en compte la tensió i el temps.

No suposeu que funcionar durant més temps serà millor, ja que si el voltatge baixa massa, el dispositiu pot deixar de funcionar.

Pas 3: Feu les matemàtiques

Per a un condensador ideal (teòricament perfecte), la descàrrega a través d'una càrrega s'expressa mitjançant la fórmula BLAU que es mostra.

On:

Vc = Voltatge final del condensador Vs = Voltatge inicial del condensador e = la constant matemàtica aproximadament 2.718t = el temps en segons R = la resistència de càrrega C = la Capacitat

Tot el que hem de fer és calcular R a partir de l’anterior. Llavors, coneixent la resistència efectiva i la tensió mitjana subministrada, podem obtenir el consum mitjà de corrent. Això no és fàcil tret que sigueu un matemàtic avançat. Per fer-ho més fàcil, primer reordenem aquesta fórmula segons la versió BLACK - & - WHITE on R és el tema.

(* significa multiplicar i ln () significa logaritme natural del que hi ha entre claudàtors.)

Fer matemàtiques és molest i propens a l’error, de manera que vaig fer un full de càlcul per fer el pes pesat.

Al meu full de càlcul veureu que per primera vegada he utilitzat una resistència de càrrega coneguda per comprovar la precisió d’aquest enfocament. El meu pitjor cas va ser un error inferior al 10%. No tant malament.

Pas 4: baixeu el full de càlcul dels vostres propis experiments

Podeu descarregar el meu full de càlcul i posar els vostres propis valors a les columnes quan realitzeu els vostres propis experiments.

Conclusió

Aquest mètode per determinar el consum mitjà de corrent és adequat per als propòsits més pràctics.

Com veureu al full de càlcul, el meu sensor de temperatura remot semblava consumir uns 85 microamperis. Si suposo que són 100 microamplis, significa que les bateries de 2000 mAh del dispositiu haurien de durar 20.000 hores, un parell d’anys. Que és el que volia saber.