Określ średnie pobór prądu przez urządzenie przerywane o małej mocy: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Wstęp

Z ciekawości chciałem wiedzieć, jak długo mogą wytrzymać baterie w moim zdalnym czujniku temperatury. Wymaga dwóch ogniw AA połączonych szeregowo, ale ustawienie amperomierza w linii i obserwowanie wyświetlacza nie pomaga, ponieważ energia jest pobierana w seriach. Co kilka minut urządzenie włącza nadajnik 433 MHz na kilka sekund, a następnie powraca do stanu spoczynku, utrzymując czas do następnej transmisji.

Potrzebowałem środków do zagregowania ogólnego zużycia prądu w ciągu kilku godzin, aby uzyskać średnią. Zrobiłem to, zasilając urządzenie z superkondensatora i obliczając efektywny średni prąd ze spadku napięcia kondensatora w ciągu godzin.

Oczywiście nie może to dać całkowicie dokładnych wyników, ponieważ kondensator ma pewne wewnętrzne upływy i traci ładunek za każdym razem, gdy woltomierz jest podłączony w celu uzyskania odczytu. Ale uzyskane wyniki są wystarczająco dokładne dla moich celów, aby zdecydować, jak długo mogą wytrzymać normalne baterie.

Kieszonkowe dzieci

• Testowane urządzenie (w moim przypadku zdalny czujnik temperatury)
• Woltomierz (idealny jest multimetr cyfrowy)
• Super kondensator (użyłem 4 Farad 5,5 V)
• Zegar (do zapamiętania, kiedy odczyty są pobierane)
• smycze do croc-clip.

Krok 1: Sprawdź sprzęt

Upewnij się, że superkondensator wystarczająco utrzymuje ładunek.

Używając dwóch ogniw AA (zakładając, że są w pełni naładowane) podłącz je do SuperCap, aby podnieść go do 3 woltów. Rozłączyć się. Zmierz napięcie SuperCap, aby sprawdzić, czy mówi 3 V (lub prawie) i zanotuj napięcie i czas. Odłącz woltomierz. Poczekaj kilka godzin. Ponownie zmierz napięcie SuperCap, aby sprawdzić, czy nie ma poważnego wycieku. Miejmy nadzieję, że to się prawie nie zmieni. Mój 4 Farad SuperCap nadal miał połowę początkowego napięcia po miesiącu!

Nawiasem mówiąc, moje doświadczenie z SuperCaps sugeruje, że im większa pojemność, tym szybciej uciekają napięcie. Mój kondensator 100 Farad traci połowę swojego napięcia w niecały dzień.

Krok 2: Wykonaj pomiary

Podłącz zasilany SuperCap do testowanego urządzenia i zmierz napięcie początkowe, pamiętając o zanotowaniu czasu.

Pozostaw urządzenie włączone z SuperCap i sprawdzaj napięcie co kilka godzin. Gdy napięcie spadnie, powiedzmy, o 25 procent (pomiędzy połową a jednym woltowym spadkiem dla mojego 3-woltowego urządzenia), zanotuj ponownie napięcie i czas.

Nie zakładaj, że dłuższe działanie będzie lepsze, ponieważ jeśli napięcie spadnie zbyt nisko, urządzenie może przestać działać.

Krok 3: Zrób matematykę

W przypadku idealnego (teoretycznie idealnego) kondensatora rozładowanie przez obciążenie wyraża się przedstawionym wzorem NIEBIESKIM.

Gdzie:

Vc = Końcowe napięcie kondensatoraVs = Początkowe napięcie kondensatora = stała matematyczna około 2,718t = czas w sekundach R = rezystancja obciążenia C = pojemność

Wszystko, co musimy zrobić, to obliczyć R z powyższego. Wtedy znając rezystancję skuteczną i średnie napięcie zasilające możemy uzyskać średni pobór prądu. Nie jest to łatwe, chyba że jesteś zaawansowanym matematykiem. Aby to ułatwić, najpierw zmieniamy tę formułę zgodnie z wersją CZARNO-BIAŁĄ, gdzie R jest tematem.

(* oznacza mnożenie, a ln() oznacza logarytm naturalny tego, co jest w nawiasach).

Uprawianie matematyki jest denerwujące i podatne na błędy, więc stworzyłem arkusz kalkulacyjny, aby wykonać ciężkie podnoszenie.

Z mojego arkusza kalkulacyjnego zobaczysz, że po raz pierwszy użyłem znanego rezystora obciążenia, aby sprawdzić dokładność tego podejścia. Mój najgorszy przypadek to mniej niż 10 procent błędu. Nieźle.

Krok 4: Pobierz arkusz kalkulacyjny do własnych eksperymentów

Możesz pobrać mój arkusz kalkulacyjny i umieścić własne wartości w kolumnach podczas przeprowadzania własnych eksperymentów.

Wniosek

Ten sposób wyznaczania średniego poboru prądu jest odpowiedni dla większości praktycznych celów.

Jak widać z arkusza kalkulacyjnego, mój zdalny czujnik temperatury wydawał się zużywać około 85 mikroamperów. Jeśli po prostu założę, że to 100 mikro Amp, oznacza to, że baterie 2000 mAh w urządzeniu powinny wystarczyć na 20 000 godzin - kilka lat. Właśnie to chciałem wiedzieć.