Určte priemernú spotrebu prúdu prerušovaného zariadenia s nízkym výkonom: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Úvod

Zo zvedavosti som chcel vedieť, ako dlho môžu batérie vydržať v mojom diaľkovom snímači teploty. Trvá to dva články AA v sérii, ale nie je to jednoduché umiestniť ampérmeter do radu a sledovať displej, pretože energia sa spotrebúva v dávkach. Zariadenie každých pár minút zapne vysielač 433 MHz na niekoľko sekúnd a potom sa vráti do pokojného stavu, pričom ponechá čas do ďalšieho prenosu.

Potreboval som prostriedky na agregáciu celkovej súčasnej spotreby za niekoľko hodín, aby som získal priemer. Urobil som to tak, že som zariadenie napájal zo superkondenzátora a vypočítal efektívny priemerný prúd z poklesu napätia kondenzátora počas hodín.

Je zrejmé, že to nemôže poskytnúť úplne presný výsledok, pretože kondenzátor trpí vnútorným únikom a stráca náboj pri každom pripojení voltmetra na získanie hodnoty. Získané výsledky sú však dostatočne presné na to, aby som sa mohol rozhodnúť, ako dlho môžu normálne batérie vydržať.

Zásoby

• Testované zariadenie (v mojom prípade diaľkový snímač teploty)
• Voltmetr (digitálny multimeter je perfektný)
• Super kondenzátor (použil som 4 Farad 5,5 V)
• Hodiny (na vedomie pri meraní)
• krokosvorky vedú.

Krok 1: Skontrolujte zariadenie

Uistite sa, že super kondenzátor dostatočne nabitý.

Pripojte ich k SuperCap pomocou dvoch článkov AA (za predpokladu, že sú úplne nabité), aby dosiahli napätie 3 volty. Odpojiť. Zmerajte napätie SuperCap a skontrolujte, či je uvedené 3 volty (alebo takmer), a poznačte si napätie a čas. Odpojte voltmetr. Počkajte niekoľko hodín. Znovu zmerajte napätie SuperCap a skontrolujte, či vážne neuniká. Našťastie sa to takmer nezmení. Môj 4 Farad SuperCap mal aj po mesiaci polovicu pôvodného napätia!

Moje skúsenosti so SuperCaps mimochodom naznačujú, že čím väčšia je kapacita, tým rýchlejšie uniknú zo svojho napätia. Môj kondenzátor 100 Farad stratí polovicu svojho napätia za menej ako jeden deň.

Krok 2: Vykonajte merania

Pripojte zapnutý SuperCap k testovanému zariadeniu a zmerajte počiatočné napätie, pričom si poznamenajte aj čas.

Nechajte zariadenie bežať zo SuperCap a každých niekoľko hodín skontrolujte napätie. Akonáhle napätie klesne, povedzme, o 25 percent (medzi polovičným a jedným voltovým poklesom pre moje 3 voltové zariadenie), znova si všimnite napätie a čas.

Nepredpokladajte, že bude dlhší beh lepší, pretože ak napätie klesne príliš nízko, zariadenie môže prestať fungovať.

Krok 3: Vykonajte výpočty

Pre ideálny (teoreticky dokonalý) kondenzátor je výboj cez záťaž vyjadrený zobrazeným MODRÝM vzorcom.

Kde:

Vc = konečné napätie kondenzátora Vs = počiatočné napätie kondenzátora e = matematická konštanta zhruba 2,718 t = čas v sekundách R = odpor záťaže C = kapacita

Všetko, čo musíme urobiť, je vypočítať R z vyššie uvedeného. Potom, čo poznáme účinný odpor a priemerné dodávané napätie, môžeme získať priemernú spotrebu prúdu. Nie je to jednoduché, pokiaľ nie ste pokročilý matematik. Aby sme to uľahčili, najskôr upravíme tento vzorec podľa ČIERNE-&-BIELEJ verzie, kde R je predmetom.

(* znamená násobiť a ln () znamená prirodzený logaritmus toho, čo je v zátvorkách.)

Matematika je otravná a náchylná k chybám, a tak som si vyrobil tabuľku na zdvíhanie ťažkých bremien.

Z mojej tabuľky uvidíte, že som najskôr použil známy záťažový odpor na kontrolu presnosti tohto prístupu. Môj najhorší prípad bola chyba menšia ako 10 percent. Nie príliš zlé.

Krok 4: Stiahnite si tabuľku pre svoje vlastné experimenty

Pri vykonávaní vlastných experimentov si môžete stiahnuť moju tabuľku a do stĺpcov vložiť svoje vlastné hodnoty.

Záver

Tento spôsob stanovenia priemernej spotreby prúdu je vhodný na väčšinu praktických účelov.

Ako vidíte z tabuľky, môj diaľkový snímač teploty zrejme spotreboval asi 85 mikro ampérov. Ak jednoducho predpokladám, že je to 100 mikroampérov, znamená to, že 2 000 mAh batérie v zariadení by mali vydržať 20 000 hodín - niekoľko rokov. Čo som chcel vedieť.