Определете средната консумация на ток на устройство с прекъсване при ниска мощност: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Въведение

От любопитство исках да знам колко дълго могат да издържат батериите в сензора ми за дистанционна температура. Необходими са две AA клетки последователно, но не е много полезно да поставите амперметър в ред и да наблюдавате дисплея, тъй като енергията се изразходва на части. На всеки няколко минути устройството включва своя 433 Mhz предавател за няколко секунди, след което се връща в състояние на покой, като просто запазва времето до следващото предаване.

Имах нужда от средство за обобщаване на общото текущо потребление за период от часове, за да получа средна стойност. Направих това, като захранвах устройството от супер кондензатор и изчислявах ефективния среден ток от спада на напрежението на кондензатора през часовете.

Очевидно това не може да даде напълно точен резултат, защото кондензаторът претърпява някакво вътрешно изтичане и губи заряд всеки път, когато волтметърът е свързан, за да получи показания. Но получените резултати са достатъчно точни за моите цели да реша колко дълго могат да издържат нормалните батерии.

Консумативи

• Тествано устройство (в моя случай дистанционен температурен сензор)
• Волтметър (цифров мултицет е перфектен)
• Супер кондензатор (използвах такъв 4 Farad 5.5V)
• Часовник (да се отбележи при отчитане)
• croc-clip кабели.

Стъпка 1: Проверете оборудването

Уверете се, че суперкондензаторът поддържа достатъчно зареждането си.

С помощта на двете AA клетки (ако приемем, че са напълно заредени) ги свържете към SuperCap, за да го докарате до 3 волта. Прекъснете връзката. Измерете напрежението на SuperCap, за да проверите дали пише 3 волта (или почти) и отбележете напрежението и времето. Изключете волтметъра. Изчакайте няколко часа. Измерете отново напрежението на SuperCap, за да проверите дали тече сериозно. Дано едва ли ще се промени. Моят 4 Farad SuperCap все още имаше половината от първоначалното си напрежение след месец!

Между другото, моят опит със SuperCaps показва, че колкото по -голям е капацитетът, толкова по -бързо изпускат напрежението си. Моят 100 Farad кондензатор губи половината си напрежение за по -малко от ден.

Стъпка 2: Направете измервания

Свържете захранвания SuperCap към тестваното устройство и измерете първоначалното напрежение, като не забравяте да отбележите и часа.

Оставете устройството да работи от SuperCap и проверявайте напрежението на всеки няколко часа. След като напрежението спадне с, да речем, 25 процента (между половин и един волтов спад за моето 3 -волтово устройство), отбележете отново напрежението и времето.

Не приемайте, че по -дългото бягане ще бъде по -добре, защото ако напрежението падне твърде ниско, устройството може да спре да функционира.

Стъпка 3: Направете математиката

За идеален (теоретично перфектен) кондензатор разрядът през товар се изразява с показаната СИНА формула.

Където:

Vc = Крайно напрежение на кондензатора Vs = Напрежение на първоначалния кондензаторe = математическата константа приблизително 2,718t = времето в секунди R = съпротивлението на натоварване C = капацитетът

Всичко, което трябва да направим, е да изчислим R от горното. След това, знаейки ефективното съпротивление и средното захранващо напрежение, можем да получим средното потребление на ток. Това не е лесно, освен ако не сте напреднал математик. За да улесним, първо пренареждаме тази формула според ЧЕРНО-&-БЯЛОТО издание, където R е субектът.

(* означава умножение и ln () означава естествен логаритъм на това, което е в скобите.)

Правенето на математика е досадно и склонно към грешки, затова направих електронна таблица, за да извърша тежката работа.

Ще видите от моята електронна таблица, че за първи път използвах известен резистор за натоварване, за да проверя точността на този подход. Най -лошият ми случай беше по -малко от 10 % грешка. Не е много лошо.

Стъпка 4: Изтеглете електронната таблица за вашите собствени експерименти

Можете да изтеглите моята електронна таблица и да поставите свои собствени стойности в колоните, когато провеждате свои собствени експерименти.

Заключение

Този метод за определяне на средното потребление на ток е подходящ за повечето практически цели.

Както ще видите от електронната таблица, изглежда, че моят дистанционен температурен сензор консумира около 85 микро ампера. Ако просто приемам, че това е 100 микро усилвателя, това означава, че батериите от 2000 mAh в устройството трябва да издържат 20 000 часа - няколко години. Което исках да знам.