Προσδιορίστε τη Μέση Τρέχουσα Κατανάλωση Διαλείπουσας Συσκευής Χαμηλής Ισχύος: 4 Βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Εισαγωγή

Από περιέργεια ήθελα να μάθω πόσο καιρό μπορεί να κρατήσουν οι μπαταρίες στον απομακρυσμένο αισθητήρα θερμοκρασίας μου. Χρειάζονται δύο κυψέλες ΑΑ σε σειρά, αλλά είναι μικρή βοήθεια για την τοποθέτηση ενός αμπερόμετρου στη σειρά και την παρακολούθηση της οθόνης επειδή η ενέργεια καταναλώνεται σε ριπές. Κάθε δύο λεπτά η συσκευή ενεργοποιεί τον πομπό της στα 433 Mhz για λίγα δευτερόλεπτα και μετά επιστρέφει σε ήρεμη κατάσταση, διατηρώντας το χρόνο μέχρι την επόμενη μετάδοση.

Χρειαζόμουν ένα μέσο για να συγκεντρώσω τη συνολική τρέχουσα κατανάλωση σε διάστημα ωρών για να αποκτήσω έναν μέσο όρο. Το έκανα τροφοδοτώντας τη συσκευή από έναν Super Capacitor και υπολογίζοντας το πραγματικό μέσο ρεύμα από την πτώση τάσης του πυκνωτή με τις ώρες.

Προφανώς αυτό δεν μπορεί να αποφέρει ένα απόλυτα ακριβές αποτέλεσμα επειδή ο πυκνωτής υφίσταται κάποια εσωτερική διαρροή και χάνει φόρτιση κάθε φορά που συνδέεται το βολτόμετρο για να πάρει μια ένδειξη. Αλλά τα αποτελέσματα που λαμβάνονται είναι αρκετά ακριβή για τους σκοπούς μου να αποφασίσω πόσο θα αντέξουν οι κανονικές μπαταρίες.

Προμήθειες

• Συσκευή υπό δοκιμή (στην περίπτωσή μου απομακρυσμένος αισθητήρας θερμοκρασίας)
• Βολτόμετρο (ένα ψηφιακό πολύμετρο είναι τέλειο)
• Super Capacitor (χρησιμοποίησα 4 Farad 5.5V)
• Ρολόι (για σημείωση όταν γίνονται οι ενδείξεις)
• croc-clip οδηγεί.

Βήμα 1: Ελέγξτε τον εξοπλισμό

Βεβαιωθείτε ότι ο Super Capacitor διατηρεί τη φόρτιση επαρκώς.

Χρησιμοποιώντας τις δύο κυψέλες ΑΑ (υποθέτοντας ότι είναι πλήρως φορτισμένες) συνδέστε τις στο SuperCap για να το ανεβάσετε στα 3 Volts. Αποσυνδέω. Μετρήστε την τάση SuperCap για να ελέγξετε ότι λέει 3 Volts (ή σχεδόν) και σημειώστε την τάση και το χρόνο. Αποσυνδέστε το βολτόμετρο. Περιμένετε μερικές ώρες. Μετρήστε ξανά την τάση SuperCap για να ελέγξετε εάν διαρρέει σοβαρά. Ας ελπίσουμε ότι δεν θα έχει αλλάξει σχεδόν καθόλου. Το 4 Farad SuperCap μου είχε ακόμα τη μισή αρχική του τάση μετά από ένα μήνα!

Παρεμπιπτόντως, η εμπειρία μου με το SuperCaps υποδηλώνει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα, τόσο πιο γρήγορα διαρρέουν την τάση τους. Ο πυκνωτής μου 100 Farad χάνει τη μισή τάση σε λιγότερο από μία ημέρα.

Βήμα 2: Πάρτε μετρήσεις

Συνδέστε το τροφοδοτικό SuperCap στη συσκευή που δοκιμάζεται και μετρήστε την αρχική τάση, μην ξεχνάτε να σημειώσετε και την ώρα.

Αφήστε τη συσκευή να τρέξει από το SuperCap και ελέγξτε την τάση κάθε λίγες ώρες. Μόλις μειωθεί η τάση, ας πούμε, 25 τοις εκατό (μεταξύ μισού και ενός βολτ πτώση για τη συσκευή μου 3 Volt) σημειώστε ξανά την τάση και το χρόνο.

Μην υποθέσετε ότι η λειτουργία για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα θα είναι καλύτερη, διότι εάν η τάση πέσει πολύ χαμηλά, η συσκευή μπορεί να σταματήσει να λειτουργεί.

Βήμα 3: Κάντε τα μαθηματικά

Για έναν ιδανικό (θεωρητικά τέλειο) πυκνωτή, η εκφόρτιση μέσω φορτίου εκφράζεται με τον μπλε τύπο που φαίνεται.

Οπου:

Vc = Τελική τάση πυκνωτήVs = Αρχική τάση πυκνωτήe = η μαθηματική σταθερά περίπου 2,718t = ο χρόνος σε δευτερόλεπταR = η αντίσταση φορτίουC = η χωρητικότητα

Το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να υπολογίσουμε το R από τα παραπάνω. Στη συνέχεια, γνωρίζοντας την αποτελεσματική αντίσταση και τη μέση τροφοδοτούμενη τάση, μπορούμε να πάρουμε τη μέση κατανάλωση ρεύματος. Αυτό δεν είναι εύκολο αν δεν είστε εξελιγμένος μαθηματικός. Για να το κάνουμε πιο εύκολο, αναδιατάσσουμε πρώτα αυτόν τον τύπο σύμφωνα με την BLACK-&-WHITE έκδοση όπου το R είναι το θέμα.

(* σημαίνει πολλαπλασιασμός και ln () σημαίνει φυσικός λογάριθμος αυτού που βρίσκεται σε αγκύλες.)

Η εκτέλεση μαθηματικών είναι ενοχλητική και επιρρεπής σε λάθη, οπότε έφτιαξα ένα υπολογιστικό φύλλο για να κάνω την άρση βαρών.

Θα δείτε από το υπολογιστικό φύλλο μου ότι χρησιμοποίησα για πρώτη φορά μια γνωστή αντίσταση φορτίου για να ελέγξω την ακρίβεια αυτής της προσέγγισης. Η χειρότερη περίπτωση μου ήταν λιγότερο από 10 τοις εκατό λάθος. ΟΧΙ άσχημα.

Βήμα 4: Κατεβάστε το υπολογιστικό φύλλο για τα δικά σας πειράματα

Μπορείτε να κατεβάσετε το υπολογιστικό φύλλο μου και να βάλετε τις δικές σας τιμές στις στήλες κατά τη διεξαγωγή των δικών σας πειραμάτων.

συμπέρασμα

Αυτή η μέθοδος προσδιορισμού της μέσης τρέχουσας κατανάλωσης είναι επαρκής για τους περισσότερους πρακτικούς σκοπούς.

Όπως θα δείτε από το υπολογιστικό φύλλο, ο απομακρυσμένος αισθητήρας θερμοκρασίας μου φάνηκε να καταναλώνει περίπου 85 micro Amp. Αν υποθέσω απλώς ότι είναι 100 micro Amp σημαίνει ότι οι μπαταρίες 2000 mAh στη συσκευή θα πρέπει να διαρκούν 20.000 ώρες - μερικά χρόνια. Αυτό είναι που ήθελα να μάθω.