Bestem gennemsnitligt strømforbrug af intermittent enhed med lav effekt: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Introduktion

Af nysgerrighed ville jeg vide, hvor længe batterierne kan holde i min fjerntliggende temperatursensor. Det tager to AA -celler i serie, men det hjælper lidt med at placere et amperemeter i kø og se displayet, fordi strømmen forbruges i bursts. Hvert par minutter tænder enheden for sin 433 Mhz sender i et par sekunder og vender derefter tilbage til en hvilende tilstand med bare at holde tiden til den næste transmission.

Jeg havde brug for et middel til at aggrege det samlede nuværende forbrug over en periode på timer for at få et gennemsnit. Jeg gjorde dette ved at drive enheden fra en superkondensator og beregne den effektive gennemsnitlige strøm fra kondensatorens spændingsfald i timerne.

Dette kan klart ikke give et helt nøjagtigt resultat, fordi kondensatoren lider af en vis intern lækage og mister opladning hver gang voltmeteret tilsluttes for at få en aflæsning. Men de opnåede resultater er tilstrækkeligt præcise til mine formål med at bestemme, hvor længe de normale batterier kan holde.

Forbrugsvarer

• Enhed under test (i mit tilfælde en ekstern temperatursensor)
• Voltmeter (et digitalt multimeter er perfekt)
• Super kondensator (jeg brugte en 4 Farad 5.5V)
• Ur (bemærk, når aflæsninger foretages)
• croc-clip ledninger.

Trin 1: Kontroller udstyr

Sørg for, at superkondensatoren holder sin ladning tilstrækkeligt.

Brug de to AA -celler (forudsat at de er fuldt opladet) tilslut dem til SuperCap for at bringe den op til de 3 volt. Koble fra. Mål SuperCap -spændingen for at kontrollere, at den siger 3 volt (eller næsten), og noter spændingen og tiden. Afbryd voltmeteret. Vent et par timer. Mål SuperCap -spændingen igen for at kontrollere, om den er alvorligt utæt. Forhåbentlig vil det næppe have ændret sig. Min 4 Farad SuperCap havde stadig halvdelen af sin oprindelige spænding efter en måned!

I øvrigt tyder min erfaring med SuperCaps på, at jo større kapacitansen er, jo hurtigere lækker de deres spænding væk. Min 100 Farad kondensator mister halvdelen af sin spænding på mindre end et døgn.

Trin 2: Tag målinger

Tilslut den SuperCap, der er tændt, til den testede enhed, og mål den oprindelige spænding, og husk også at notere tiden.

Lad enheden køre fra SuperCap og tjek spændingen hvert par timer. Når spændingen er faldet med, siger 25 procent (mellem halv og et volt fald for min 3 Volt -enhed) noter spændingen og tid igen.

Antag ikke, at det vil være bedre at køre længere, for hvis spændingen falder for lavt, kan enheden stoppe med at fungere.

Trin 3: Lav matematik

For en ideel (teoretisk perfekt) kondensator udtrykkes udladningen gennem en belastning med den viste BLÅ formel.

Hvor:

Vc = Endelig kondensatorspænding Vs = Intitial kondensatorspænding e = den matematiske konstant groft 2,718t = tiden i sekunder R = belastningsmodstanden C = Kapacitansen

Alt vi skal gøre er at beregne R ud fra ovenstående. Ved at kende den effektive modstand og gennemsnitlige leverede spænding kan vi få det gennemsnitlige strømforbrug. Det er ikke let, medmindre du er en avanceret matematiker. For at gøre det lettere omarrangerer vi først denne formel i henhold til den SORT-&-HVID version, hvor R er emnet.

(* betyder multiplicere og ln () betyder naturlig logaritme af, hvad der er i parenteserne.)

At lave matematik er irriterende og tilbøjeligt til fejl, så jeg lavede et regneark for at klare de tunge løft.

Du vil se fra mit regneark, at jeg først brugte en kendt belastningsmodstand til at kontrollere nøjagtigheden af denne tilgang. Mit værste tilfælde var mindre end 10 procent fejl. Ikke dårligt.

Trin 4: Download regnearket til dine egne eksperimenter

Du kan downloade mit regneark og sætte dine egne værdier i kolonnerne, når du udfører dine egne eksperimenter.

Konklusion

Denne metode til bestemmelse af det gennemsnitlige strømforbrug er tilstrækkelig til de fleste praktiske formål.

Som du kan se fra regnearket, så min fjerntemperatursensor ud til at forbruge omkring 85 mikro Amp. Hvis jeg simpelthen går ud fra, at det er 100 mikro Amp, betyder det, at 2000 mAh batterierne i enheden skal vare 20.000 timer - et par år. Hvilket var det, jeg ville vide.