Bestem gjennomsnittlig strømforbruk av intermittent enhet med lav effekt: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Introduksjon

Av nysgjerrighet ville jeg vite hvor lenge batteriene kan vare i den eksterne temperatursensoren min. Det tar to AA -celler i serie, men det er liten hjelp å plassere et amperemeter i kø og se på skjermen fordi strømmen forbrukes i utbrudd. Hvert par minutter slår enheten på 433 Mhz -senderen i noen sekunder, og går deretter tilbake til en hvilende tilstand med bare å holde tiden til neste overføring.

Jeg trengte et middel for å samle det totale strømforbruket over en periode på timer for å få et gjennomsnitt. Jeg gjorde dette ved å drive enheten fra en superkondensator og beregne den effektive gjennomsnittlige strømmen fra kondensatorens spenningsfall i løpet av timene.

Dette kan tydeligvis ikke gi et helt nøyaktig resultat fordi kondensatoren lider av en viss lekkasje og mister ladningen hver gang voltmeteret kobles til for å få en avlesning. Men de oppnådde resultatene er tilstrekkelig nøyaktige til at jeg kan bestemme hvor lenge de vanlige batteriene kan vare.

Rekvisita

• Enhet under test (i mitt tilfelle en ekstern temperatursensor)
• Voltmeter (et digitalt multimeter er perfekt)
• Super kondensator (jeg brukte en 4 Farad 5.5V)
• Klokke (for å legge merke til når avlesninger er tatt)
• krokodilleklips.

Trinn 1: Kontroller utstyr

Sørg for at superkondensatoren holder ladningen tilstrekkelig.

Ved å bruke de to AA -cellene (forutsatt at de er fulladet) kobler du dem til SuperCap for å få den opp til 3 volt. Koble fra. Mål SuperCap -spenningen for å kontrollere at den sier 3 volt (eller nesten) og noter spenningen og tiden. Koble fra voltmeteret. Vent noen timer. Mål SuperCap -spenningen igjen for å sjekke om den lekker alvorlig. Forhåpentligvis vil det neppe ha endret seg. Min 4 Farad SuperCap hadde fortsatt halvparten av startspenningen etter en måned!

Forresten, min erfaring med SuperCaps antyder at jo større kapasitansen er, desto raskere lekker de bort spenningen. Min 100 Farad kondensator mister halvparten av spenningen på mindre enn et døgn.

Trinn 2: Ta målinger

Koble den oppstartede SuperCap til enheten som testes, og mål utgangsspenningen, og husk også å notere tiden.

La enheten gå fra SuperCap og sjekk spenningen noen få timer. Når spenningen har falt, si 25 prosent (mellom halv og ett volt fall for min 3 Volt -enhet) noter spenningen og gang på gang.

Ikke anta at det vil være bedre å kjøre lenger, for hvis spenningen synker for lavt, kan enheten slutte å fungere.

Trinn 3: Gjør matematikken

For en ideell (teoretisk perfekt) kondensator uttrykkes utladningen gjennom en last med den BLÅ formelen vist.

Hvor:

Vc = Endelig kondensatorspenning Vs = Intitial kondensatorspenning e = den matematiske konstanten omtrent 2,718t = tiden i sekunder R = lastmotstanden C = Kapasitansen

Alt vi trenger å gjøre er å beregne R ut fra ovenstående. Da vi kjenner den effektive motstanden og gjennomsnittlige leverte spenningen, kan vi få gjennomsnittlig strømforbruk. Det er ikke lett med mindre du er en avansert matematiker. For å gjøre det enklere, omorganiserer vi først formelen i henhold til SORT-&-HVITT versjon der R er emnet.

(* betyr multiplisere og ln () betyr naturlig logaritme av det som er i parentesene.)

Å gjøre matematikk er irriterende og utsatt for feil, så jeg lagde et regneark for å gjøre de tunge løftene.

Du vil se fra regnearket mitt at jeg først brukte en kjent lastmotstand for å kontrollere nøyaktigheten av denne tilnærmingen. Mitt verste tilfelle var mindre enn 10 prosent feil. Ikke værst.

Trinn 4: Last ned regnearket for dine egne eksperimenter

Du kan laste ned regnearket mitt og sette dine egne verdier i kolonnene når du utfører dine egne eksperimenter.

Konklusjon

Denne metoden for å bestemme gjennomsnittlig strømforbruk er tilstrekkelig for de fleste praktiske formål.

Som du vil se fra regnearket, så det ut til at den eksterne temperatursensoren min brukte omtrent 85 mikro Amp. Hvis jeg bare antar at det er 100 mikro Amp betyr det at 2000 mAh batteriene i enheten skal vare 20 000 timer - et par år. Det er det jeg ønsket å vite.