Bestäm genomsnittlig strömförbrukning av intermittent enhet med låg effekt: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Introduktion

Av nyfikenhet ville jag veta hur länge batterierna kan hålla i min fjärrtemperatursensor. Det tar två AA -celler i serie men det hjälper lite att placera en amperemeter i linje och titta på displayen eftersom strömmen förbrukas i skurar. Varje par minuter slår enheten på sin 433 Mhz -sändare i några sekunder och återgår sedan till ett viloläge för att bara hålla tiden till nästa sändning.

Jag behövde ett medel för att aggregera den totala strömförbrukningen under en tidsperiod för att få ett genomsnitt. Jag gjorde detta genom att driva enheten från en superkondensator och beräkna den effektiva genomsnittliga strömmen från kondensatorns spänningsfall över timmarna.

Detta kan uppenbarligen inte ge ett helt korrekt resultat eftersom kondensatorn drabbas av internt läckage och tappar laddning varje gång voltmätaren ansluts för att få en avläsning. Men de erhållna resultaten är tillräckligt korrekta för att jag ska kunna avgöra hur länge de normala batterierna kan räcka.

Tillbehör

• Enhet som testas (i mitt fall en fjärrtemperatursensor)
• Voltmeter (en digital multimeter är perfekt)
• Superkondensator (jag använde en 4 Farad 5.5V)
• Klocka (att notera när avläsningar görs)
• croc-clip leder.

Steg 1: Kontrollera utrustning

Se till att superkondensatorn håller sin laddning tillräckligt.

Använd de två AA -cellerna (förutsatt att de är fulladdade) ansluta dem till SuperCap för att få den upp till 3 volt. Koppla ifrån. Mät SuperCap -spänningen för att kontrollera att den säger 3 volt (eller nästan) och notera spänningen och tiden. Koppla bort voltmätaren. Vänta några timmar. Mät SuperCap -spänningen igen för att kontrollera om den läcker allvarligt. Förhoppningsvis har det knappast förändrats. Min 4 Farad SuperCap hade fortfarande halva sin initiala spänning efter en månad!

För övrigt tyder min erfarenhet av SuperCaps på att ju större kapacitansen är, desto snabbare läcker de bort sin spänning. Min 100 Farad kondensator tappar halva spänningen på mindre än ett dygn.

Steg 2: Ta mätningar

Anslut den uppstartade SuperCap till enheten som testas och mät initialspänningen, kom ihåg att notera också tiden.

Låt enheten gå från SuperCap och kontrollera spänningen varannan timme. När spänningen har sjunkit med, säg 25 procent (mellan hälften och ett voltfall för min 3 Volt -enhet) notera spänningen och tid igen.

Anta inte att det blir bättre att köra längre, för om spänningen sjunker för lågt kan enheten sluta fungera.

Steg 3: Gör matte

För en idealisk (teoretiskt perfekt) kondensator uttrycks urladdningen genom en last med den BLÅ formeln som visas.

Var:

Vc = Slutlig kondensatorspänning Vs = Intitial kondensatorspänning e = den matematiska konstanten ungefär 2,718t = tiden i sekunder R = belastningsmotståndet C = kapacitansen

Allt vi behöver göra är att beräkna R utifrån ovanstående. Då vi känner till det effektiva motståndet och den genomsnittliga levererade spänningen kan vi få den genomsnittliga strömförbrukningen. Det är inte lätt om du inte är en avancerad matematiker. För att göra det enklare omordnar vi först den formeln enligt SVART-&-VIT-versionen där R är ämnet.

(* betyder multiplicera och ln () betyder naturlig logaritm av vad som finns inom parentes.)

Att göra matematik är irriterande och benäget för fel så jag gjorde ett kalkylblad för att klara det tunga.

Du kommer att se från mitt kalkylblad att jag först använde ett känt belastningsmotstånd för att kontrollera riktigheten i detta tillvägagångssätt. Mitt värsta fall var mindre än 10 procents fel. Inte så dåligt.

Steg 4: Ladda ner kalkylbladet för dina egna experiment

Du kan ladda ner mitt kalkylblad och lägga dina egna värden i kolumnerna när du utför dina egna experiment.

Slutsats

Denna metod för att bestämma genomsnittlig strömförbrukning är tillräcklig för de flesta praktiska ändamål.

Som du ser från kalkylbladet verkade min fjärrtemperatursensor konsumera cirka 85 mikro Amp. Om jag helt enkelt antar att det är 100 mikroförstärkare betyder det att 2000 mAh -batterierna i enheten ska hålla 20 000 timmar - ett par år. Vilket jag ville veta.