Determinare il consumo di corrente medio del dispositivo intermittente a bassa potenza: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

introduzione

Per curiosità volevo sapere quanto tempo potrebbero durare le batterie nel mio sensore di temperatura remoto. Ci vogliono due celle AA in serie ma è di poco aiuto posizionare un amperometro in linea e guardare il display perché l'energia viene consumata a raffiche. Ogni paio di minuti il dispositivo accende il suo trasmettitore a 433 Mhz per alcuni secondi, quindi torna in uno stato di quiescenza in cui si limita a tenere il tempo fino alla trasmissione successiva.

Avevo bisogno di un mezzo per aggregare il consumo di corrente complessivo in un periodo di ore per ottenere una media. L'ho fatto alimentando il dispositivo da un super condensatore e calcolando la corrente media effettiva dalla caduta di tensione del condensatore nel corso delle ore.

Chiaramente questo non può produrre un risultato del tutto accurato perché il condensatore subisce una perdita interna e perde carica ogni volta che il voltmetro è collegato per ottenere una lettura. Ma i risultati ottenuti sono sufficientemente accurati per i miei scopi di decidere quanto tempo potrebbero durare le normali batterie.

Forniture

• Dispositivo in prova (nel mio caso un sensore di temperatura remoto)
• Voltmetro (un multimetro digitale è perfetto)
• Super condensatore (ho usato un 4 Farad 5.5V)
• Orologio (da notare quando vengono effettuate le letture)
• cavi a coccodrillo.

Passaggio 1: controllare l'attrezzatura

Assicurati che il Super Condensatore mantenga la sua carica a sufficienza.

Usando le due celle AA (ammesso che siano completamente cariche) collegale al SuperCap per portarlo fino ai 3 Volt. Disconnetti. Misurare la tensione del SuperCap per verificare che dica 3 Volt (o quasi) e annotare la tensione e il tempo. Scollegare il voltmetro. Aspetta qualche ora. Misurare nuovamente la tensione del SuperCap per verificare se perde seriamente. Speriamo che difficilmente sarà cambiato. Il mio SuperCap 4 Farad aveva ancora metà della sua tensione iniziale dopo un mese!

Per inciso, la mia esperienza con i SuperCap suggerisce che maggiore è la capacità, più velocemente perdono la loro tensione. Il mio condensatore da 100 Farad perde metà della sua tensione in meno di un giorno.

Passaggio 2: prendere le misure

Collegare il SuperCap acceso al dispositivo in prova e misurare la tensione iniziale, ricordandosi di annotare anche l'ora.

Lasciare in funzione il dispositivo dal SuperCap e controllare la tensione ogni poche ore. Una volta che la tensione è scesa, diciamo, del 25 percento (tra metà e un calo di volt per il mio dispositivo a 3 Volt) annota la tensione e di nuovo.

Non dare per scontato che funzionare più a lungo sarà meglio perché se la tensione scende troppo il dispositivo potrebbe smettere di funzionare.

Passaggio 3: fai i conti

Per un condensatore ideale (teoricamente perfetto) la scarica attraverso un carico è espressa dalla formula BLU mostrata.

In cui si:

Vc = Tensione finale condensatoreVs = Tensione iniziale condensatoree = la costante matematica circa 2.718t = il tempo in secondiR = la resistenza del caricoC = la capacità

Tutto quello che dobbiamo fare è calcolare R da quanto sopra. Quindi conoscendo la resistenza effettiva e la tensione media fornita possiamo ottenere il consumo medio di corrente. Non è facile se non sei un matematico avanzato. Per semplificare, riordiniamo prima quella formula come per la versione BLACK-&-WHITE dove R è il soggetto.

(* significa moltiplicare e ln() significa logaritmo naturale di ciò che è tra parentesi.)

Fare matematica è fastidioso e soggetto a errori, quindi ho creato un foglio di calcolo per fare il lavoro pesante.

Vedrai dal mio foglio di calcolo che ho usato per la prima volta un resistore di carico noto per verificare l'accuratezza di questo approccio. Il mio caso peggiore era meno del 10% di errore. Non male.

Passaggio 4: scarica il foglio di calcolo per i tuoi esperimenti

Puoi scaricare il mio foglio di calcolo e inserire i tuoi valori nelle colonne quando conduci i tuoi esperimenti.

Conclusione

Questo metodo per determinare il consumo medio di corrente è adeguato per la maggior parte degli scopi pratici.

Come vedrai dal foglio di calcolo, il mio sensore di temperatura remoto sembrava consumare circa 85 micro Amp. Se presumo semplicemente che siano 100 micro Amp, significa che le batterie da 2000 mAh nel dispositivo dovrebbero durare 20.000 ore - un paio di anni. Che è quello che volevo sapere.