Bestimmen Sie den durchschnittlichen Stromverbrauch eines intermittierenden Geräts mit geringer Leistung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Einführung

Aus Neugier wollte ich wissen, wie lange die Batterien in meinem Temperatur-Fernsensor halten. Es braucht zwei AA-Zellen in Reihe, aber es ist wenig hilfreich, ein Amperemeter in Reihe zu platzieren und das Display zu beobachten, da der Strom stoßweise verbraucht wird. Alle paar Minuten schaltet das Gerät seinen 433-MHz-Sender für einige Sekunden ein und kehrt dann in einen Ruhezustand zurück, in dem es nur die Zeit bis zur nächsten Übertragung hält.

Ich brauchte ein Mittel, um den Gesamtstromverbrauch über einen Zeitraum von Stunden zu aggregieren, um einen Durchschnitt zu erhalten. Ich tat dies, indem ich das Gerät über einen Superkondensator mit Strom versorgte und den effektiven Durchschnittsstrom aus dem Spannungsabfall des Kondensators über die Stunden berechnete.

Dies kann natürlich kein ganz genaues Ergebnis liefern, da der Kondensator eine interne Leckage erleidet und jedes Mal, wenn das Voltmeter angeschlossen wird, um eine Messung zu erhalten, Ladung verliert. Aber die erhaltenen Ergebnisse sind für meine Zwecke ausreichend genau, um zu entscheiden, wie lange die normalen Batterien halten könnten.

Lieferungen

• Prüfling (in meinem Fall ein externer Temperatursensor)
• Voltmeter (ein digitales Multimeter ist perfekt)
• Superkondensator (ich habe einen 4 Farad 5.5V verwendet)
• Uhr (beim Ablesen zu notieren)
• Krokodilklemmen führt.

Schritt 1: Ausrüstung prüfen

Stellen Sie sicher, dass der Superkondensator seine Ladung ausreichend hält.

Verbinden Sie die beiden AA-Zellen (vorausgesetzt, sie sind voll aufgeladen) mit dem SuperCap, um ihn auf 3 Volt zu bringen. Trennen. Messen Sie die SuperCap-Spannung, um zu überprüfen, ob 3 Volt (oder fast) angezeigt werden, und notieren Sie die Spannung und die Zeit. Trennen Sie das Voltmeter. Warten Sie ein paar Stunden. Messen Sie die SuperCap-Spannung erneut, um zu prüfen, ob sie ernsthaft undicht ist. Hoffentlich hat sich das kaum geändert. Mein 4 Farad SuperCap hatte nach einem Monat immer noch die Hälfte seiner Anfangsspannung!

Übrigens, meine Erfahrung mit SuperCaps legt nahe, dass je größer die Kapazität ist, desto schneller verlieren sie ihre Spannung. Mein 100-Farad-Kondensator verliert in weniger als einem Tag die Hälfte seiner Spannung.

Schritt 2: Nehmen Sie Messungen vor

Schließen Sie den eingeschalteten SuperCap an das zu testende Gerät an und messen Sie die Anfangsspannung. Denken Sie daran, auch die Zeit zu notieren.

Lassen Sie das Gerät vom SuperCap laufen und überprüfen Sie alle paar Stunden die Spannung. Sobald die Spannung um beispielsweise 25 Prozent gefallen ist (zwischen einem halben und einem Volt Abfall für mein 3-Volt-Gerät), notieren Sie die Spannung und die Zeit erneut.

Gehen Sie nicht davon aus, dass es besser ist, länger zu laufen, da das Gerät möglicherweise nicht mehr funktioniert, wenn die Spannung zu niedrig abfällt.

Schritt 3: Machen Sie die Mathematik

Für einen idealen (theoretisch perfekten) Kondensator wird die Entladung durch eine Last durch die gezeigte BLAUE Formel ausgedrückt.

Woher:

Vc = EndkondensatorspannungVs = Anfangskondensatorspannunge = die mathematische Konstante ungefähr 2,718t = die Zeit in SekundenR = der LastwiderstandC = die Kapazität

Alles, was wir tun müssen, ist R aus dem Obigen zu berechnen. Wenn wir dann den effektiven Widerstand und die durchschnittliche Versorgungsspannung kennen, können wir den durchschnittlichen Stromverbrauch erhalten. Das ist nicht einfach, es sei denn, Sie sind ein fortgeschrittener Mathematiker. Um es einfacher zu machen, ordnen wir diese Formel zuerst gemäß der BLACK-&-WHITE-Version um, wobei R das Subjekt ist.

(* bedeutet multiplizieren und ln() bedeutet natürlicher Logarithmus der Klammern.)

Mathematik zu machen ist nervig und fehleranfällig, also habe ich eine Tabelle erstellt, um die schwere Arbeit zu erledigen.

Sie werden aus meiner Tabelle sehen, dass ich zuerst einen bekannten Lastwiderstand verwendet habe, um die Genauigkeit dieses Ansatzes zu überprüfen. Mein schlimmster Fall war weniger als 10 Prozent Fehler. Nicht so schlecht.

Schritt 4: Laden Sie die Tabelle für Ihre eigenen Experimente herunter

Sie können meine Tabelle herunterladen und Ihre eigenen Werte in die Spalten eingeben, wenn Sie Ihre eigenen Experimente durchführen.

Abschluss

Diese Methode zur Bestimmung des durchschnittlichen Stromverbrauchs ist für die meisten praktischen Zwecke ausreichend.

Wie Sie aus der Tabelle sehen werden, schien mein Ferntemperatursensor etwa 85 Mikroampere zu verbrauchen. Wenn ich einfach davon ausgeht, dass das 100 Mikroampere sind, bedeutet dies, dass die 2000-mAh-Batterien im Gerät 20.000 Stunden halten sollten - ein paar Jahre. Was ich wissen wollte.