กำหนดการใช้กระแสไฟเฉลี่ยของอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับต่ำ: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

บทนำ

ด้วยความอยากรู้ ฉันต้องการทราบว่าแบตเตอรี่จะใช้งานได้นานเท่าใดในเซ็นเซอร์อุณหภูมิระยะไกลของฉัน ต้องใช้เซลล์ AA สองเซลล์เป็นชุด แต่ช่วยในการวางแอมมิเตอร์ในแนวเดียวกันและดูการแสดงผลได้เพียงเล็กน้อยเพราะใช้พลังงานในการระเบิด ทุก ๆ สองสามนาทีอุปกรณ์จะเปิดเครื่องส่งสัญญาณ 433 Mhz เป็นเวลาสองสามวินาทีจากนั้นจะกลับสู่สถานะสงบเพียงรักษาเวลาไว้จนกว่าจะมีการส่งครั้งต่อไป

ฉันต้องการวิธีในการรวมการบริโภคในปัจจุบันโดยรวมในช่วงเวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้ได้ค่าเฉลี่ย ฉันทำสิ่งนี้โดยเปิดอุปกรณ์จาก Super Capacitor และคำนวณกระแสเฉลี่ยที่มีประสิทธิภาพจากแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุที่ลดลงตลอดหลายชั่วโมง

เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้ไม่สามารถให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำได้ทั้งหมด เนื่องจากตัวเก็บประจุมีการรั่วไหลภายในและสูญเสียประจุทุกครั้งที่เชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์เพื่ออ่านค่า แต่ผลลัพธ์ที่ได้นั้นแม่นยำเพียงพอสำหรับจุดประสงค์ของฉันในการตัดสินใจว่าแบตเตอรี่ปกติจะใช้งานได้นานแค่ไหน

เสบียง

• อุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ (ในกรณีของฉันคือเซ็นเซอร์อุณหภูมิระยะไกล)
• โวลต์มิเตอร์ (มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลสมบูรณ์แบบ)
• Super Capacitor (ฉันใช้ 4 Farad 5.5V อันหนึ่ง)
• นาฬิกา (หมายเหตุเมื่ออ่านค่า)
• คลิปจระเข้นำไปสู่

ขั้นตอนที่ 1: ตรวจสอบอุปกรณ์

ตรวจสอบให้แน่ใจว่า Super Capacitor มีประจุเพียงพอ

การใช้เซลล์ AA สองเซลล์ (สมมติว่าชาร์จเต็มแล้ว) เชื่อมต่อเซลล์กับ SuperCap เพื่อเพิ่มแรงดันไฟสูงสุด 3 โวลต์ ตัดการเชื่อมต่อ วัดแรงดันไฟฟ้า SuperCap เพื่อตรวจสอบว่ามี 3 โวลต์ (หรือเกือบ) และสังเกตแรงดันไฟฟ้าและเวลา ถอดโวลต์มิเตอร์ออก รอสองสามชั่วโมง วัดแรงดัน SuperCap อีกครั้งเพื่อตรวจสอบว่ามีการรั่วอย่างรุนแรงหรือไม่ หวังว่าจะแทบไม่เปลี่ยนแปลง 4 Farad SuperCap ของฉันยังคงมีแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นเพียงครึ่งเดียวหลังจากผ่านไปหนึ่งเดือน!

อนึ่ง ประสบการณ์ของฉันกับ SuperCaps ชี้ให้เห็นว่ายิ่งความจุมากเท่าใด แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งรั่วไหลเร็วขึ้นเท่านั้น ตัวเก็บประจุ 100 Farad ของฉันสูญเสียแรงดันไฟฟ้าครึ่งหนึ่งในเวลาน้อยกว่าหนึ่งวัน

ขั้นตอนที่ 2: ทำการวัด

เชื่อมต่อ SuperCap ที่จ่ายไฟเข้ากับอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบและวัดแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้น โดยอย่าลืมสังเกตเวลาด้วย

ปล่อยให้อุปกรณ์ทำงานจาก SuperCap และตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าทุกๆ สองสามชั่วโมง เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลง พูด 25 เปอร์เซ็นต์ (ระหว่างครึ่งถึงหนึ่งโวลต์สำหรับอุปกรณ์ 3 โวลต์ของฉัน) ให้สังเกตแรงดันไฟฟ้าและเวลาอีกครั้ง

อย่าคิดว่าการทำงานนานขึ้นจะดีกว่า เพราะหากแรงดันไฟฟ้าตกต่ำเกินไป อุปกรณ์อาจหยุดทำงาน

ขั้นตอนที่ 3: ทำคณิตศาสตร์

สำหรับตัวเก็บประจุในอุดมคติ (สมบูรณ์แบบตามทฤษฎี) การคายประจุผ่านโหลดจะแสดงโดยสูตร BLUE ที่แสดง

ที่ไหน:

Vc = แรงดันตัวเก็บประจุสุดท้ายVs = แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเริ่มต้นe = ค่าคงที่ทางคณิตศาสตร์ประมาณ 2.718t = เวลาในหน่วยวินาทีR = ความต้านทานโหลดC = ความจุ

สิ่งที่เราต้องทำคือคำนวณ R จากด้านบน จากนั้นเมื่อทราบความต้านทานที่มีประสิทธิผลและแรงดันไฟที่จ่ายโดยเฉลี่ย เราก็จะได้รับการบริโภคกระแสไฟเฉลี่ย ไม่ใช่เรื่องง่ายเว้นแต่คุณจะเป็นนักคณิตศาสตร์ขั้นสูง เพื่อให้ง่ายขึ้น อันดับแรก เราจัดเรียงสูตรนั้นใหม่ตามเวอร์ชัน BLACK-&-WHITE โดยที่ R คือหัวเรื่อง

(* หมายถึงการคูณ และ ln() หมายถึงลอการิทึมธรรมชาติของสิ่งที่อยู่ในวงเล็บ)

การทำคณิตศาสตร์เป็นเรื่องที่น่ารำคาญและมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด ดังนั้นฉันจึงสร้างสเปรดชีตเพื่อทำหน้าที่ในการยกของหนัก

คุณจะเห็นจากสเปรดชีตของฉันว่าครั้งแรกที่ฉันใช้ตัวต้านทานโหลดที่รู้จักเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของวิธีการนี้ กรณีที่เลวร้ายที่สุดของฉันน้อยกว่าข้อผิดพลาด 10 เปอร์เซ็นต์ ก็ไม่เลวนะ.

ขั้นตอนที่ 4: ดาวน์โหลดสเปรดชีตสำหรับการทดลองของคุณเอง

คุณสามารถดาวน์โหลดสเปรดชีตของฉันและใส่ค่าของคุณเองลงในคอลัมน์เมื่อทำการทดสอบของคุณเอง

บทสรุป

วิธีการกำหนดปริมาณการใช้กระแสไฟเฉลี่ยนี้เพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติส่วนใหญ่

ดังที่คุณเห็นจากสเปรดชีต ดูเหมือนว่าเซ็นเซอร์อุณหภูมิระยะไกลของฉันจะกินไฟประมาณ 85 ไมโครแอมป์ ถ้าฉันคิดง่ายๆ ว่านั่นคือ 100 ไมโครแอมป์ หมายความว่าแบตเตอรี่ 2,000 mAh ในอุปกรณ์ควรมีอายุการใช้งาน 20,000 ชั่วโมง - สองสามปี ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันอยากจะรู้