Déterminer la consommation de courant moyenne d'un appareil intermittent à faible puissance : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

introduction

Par curiosité, je voulais savoir combien de temps les piles pouvaient durer dans mon capteur de température à distance. Il faut deux piles AA en série mais cela n'aide pas beaucoup à placer un ampèremètre en ligne et à regarder l'affichage car la puissance est consommée par rafales. Toutes les deux minutes, l'appareil allume son émetteur 433 Mhz pendant quelques secondes, puis revient à un état de repos pour ne garder que l'heure jusqu'à la prochaine transmission.

J'avais besoin d'un moyen d'agréger la consommation actuelle globale sur une période d'heures pour obtenir une moyenne. J'ai fait cela en alimentant l'appareil à partir d'un super condensateur et en calculant le courant moyen effectif à partir de la chute de tension du condensateur au fil des heures.

Il est clair que cela ne peut pas donner un résultat entièrement précis car le condensateur subit des fuites internes et perd sa charge chaque fois que le voltmètre est connecté pour obtenir une lecture. Mais les résultats obtenus sont suffisamment précis pour que je puisse décider combien de temps les piles normales pourraient durer.

Fournitures

• Appareil en cours de test (dans mon cas un capteur de température à distance)
• Voltmètre (un multimètre numérique est parfait)
• Super condensateur (j'ai utilisé un 4 Farad 5.5V)
• Horloge (à noter lorsque les lectures sont prises)
• fils croco-clip.

Étape 1: Vérifier l'équipement

Assurez-vous que le Super Condensateur retient suffisamment sa charge.

En utilisant les deux piles AA (en supposant qu'elles soient complètement chargées), connectez-les au SuperCap pour l'amener à 3 volts. Déconnectez-vous. Mesurez la tension SuperCap pour vérifier qu'elle indique 3 volts (ou presque) et notez la tension et l'heure. Débranchez le voltmètre. Attendez quelques heures. Mesurez à nouveau la tension SuperCap pour vérifier si elle fuit sérieusement. Espérons que cela n'aura guère changé. Mon SuperCap 4 Farad avait encore la moitié de sa tension initiale au bout d'un mois !

Incidemment, mon expérience avec les SuperCaps suggère que plus la capacité est grande, plus vite ils évacuent leur tension. Mon condensateur 100 Farad perd la moitié de sa tension en moins d'une journée.

Étape 2: Prendre des mesures

Connectez le SuperCap sous tension à l'appareil à tester et mesurez la tension initiale, sans oublier de noter également l'heure.

Laissez l'appareil fonctionner à partir du SuperCap et vérifiez la tension toutes les quelques heures. Une fois que la tension a baissé, disons, 25 pour cent (entre la moitié et une chute de volt pour mon appareil de 3 volts), notez la tension et encore une fois.

Ne présumez pas qu'il sera préférable de fonctionner plus longtemps, car si la tension chute trop bas, l'appareil peut cesser de fonctionner.

Étape 3: faites le calcul

Pour un condensateur idéal (théoriquement parfait), la décharge à travers une charge est exprimée par la formule BLEUE illustrée.

Où:

Vc = tension finale du condensateur Vs = tension initiale du condensateure = la constante mathématique environ 2,718t = le temps en secondesR = la résistance de chargeC = la capacité

Tout ce que nous avons à faire est de calculer R à partir de ce qui précède. Connaissant ensuite la résistance effective et la tension moyenne fournie, nous pouvons obtenir la consommation de courant moyenne. Ce n'est pas facile à moins d'être un mathématicien avancé. Pour faciliter les choses, nous réorganisons d'abord cette formule selon la version BLACK-&-WHITE où R est le sujet.

(* signifie multiplier et ln() signifie logarithme népérien de ce qui est entre parenthèses.)

Faire des mathématiques est ennuyeux et sujet aux erreurs, alors j'ai fait une feuille de calcul pour faire le gros du travail.

Vous verrez sur ma feuille de calcul que j'ai d'abord utilisé une résistance de charge connue pour vérifier l'exactitude de cette approche. Mon pire cas était moins de 10 pour cent d'erreur. Pas mal.

Étape 4: Téléchargez la feuille de calcul pour vos propres expériences

Vous pouvez télécharger ma feuille de calcul et mettre vos propres valeurs dans les colonnes lorsque vous effectuez vos propres expériences.

Conclusion

Cette méthode de détermination de la consommation de courant moyenne convient à la plupart des applications pratiques.

Comme vous le verrez sur la feuille de calcul, mon capteur de température à distance semblait consommer environ 85 microampères. Si je suppose simplement que c'est 100 microampères, cela signifie que les batteries de 2000 mAh de l'appareil devraient durer 20 000 heures - quelques années. C'est ce que je voulais savoir.