¿Cómo calcular la corriente total, la potencia y el consumo de energía del dispositivo?

Tengo un circuito/dispositivo que usa ESP32 como microcontrolador. Quiero calcular la cantidad total de corriente y potencia que consumió mi dispositivo.

Entonces, el sorteo actual será así:

mis datos actuales

Mi pregunta es:

  1. La corriente total consumida en 1 minuto por mi dispositivo es 1.62A (solo sumo todo current draw * time), ¿es correcto?

  2. ¿Cuánto tiempo dura mi dispositivo si lo encendí con una batería de 4000 mAh, el dispositivo usa 5 V y el tiempo de encendido/activo es de 12 horas al día?

EDITADO (1):

Bien, ahora he medido la corriente consumida usando una serie de resistencias de 1 ohm con carga/dispositivo. Luego conecté mi osciloscopio digital. Ahora lo que tengo es así:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces, para calcular el consumo total de corriente, solo tengo que multiplicar el consumo de corriente con el período, ¿es correcto?

EDITADO (2):

Bien, ahora tengo el consumo de corriente promedio. Pero tengo otra pregunta, necesito calcular el consumo de energía y la energía consumida por 1 hora. Para obtener el consumo de energía, necesito corriente múltiple con voltaje, así:

P = V * I = 5V * 12,25mA = 61,25 mWatios.

  1. ¿Es correcto?
  2. ¿Se consume esta energía promedio cada día?
  3. Luego, para calcular la energía cada hora, simplemente la multiplico por 3600. E = 0.06125 * 3600 = 220.5 Wh. ¿Es correcto?

Gracias

Piensa en lo que sucede si multiplicas una unidad por otra. A * s = A según tu lógica.
Un buen primer paso sería monitorear la corriente usando una resistencia en serie y un osciloscopio, solo para tener una idea de cómo varía la corriente con el tiempo. ¿Ha hecho usted eso? Creo que tomar una lectura cada 1s va a ser demasiado lento.
@ElliotAlderson Bien, ahora edité mi pregunta

Respuestas (2)

No, su método es incorrecto.

Lo que debe hacer es calcular la corriente promedio que se está extrayendo. Con eso me refiero a registrar la corriente que se extrae durante un cierto período de tiempo y encontrar el promedio.

Luego, puede calcular aproximadamente cuánto durará su batería tomando sus mAh y dividiéndolos por el promedio de mA consumido.

Creo que OP está un poco confundido sobre el consumo actual. Usemos un ejemplo:

Una batería de 9V, con una capacidad de 600mAh, alimenta un LED con una resistencia en serie. La corriente total en el circuito es de 10mA. La corriente promedio se toma cada 1 minuto durante 10 minutos. Cada vez es 10mA. Esto significa que la corriente total sigue siendo de 10 mA. No cuadra . Calcule cuánto tiempo estará iluminado el LED, simplemente tome los 600 mAh y divídalos por su corriente promedio consumida (en mA). Así, 600/10 = 60 horas.

Por supuesto, esto solo le dará una cifra aproximada. Hay pérdidas a lo largo de ese tiempo, por lo que algunos lugares, como AQUÍ , tendrán un * 0,7 adicional al final de la ecuación, lo que hace que la duración de la batería (600/10) * 0,7 = 42 horas. Esto es para tener en cuenta las pérdidas que inevitablemente ocurrirán durante la vida útil de un circuito.

He medido la corriente promedio. Es 107 mA durante el tiempo activo (5 s) y luego 17 mA durante el tiempo de reposo (55 s). Entonces, ¿cómo calculo la corriente total en 1 minuto o 1 hora?
Necesitas registrar esa medida. La forma más fácil, como dijo Elliot Alderson, es usar un osciloscopio. Mida sobre una resistencia en serie durante 1 minuto, calcule la caída promedio en el transcurso de un minuto y use la Ley de Ohm para obtener la corriente. Entonces eso te da la corriente total para un ciclo. Siempre que haga lo mismo en cada ciclo, será la misma corriente después de un minuto, una hora o un día. Luego usa el método que describí para calcular la duración de la batería.
Vale, gracias por la información.
@RizalLana, consulte la información adicional que he agregado a la respuesta, incluido el ejemplo. Eso debería ayudarte
Vale, gracias por la información. Ahora edité mi pregunta de nuevo.
@RizalLana esa no es una pregunta editada. Deberá abrir una pregunta completamente nueva para eso.

A partir de sus nuevos datos (5 segundos/107 mA, 55 segundos/17 mA), su período es de 60 segundos. Ahora bien, tu consumo medio en un minuto es:

(1/12)*107mA + (11/12)*17mA = 24.5mA

Como dijiste antes, el dispositivo solo está ENCENDIDO 12 horas al día, eso es 50%, por lo que tu consumo promedio final es de 12.25mA.

Con batería de 4000mAh, su vida será:

Vida estimada = (K) * Capacidad de la batería/Consumo del dispositivo

K*(4000 mAh / 12.25 mA)
~ K*325 hours

con K = 0,7 la duración de la batería es de unas 228 horas o menos de 10 días.

Hay 3 cosas que debe tener en cuenta para medir el consumo de energía y estimar la duración de la batería:

  • Período de medición:

Como dice @elliot-alderson, si mide cada segundo podría estar perdiendo picos de corriente en su dispositivo/micro, por ejemplo, si hay cierta actividad con un período de milisegundos (muestreo ADC, comunicaciones, etc.).

  • Longitud de medida:

Como mencionó @mcg, para calcular una vida estimada, debe calcular un consumo promedio , este es el consumo promedio en un período de tiempo igual a un ciclo repetible en su aplicación. Es decir, si lee su ADC cada segundo, transmite a través de UART cada 200 ms y parpadea un led cada 2 segundos, debe promediar su consumo dentro de un período de 2 segundos.

A veces, si su dispositivo está la mayor parte del tiempo en modo de suspensión, un evento cada 15 segundos o minuto, puede usar el consumo en modo de suspensión.

en tu caso, tu ratio activo es del 50% (12 horas al día) por lo que eso también hay que tenerlo en cuenta.

  • Lugar de medición

¿Dónde está midiendo la corriente en la batería, después de un regulador, en un plano de 3.3V? Recuerde que necesita tanto el voltaje como la corriente para medir la potencia. Entonces 300mA@5V es la misma potencia que 500mA@3V. Compruebe también la eficiencia de los convertidores de potencia (DC-DC, Buck, boost) para obtener una estimación fiable.

Teniendo todo esto claro puedes utilizar esta herramienta para calcular la duración de la batería, que es (K es un factor de seguridad porque es posible que no uses toda la capacidad de la batería, yo uso 0.7 para mis diseños)

Vida estimada = (K) * Capacidad de la batería/Consumo del dispositivo

https://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-battery-life

Hola, edite mi pregunta nuevamente. ¿Me podría ayudar?
¿Cómo calcular la corriente total, la potencia y el consumo de energía del dispositivo?
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