Estoy construyendo un robot con múltiples tipos de sensores, 2 motores para locomoción y 2 motores para controlar un brazo robótico. Estoy usando una variedad de sensores de color, infrarrojos, de inclinación y demás.
¿Cómo tendría en cuenta todos estos componentes para determinar cuánto durará mi batería?
Digamos que estaba usando una batería de 7,2 V/1600 mAh. ¿Cómo podría determinar su vida útil usando el voltaje y la corriente de cada componente? ¿Qué cálculos debo hacer?
¿Leíste las especificaciones de duración de la batería de tu teléfono inteligente? ¿Les creíste? Calcular la duración de la batería de un teléfono inteligente es más fácil que hacerlo para un robot. Hay muchas formas de calcular esto, y @geometrikal dio un resumen razonable. Pero hay un problema con este enfoque. La precisión de sus cálculos es tan precisa como sus datos, y sus datos son terribles. Postulo que si bien puede hacer estos cálculos, los resultados no tendrán sentido hasta el punto de que es mejor que no lo intente (muy duro).
Echemos un vistazo a sus motores de accionamiento principal. Algunas cosas que pueden afectar el consumo de corriente de estos motores son: velocidad, peso, suciedad/azulejo/alfombra/piso, aceleración, ruptura, etc. ¿Puede predecir con precisión el uso de su robot y calcular cuánta potencia requerirá su motor? ? Probablemente no.
Ahora mira los motores de los brazos. Lo mismo se aplica aquí. ¿Puedes predecir cómo se usará el brazo? ¿Cuánta corriente requerirá el brazo al levantar algo pesado versus algo liviano?
¿Qué tal tu CPU? El consumo de energía de la CPU depende de lo que esté haciendo el software. Hacer muchos cálculos complejos con accesos masivos a la memoria consumirá mucha corriente, pero si permanece inactivo, el consumo de energía de la CPU será menor. Muchas CPU también tienen formas de lograr modos de menor consumo de energía reduciendo la velocidad del reloj, entrando en modo de suspensión y apagando varios periféricos. ¿Ha planeado cómo va a funcionar su software? ¿Su sistema operativo admite varios modos de apagado y, de ser así, cuáles?
Luego está su sistema de energía. ¿Cuál es la eficiencia de sus fuentes de alimentación con diferentes cargas? Una eficiencia SMPS típica puede variar del 60 % al 95 % según el diseño y la carga a la que se encuentre. Si la carga es constante, la eficiencia de la fuente de alimentación y el cableado serán diferentes que si la carga es pulsada (también conocida como PWM en los motores). ¿Has resuelto todo esto?
La precisión de estos datos afectará directamente la precisión de las estimaciones de duración de la batería. El problema es que tu precisión va a ser terrible. Puede haber una diferencia de 2x a 20x entre sus estimaciones bajas y altas.
Esto es lo que recomiendo hacer:
Realice el ejercicio con el peor de los casos y números razonables. No te preocupes por hacerlo súper preciso (ya que no lo será de todos modos). Básicamente, todo lo que está haciendo es ver si el tamaño de la batería es "casi correcto". Luego, si es posible, ¡elija el siguiente tamaño de batería más grande!
Una vez que el robot esté construido, construya algo como un curso de robot. Este es un conjunto básico de operaciones/movimientos/etc. que el robot puede hacer una y otra vez, exactamente de la misma manera cada vez. Con suerte, este curso se aproximará a lo que usted cree que será un uso típico del robot. Este curso hace dos cosas: te dice lo que puedes esperar, pero lo que es más importante, te da una forma de juzgar si las mejoras de energía que hiciste realmente funcionaron.
Nota: Las cifras de duración de la batería que obtiene del paso 2 son solo estimaciones. Incluso esos son tan precisos como su curso de prueba. No será súper preciso para los usos del mundo real, pero será mucho más preciso que lo que hizo en el paso n. ° 1 y más preciso para lo que podría haber obtenido si pasó semanas calculando todo.
Para estimar la duración de la batería a partir de los componentes, intente lo siguiente:
1. Corriente de funcionamiento del componente
Descargue la hoja de datos de todos los componentes que está utilizando.
2. Ciclo de trabajo estimado
Para cada componente, calcule el tiempo que estará en funcionamiento y multiplíquelo por la corriente de funcionamiento. por ejemplo, si su LED usa 20mA cuando está encendido y estará encendido el 80% del tiempo, obtiene 0.8 x 20mA = 16mA.
3. Duración de la batería
Sume todos estos valores para obtener un consumo total de corriente para su robot. Descargue la hoja de datos de la batería que está utilizando. Habrá diferentes gráficos de voltaje/duración de la batería para diferentes escenarios actuales. A partir de los escenarios, calcule dónde se encuentra su robot. O para un valor más crudo, divida los mAh de la batería por el consumo total de corriente.
Ejemplo
Registrador:
ATmega328P 4mA 100% 4mA
Power LED 2mA 100% 2mA
SD card 20mA 5% 1mA
LDO 1mA 100% 1mA
Temp Sensor 10mA 20% 2mA
TOTAL 10mA
Batería:
Varta AA cell x 3 = 4.5V / 2930mAh
Por lo tanto, la duración de la batería es de 2930 mAh / 10 mA = 293 horas
ezú