Wskaźnik zasilacza to za mało
Do sprawdzenia zapotrzebowania na energię technologii Bluetooth SMART wybraliśmy moduł BBMagic BUTTON. Jego działanie sprowadza się do oczekiwania na naciśnięcie któregoś z przycisków – tego na PCB lub zewnętrznego. Gdy moduł wykryje aktywność guzika określana jest wywołana przez użytkownika funkcja: pojedyncze naciśnięcie, podwójne naciśnięcie, przytrzymanie. Dalej włączany jest nadajnik i informacja o wywołanej funkcji wysyłana jest drogą radiową.
Niestety po podłączeniu modułu BBMagic BUTTON do zasilacza, który mierzy prąd wyjściowy wskaźnik pokazał zero.
Nie było to dla nas zaskoczeniem ponieważ minimalne wskazanie zasilacza to 1 mA, a urządzenie konsumujące taką ilość prądu przy napięciu zasilania 3,3V to raczej standard niż wyjątek. Należałoby zastosować sprzęt pomiarowy o zdecydowanie większej dokładności – powiedzmy 100 razy.
Dokładność pomiaru razy 1000
Skorzystaliśmy z miernika uniwersalnego. I tutaj następuje małe zaskoczenie. Po włączeniu zasilania przez około pół sekundy cyfry przeskakują na wyświetlaczu, ale już po chwili wskazanie stabilizuje się z następującym wynikiem: 0 uA.
Czy to możliwe? Czy ten sprzęt ma również zbyt małą dokładność czy po prostu jest uszkodzony? Kilkukrotnie powtarzamy test. Wynik jest za każdym razem taki sam – półsekundowy przeskok cyfr i potem zero. To jaki prąd pobiera ten magiczny BUTTON oczekując na naciśnięcie któregoś przycisku?
Sztuczka pomiaru ultra małego prądu
Ponieważ dobrnęliśmy do końca możliwości pomiarowych multimetru bez uzyskania wyniku, należało zmienić podejście. Zamiast pobieranego prądu (I) zmierzymy napięcie (U) jakie wystąpi na rezystorze o dużej oporności 10 kilo-Ohm włączonym szeregowo z modułem.
Zestaw przygotowany – można działać. Woltomierz na zakresie 200mV zmierzy minimalne napięcie o wartości 0,1 mV co z rezystorem 10kR daje minimalny zmierzony prąd 10 nano Amperów – teraz raczej nie powinno zabraknąć dokłdności.
Okazało się, że w tej konfiguracji moduł nie będzie w stanie poprawnie wystartować. Rezystor o tak dużej wartości blokuje prąd o nieco większej wartości potrzebny do poprawnego uruchomienia w pierwszych milisekundach po włączeniu zasilania.
Pomógł mały fortel: Przed włączeniem zasilania zwarliśmy rezystor pomiarowy za pomocą pincety aby umożliwić przepływ większego prądu startowego.
Po sekundzie czy dwóch usunęliśmy zworę umożliwiając przepływ prądu przez rezystor szeregowy 10kR co spowodowało na nim spadek napięcia o wartości: 2,7mV.
Co implikuje ten wynik?
Jeśli napięcie na rezystorze o oporności 10.000 ohmów wynosi 2,7mV to oznacza, że płynie przez niego prąd o wartości 0,27 mikroampera (0,0027V / 10000 ohm).
Umysł człowieka słabo radzi sobie z bardzo dużymi i bardzo małymi liczbami. Spróbuj np. oszacować ile ziarenek maku o średnicy 0,5 mm zmieści się w pomieszczeniu o wymiarach 4m x 4m i wysokości 3m? Milion, sto milionów, miliard, bilion? Uwaga, oto odpowiedź: 384 miliardy.
Ile czasu zatem urządzenie o tak małym zapotrzebowaniu na energię mogłoby teoretycznie pracować z baterią pastylkową CR2032 (3V), a ile z dwoma małymi paluszkami AAA (2×1,5V), a z większymi paluszkami AA (2×1,5V)?
Oto odpowiedź:
- CR2032, 3V, 100mAh – 370,4 tyś, godzin, 42,28 lat,
- 2xAAA, 3V, 1000mAh – 3,7 miliona godzin, 422,8 lat,
- 2xAA, 3V, 2000mAh – 7,4 miliona godzin, 845,6 lat,
Niestety prąd samorozładowania każdej baterii wpływa istotnie na jej żywotność skracając „nieco” wyliczone czasy :-).
