Bei der Entwicklung von drahtlosen Sensoren ist die Lebensdauer der Batterie sehr wichtig. Es ist daher
notwendig, die mittlere Stromaufnahme über einen gewissen Zeitraum zu ermitteln. Da solche Messungen nicht ganz einfach sind
(siehe unten), ist dazu normalerweise teures Spezialequipment erforderlich. Ich habe mich daher zur Entwicklung
des hier beschriebenen Batterie Emulators entschlossen.
Die Stromaufnahme von Low-Power Elektronik ist sehr dynamisch. So kann es kurze Impulse mit hoher
Stromaufnahme geben, während die meiste Zeit fast überhaupt kein Strom verbraucht wird. Das
Oszillogramm zeigt die Stromaufnahme eines LoRa Sensors, gemessen an einem Shunt von 10 Ohm.
Dieser Wert ist eigentlich viel zu hoch, da der Spannungsabfall beim Senden bereits 0,7V beträgt.
Dennoch ist der Ruhestrom im Sleep-Mode (links und rechts am Rand) von der Nulllinie nicht zu unterscheiden.
Der Emulator ersetzt die Batterie des Prüflings durch 10 große Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von 100mF.
Sie sind im Betrieb auf 3,3V aufgeladen. Wird Strom entnommen, so sinkt die Spannung etwas ab. Das wird durch einen
Komparator erkannt, der einen Microcontroller darüber informiert.
Wenn der Microcontroller erkennt,dass die Kondensatoren nachgeladen werden müssen, erzeugt er einen genau
definierten Impuls von 1A und 1ms Dauer. Um die verbrauchte Strommenge über eine gewisse Zeit zu ermitteln,
genügt es, die Ladeimpulse zu zählen.
Diese Aufnahme zeigt, wie die Elektronik in das Gehäuse eingebaut wird. Das Gehäuse wurde mit Hilfe eines
3D-Druckern angefertigt.
Über den Button 'View' lassen sich verschiedene Werte anzeigen. Hier ist es die seit dem letzten Reset verbrauchte
Strommenge in mAs. Mit anderen Worten die Anzahl der Ladeimpulse.
Da im Gerät parallel die Zeit gemessen wird, kann daraus die durchschnittliche Stromaufnahme berechnet werden.
Hier sieht man das Ergebnis eines 100kOhm Widerstands bei einer Betriebsspannung von 3,3V.