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来源:微软PowerPoint剪贴画

当你在考虑一个由电池驱动的项目时,你的第一个问题将是“我需要多大的电池?”或者“我有一个电池,它能使用多长时间?”

本指南是计算电池供电项目能源预算的中间介绍。有数学,但并不难:主要是乘法和加法,这里那里还有一点除法。

更大的挑战是记住这些数字的含义。这包括学习一些词汇,并使用这些想法,直到他们不再感到新鲜和陌生。

能量储存

能量预算从特定电池的额定存储开始,以毫安时:奇怪的单位实际上并不能测量能量。

毫安测量电流,电流被定义为电荷(通常是电子)随时间的运动。1安培等于每秒1库仑(6.24e18)个电子,所以用电流乘以时间就能知道你从一个地方发送了多少电子到另一个地方。1小时是3600秒,所以1毫安小时实际上意味着3.6库仑的电荷(约225亿个平方电子)。

能量的单位是焦耳,而焦耳与电子数没有任何直接关系。

当我们把焦耳和库仑这两个概念放在一起时,我们得到伏特(定义为焦耳每库仑)。

电池(或任何电源)有点像电子的自动扶梯:电子从正极进入,电池泵入焦耳的能量,然后从负极离开。能量以电子的形式离开了电池:

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来源:维基百科https://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current

(是的,这听起来倒了…电子带有负电荷,所以它们的运动方向与我们所说的“传统电流”相反。说来话长,这涉及到本杰明·富兰克林第一,他很有说服力,第二,他把事情搞反了。公平地说,100年后才有人说“嘿……”)

因此,电池的毫安小时额定值实际上意味着“该电池拥有足够的能量,可以将x -许多库仑的电荷提高到更高的电压”。

这有点拗口,似乎并没有回答“我的电池能坚持多久?”比毫安小时更好,但请继续关注。

对于简单的电路,比如点亮LED,将电池的存储能量转换为毫安时,可以更容易地计算电池寿命:一个100mAh的硬币电池可以为一个10mA的LED供电100mAh/10mA=10小时。

当你有一个ESP8266微控制器,它每十分钟醒来一次,进行一些测量(使用5mA),打开WiFi连接到互联网(80mA),将数据发布到Adafruit,事情就变得更复杂了。IO,然后继续睡觉。

或者假设你在做一些角色扮演,通过PowerBoost将LiPo电源提高到5V,并使用它来运行led在60%占空比下的NeoPixel条。

毫安小时并没有让这些问题明显变得更容易。

对于这种计算,你需要一个能源预算

顺便说一下

我不是为了说“库仑”(至少,不完全是)而随便抛出单位。我正在使用的过程被称为量纲分析一种重新安排问题的方法,使它们更容易思考和解决。

为了获得回报,我们还需要两名玩家

当我们用电压乘以电流,就得到焦耳/库仑x库仑/秒。化简成焦耳/秒,或者能量:能量从一物转移到另一物的速率.官方的功率单位是瓦特,这个名字是为了纪念将蒸汽引入蒸汽朋克的人。

如果我们用幂乘以时间,就得到功:从一件东西移动到另一件东西的能量.功的单位多得吓人,包括瓦时、英尺磅、牛顿米和尔格,但我还是用焦耳。

当你按照功率和功来安排事情时,能源预算更容易做。

指南图片来源:微软PowerPoint剪贴画

本指南首次发布于2019年6月12日。最后更新日期为2019年6月12日。

本页(概述)最后更新于2017年2月28日。

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