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Calculadora de duración de batería

Cuánto dura un sensor con batería que duerme, mide y transmite una vez por intervalo.

Batería

Cada ciclo

Resultado

3,79 años

Corriente media 54,99 µA.

Corriente media
54,99 µA3,299 mA·s por ciclo
Parte: reposo
9,07 %59,85 s por ciclo
Parte: medida
30,3 %1 mA·s por ciclo
Parte: transmisión
60,6 %2 mA·s por ciclo
Autodescarga como corriente
2,738 µA1 % de la capacidad por año
Duración en días
1385,91920 mAh útiles
Ciclos durante la vida
1996000medidas enviadas
Corriente de pico
40 mAla batería debe darla sin bajar de la tensión de corte
Fórmulas y normas
Iavg = (Isleep tsleep + Imeas tmeas + Itx ttx) / T
life = C × usable share / (Iavg + C × self-discharge / 8766 h)

Un nodo sensor que se despierta una vez por intervalo gasta su carga en tres partes: la corriente de reposo la mayor parte del tiempo, una medida y una transmisión por radio. La corriente media es la carga por ciclo dividida por el intervalo; la autodescarga se suma como la corriente que retiraría la misma carga por año. La duración es la capacidad útil dividida por ese total.

La capacidad nominal se mide con una corriente pequeña y constante a temperatura ambiente. El frío, las corrientes de pulso altas y una tensión de corte elevada reducen lo que se obtiene; la parte útil lo cubre. Las pilas de litio-cloruro de tionilo tienen una autodescarga muy baja pero una corriente de pulso limitada, y a menudo se combinan con un condensador para los picos de radio. La capacidad a su temperatura y carga figura en la hoja de datos de la batería.

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Cómo funciona la calculadora de duración de batería

Un sensor alimentado por batería pasa la mayor parte del tiempo en reposo, se despierta para medir, envía el resultado por radio y vuelve a dormir. Cada uno de esos estados consume una corriente distinta durante un tiempo distinto. La calculadora suma la carga de los tres estados por ciclo, la divide por la duración del ciclo para obtener la corriente media, añade la autodescarga de la batería y divide la capacidad útil por el total.

También muestra qué estado consume la mayor parte de la carga, para saber dónde compensa ahorrar.

Corriente media

Para un nodo que duerme a 5 µA, mide durante 100 ms a 10 mA y transmite durante 50 ms a 40 mA una vez por minuto, la carga por ciclo es 0,30 mA·s en reposo, 1 mA·s midiendo y 2 mA·s transmitiendo. La media es de 55 µA. La radio supone el 61 % del total: reducir a la mitad el tiempo de transmisión o enviar una de cada dos medidas ahorra mucho más que una corriente de reposo menor.

Con una pila de 2400 mAh de la que es útil el 80 % y un 1 % de autodescarga al año, el resultado es de unos 3,8 años.

Capacidad útil

La capacidad nominal se mide con una corriente pequeña y constante, a temperatura ambiente y hasta una tensión de corte dada. Su nodo obtiene menos si hace frío, si consume pulsos altos o si su electrónica se detiene por encima de la tensión de corte de la batería. La parte útil lo cubre; del 70 al 85 % es un valor de planificación habitual, y las curvas de capacidad de la hoja de datos para su temperatura y carga dan uno mejor.

Corriente de pico y química de la batería

Las pilas de litio-cloruro de tionilo (Li-SOCl₂) tienen gran capacidad y una autodescarga muy baja, por lo que son habituales en contadores y sensores de larga vida. Las pilas de tipo bobina solo dan corrientes de pulso pequeñas, y una ráfaga de radio puede bajar su tensión por debajo del corte, sobre todo con frío. Un condensador o un condensador híbrido en paralelo con la pila aporta los picos. Compare la corriente de pico que muestra la calculadora con la capacidad de pulso de la batería.

Autodescarga y vidas largas

La autodescarga es una parte de la capacidad que se pierde cada año, consuma o no corriente el nodo. Con corrientes medias muy bajas puede superar la carga, y para vidas de más de unos diez años suelen fijar el límite la vida de almacenamiento y la pasivación de la batería, no la carga.

Preguntas frecuentes

¿Cómo mido las corrientes?

Con un medidor o perfilador de corriente que capte la corriente de reposo en microamperios y las ráfagas cortas en miliamperios. Un multímetro en la escala de mA promedia las ráfagas y no ve la corriente de reposo.

¿Tiene que ser constante el intervalo?

No. Para un nodo que transmite más a menudo en alarma, calcule ambos casos y pondérelos según cuánto dure cada uno.

¿Y el tiempo de calentamiento del sensor?

Muchos sensores necesitan un tiempo tras el encendido antes de la primera lectura válida. Incluya ese tiempo, con la corriente del sensor, en el tiempo de medida.

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