Как определить время работы аккумулятора. Все, что важно знать о батарейках. Предназначение батареек различных видов и отрасли их применения

Опубликовано автором - , - Январь 29, 2014

Для простоты мы сделали калькуляторы расчета:

А теперь представим алгоритм расчета:

1) Определяем совокупную мощность нагрузки и постоянный ток разряда.

2) Вычисляем необходимую емкость аккумулятора для заданной автономии.

3) Определяем тип аккумулятора

Пример

Дано: две светодиодные ленты мощностью по 10Вт и работающие от 12В. Необходимая автономия: 10ч. Срок службы: год при ежедневной эксплуатации. Условия эксплуатации: постоянная комнатная температура 20 градусов.

Найти: минимально допустимые и оптимальные аккумуляторы для решения задачи.

Решение

1) Совокупная мощность W=10Вт*2=20Вт. Постоянный ток разряда: I=20/12=1.67A. Для точных расчетов желательно померить ток потребления при помощи мультимера.

2) Для определения необходимой емкости следует пройти по пунктам:

а) Для того, чтобы продержать нагрузку на таком токе разряда необходимо определить минимальную расчетную емкость АКБ: 1,67*10=16,7Ач.

б) Нужно иметь ввиду, что емкость аккумуляторных батарей указывается производителями исходя из определенного времени разряда. Обычно это 10 часов. Но некоторые производители указывают 20 часов. Тут нам поможет по АКБ, которую можно взять на нашем сайте. Посмотрим спецификацию :

В нашем случае, время работы от АКБ 10 часов, значит мы можем считать емкость равной номинальной. Однако, если в задаче стоит 5 часов, то нужно делать поправку на то, что при таком времени разряда емкость АКБ будет ниже (умножаем ток разряда на часы – 4,8А*5ч=24Ач вместо 28).

В задаче мы можем видеть, что планируемое кол-во циклов у нас 365. Ориентировочная предельная глубина разряда в нашем случае – около 57%. Желательно взять с запасом, будем рассчитывать на 50% разряд (реальные условия эксплуатации отличны от идеальных лабораторных условий).

Таким образом, вводим поправку 0,5: 16,7/0,8=33,4Ач.

г) В случае, если мы имеем дело с отличной от оптимальной температурой эксплуатации (25градусов), необходимо водить поправочный коэффициент, который тоже можем взять из спецификации:

Так при температуре 10 градусов следует ввести коэффициент 0.9, т.е. ещё +10% к расчётной емкости.

3) В случае, если нам необходимы долгие режимы разряда – следует обратить внимание на серии AGM аккумуляторов популярных на российском рынке производителей:

У АКБ Delta – серия
У CSB –

Вот вопрос на засыпку: батарейки каких марок вы можете назвать навскидку? Многие наверняка вспомнят DURACELL, ENERGIZER, GP — те бренды, что часто мелькают в телерекламе. А какие батарейки вы купите? Почти наверняка — именно этих брендов, которые на слуху и хорошо знакомы благодаря рекламе. То есть — самые дорогие. Думаю, не для кого не секрет, что расходы на рекламу производители обычно закладывают в цену своей продукции… Сейчас на рынке батареек представлено огромное количество торговых марок, которые заявляют на упаковке повышенную работоспособность и надежность. Но так ли велика разница между всевозможными образцами на самом деле? Разумно ли переплачивать за то, что больше всего рекламируют? Именно этот вопрос привел нас к идеи группового теста батареек наиболее популярных типоразмеров.

Текст: Алексей СОРОКИН.

Сравнительный тест батареек проведен в испытательной лаборатории электротехнических изделий «РЕГИОНТЕСТ» «Ивановского государственного химико-технологического университета».

Ликбез перед стартом

Чтобы разобраться в многообразии представленных на рынке торговых марок и провести корректное сравнение батареек по эффективности и работоспособности, необходимо правильно выбрать ассортимент для тестовых испытаний.

Во-первых, это должны быть батарейки одного типоразмера. Мы выбрали для тестирования два самых ходовых формата — АА (LR6, «пальчиковые») и ААА (LR03, «мизинчиковые»).

Во-вторых, это должны быть батарейки одного химического состава. Большинство представленных на рынке элементов питания можно глобально разделить на две основные категории: щелочные батарейки (ALKALINE) и солевые (ZINC).

Солевые батарейки производятся по устаревшей технологии. Правда, несмотря на «пенсионный возраст», они все еще продаются, стоят не дороже 10 рублей за штуку. Однако солевые источники имеют значительно худшие параметры, чем щелочные. Они практически бесполезны на морозе, обладают меньшей емкостью и хуже переносят импульсные и динамичные нагрузки современных гаджетов. Ими, как правило, комплектуются пульты ДУ, простейшие игрушки, настенные часы и другие нетребовательные устройства с низким потреблением энергии.

Щелочные же батарейки стали основой современного потребления элементов питания (более 70 процентов в штуках). Этот вид портативного источника энергии — наиболее эффективен в любых устройствах. Поэтому в сегодняшнем тесте мы будем сравнивать только щелочные батарейки различных производителей.

И, в-третьих, это должны быть батарейки схожих серий или одинакового назначения. Такое условие объясняется тем, что в ассортименте большинства популярных брендов щелочная группа также разделена: на так называемые ультра-щелочные батарейки (их формула модифицирована под импульсное потребление энергии) и батарейки стандартной серии для универсального использования. Некоторые производители выделяют в отдельную группу еще экономичную серию щелочных батареек, наиболее подходящих для устройств с низким потреблением энергии — как более современную альтернативу солевым элементам.

Итак, окончательно уточняем условия тестовых испытаний щелочных батареек: для большей объективности мы выбрали стандартные универсальные серии различных производителей.

Участники сравнительного теста

В нашем групповом тесте участвуют щелочные батарейки следующих торговых марок:

GP Super Alkaline battery

ENERGIZER Alkaline power

DURACELL (щелочные)

ТРОФИ Alkaline

Разумеется, при закупке мы обращали внимание на срок годности батареек. Тестовые образцы выбирали таким образом, чтобы срок годности был до 2021 года. Таким образом, подсевших в процессе хранения батареек в нашем тесте не было.

Немного слов об упаковке: GP, ENERGIZER и KODAK упакованы в пластиковый блистер. Остальные батарейки одеты исключительно в картон. Заметим, что полностью картонная упаковка дороже пластика, она экологичнее в производстве и к тому же легче открывается. А потому картонная упаковка — это плюс производителю.

Все батарейки, участники теста, были куплены в двух крупных торговых сетях схожего формата торговли, что гарантирует ценовую сопоставимость элементов питания.

Цена указана в рублях за одну батарейку.

Интересно, что у всех брендов, кроме DURACELL, батарейки ААА стоят меньше или по крайней мере столько же, сколько и пальчиковые. А вот у DURACELL батарейки АА значительно дешевле (куплены были в одном магазине.

Все бренды, очевидно, делятся на три группы:

дорогие — DURACELL,

на позиции бренда первой цены оказались батарейки ТРОФИ.

Посмотрим, все ли батарейки оправдают свою цену и как более высокая цена влияет на их эффективность?

Методика тестирования

Инженер-испытатель Сергей Баринов начинает тестирование

Во время первого теста инженеры лаборатории проверяли, как быстро садятся батарейки в процессе непрерывной разрядки. Подобное испытание имитирует работу, например, мощного фонарика или машинки на радиоуправлении, то есть любых устройств, которые интенсивно и непрерывно разряжают батарейки.

В схеме испытательного стенда ключевой элемент — резистор с сопротивлением в 1 Ом, что и обеспечивало тестовым образцам постоянную нагрузку. Чтобы контролировать убывающее напряжение в батарейке, к ней через резистор подключили вольтметр, который и фиксировал остаточную энергию. Тест заканчивался, когда напряжение в батарейке падало до 0,9 вольта.

Участникам теста предстоит пройти через два испытания.

Второй тест подвергал батарейки импульсной разрядке, что имитирует работу таких устройств, как цифровой фотоаппарат со вспышкой или любого другого гаджета, для которого характерно мощная, но краткосрочная разрядка.

Испытательная установка для второго теста оказалась более сложная: сюда вошла сама батарейка, вольтметр, показывающий остаточное напряжение, регулятор тока разряда, поддерживающий постоянный ток за счет плавающего сопротивления, амперметр, контролирующий ток на уровне 1000 мА, и устройство с циклическим включением-отключением всей цепи. Нагрузка на батарейку подавалась в течении 10 секунд, после чего нагрузка отключалась на 50 секунд, давая элементам питания время, чтобы несколько восстановиться.

Как и в первом тесте, испытание считается законченным, когда напряжение в батарейке падало до 0,9 вольта.

Необходимость проведения двух тестов обусловлена тем, что различные батарейки могут совершенно по-разному вести себя при различных вариантах разряда. Батарейки, как бегуны, — среди них есть марафонцы, а есть и спринтеры, которые друг другу не соперники.

Тест №1. Непрерывный разряд. Батарейки АА.

Посмотрим, как показали себя батарейки в первом тесте. Дольше всех проработали «пальчики» Kodak с результатом 0,9 часа. Второе место делят GP и ТРОФИ — с результатом 0,8 часа. Популярный бренд Duracell оказался на предпоследнем месте с результатом 0,72 часа. Это на 23 процента меньше чем, время лидера теста. Худший результат показали батарейки торговой марки Energizer, проработав всего 0,64 часа. Интересный факт: разница между рейтингом разных брендов в этом испытании практически всегда составляет 0,1.

Абсолютное время работы батареек АА под непрерывной нагрузкой

Тест №2. Импульсный разряд. Батарейки АА.

В импульсном варианте разряда места распределились совсем по-другому. Взяв реванш за поражение в первом тесте, в лидеры выходит DURACELL, проработав 4,72 часа. Чуть меньшее время — 4,43 часа, показали батарейки фирмы KODAK. На 0,5 часа хуже отработали GP, заняв третье место. На этом группа отрыва заканчивается, остальные батарейки показали заметно худшие результаты. ТРОФИ проработали 3,66 часа, а ENERGIZER 3,58.

Абсолютное время работы батареек АА под импульсной нагрузкой

Таковы сухие и непреклонные результаты измерительных тестов. С точки зрения абсолютного времени работы наиболее выгодно смотрятся батарейки фирмы KODAK — они проработали дольше всех при непрерывной разрядке и показали более, чем достойный результат при импульсной.

С другой стороны, если вы четко знаете, что будете использовать батарейки в высокотехнологичных приборах с периодическими пиковыми нагрузками, то оптимальным вариантом будут элементы питания DURACELL, продержавшиеся в тесте на 0,3 часа больше ближайшего конкурента.

Цена и качество батареек АА

Абсолютное время работы не может быть единственным критерием при выборе любого товара. Бывают ситуации, когда уверенность в максимальном результате стоит того, чтобы за это переплатить. Но наши тесты показали, что эффективность батареек не зависит от их стоимости. И если попробовать оцифровать эффективность, вспомним такое понятие, как соотношение цена/качество. В случае с батарейками это будет удельная стоимость, то есть стоимость единицы времени — одного часа работы. Очевидно, чем меньше удельная стоимость, тем выгодней ваша покупка.

Оценив удельную стоимость всех тестовых батареек, можно придти к интересному выводу: в обоих вариантах теста — непрерывном и импульсном, распределение мест по брендам получилось одинаковым. Впрочем, есть некоторые тонкости, связанные с абсолютным временем работы, о которых нельзя не сказать.

Стоимость 1 часа работы батареек АА под непрерывной и импульсной нагрузкой

Самыми неэкономичными в непрерывном тесте получились DURACELL: их удельная стоимость в 1,5 раза больше, чем у ближайших конкурентов GP и ENERGIZER, а абсолютное время работы разместилось на предпоследнем месте.

Не самыми выгодными оказались и батарейки ENERGIZER. Показав самую низкую продолжительность работы под непрерывной нагрузкой, они имеют к тому же посредственное соотношение цена/качество.

А вот батарейки KODAK в этом тесте смотрятся весьма неплохо. Проработав дольше всех в режиме непрерывного разряда, они обладают привлекательным соотношением цена/качество — 22,6 руб/час. Если вашим приоритетом является абсолютное время работы по умеренной цене, то батарейки KODAK будут удачным выбором.

Лидером по соотношению «цена/качество» под непрерывной нагрузкой стали батарейки АА ТРОФИ. Правда, по абсолютному времени работы они не самые-самые, но они оказались на 30 процентов выгоднее батареек GP, на 70 процентов выгоднее ENERGIZER и более, чем на 150 процентов, выгоднее DURACELL. Легко подсчитать, что по цене одной батарейки DURACELL можно купить 2,5 батарейки ТРОФИ и за те же деньги ваш фонарик просветит в 3 раза дольше…

При импульсном варианте разряда на первое место неожиданно вышли батарейки ТРОФИ. Стоимость часа их работы почти в два раза меньше, чем у лидера продаж DURACELL, ближайшего преследователя ТРОФИ опережают по экономичности на 21 процент с лишним.

Батарейки KODAK во втором тесте показывают себя твердым середнячком с плюсом. Они показали довольно высокую продолжительность работы и хорошую экономичность.

Сравнивая GP и ENERGIZER, удельная стоимость которых практически совпадает, лучше отдать предпочтение батарейкам GP, поскольку их абсолютное время работы значительно выше ENERGIZER.

А вот ситуация с батарейками DURACELL не однозначная. Несмотря на самую высокую стоимость одного часа работы, именно батарейки DURACELL дольше всех продержались под импульсной нагрузкой. За хорошие деньги еще и не так продержишься! Хочешь лучшее — плати больше. Здесь это утверждение срабатывает на все сто.

Заключение по батарейкам АА

DURACELL — один из лучших вариантов для цифровых камерах и других устройств с импульсной нагрузкой, но при условии, что вас совершенно не волнует цена. А вот для работы с постоянным разрядом — в фонариках или радиомашинках, DURACELL не самый удачный выбор.

KODAK — лучший выбор для устройств с равномерным потреблением энергии. Детские игрушки с батарейками, фонарики и т.д. будут очень рады этим элементам питания. Также их можно рекомендовать и для устройств с импульсным потреблением энергии, тем более, что батарейки этой торговой марки обладают достойным уровнем экономичности.

GP — твердый середнячок. Неплохо показали себя в обоих тестах, имеют приемлемое соотношение цена/время работы, что позволяет рекомендовать эти батарейки для всех видов устройств. Конечно, они не станут самыми долгоиграющими и самыми выгодными, но они будут просто рабочей лошадкой для ваших устройств.

ENERGIZER — к сожалению, батарейки этой торговой марки показали себя не с лучшей стороны. Худшие результаты в обоих тестах и высокая стоимость часа работы — вот все, что мы можем про них сказать.

ТРОФИ — бренд показал лучшее соотношение цена/время работы среди все участников теста и уверенную продолжительность работы. Экономичность батареек этой торговой марки наводит на интересную мысль: не лучше ли купить вместо одной дорогой две подешевле, но при этом почти три раза выиграть в запасе электроэнергии?

Батарейки ААА

Если кто-то думает, что результаты тестов для батареек ААА скопируют итоги испытаний элементов питания АА, то это не так: расстановка сил получилась совсем другая и более неожиданная, чем для пальчиковых батареек.

Тест №1. Непрерывный разряд. Батарейки ААА.

Для батареек типоразмера ААА время работы при непрерывном разряде обычно более актуально, чем для их бОльших братьев. Судите сами, лучшая среди ААА батареек проработала в 3,5 раза меньше, чем пальчиковый чемпион типоразмера АА.

Лидером в этом тесте стали батарейки торговой марки ТРОФИ, которые проработали 0,26 часа, оставив позади более именитые бренды. Взглянув на график, можно увидеть, что сформировалась группа лидеров, в которую помимо ТРОФИ входят еще DURACELL с результатом 0,23 часа и GP с 0,20 часа. Далее следуют две торговые марки, результаты которых значительно хуже, чем у лидеров: это ENERGIZER и, вот неожиданность, KODAK. Последние, напомню, были лучшими в непрерывном варианте разряда пальчиковых батареек.

Абсолютное время работы батареек ААА под непрерывной нагрузкой

Тест №2. Импульсный разряд. Батарейки ААА.

А вот результаты теста на импульсную разрядку в целом схожи с результатами тестов пальчиковых батареек, но с одним большим «НО»: батарейки KODAK опять оказались на последнем месте, причем, с приличным отставанием от ближайшего преследователя — ENERGIZER.

Лидером теста стали батарейки DURACELL, которые единственные проработали больше часа. На втором месте оказались GP с 0,93 часа. Тройку лидеров замыкают лидеры теста непрерывной разрядки — ТРОФИ, показавшие 0,88 часа. Обратите внимание на достаточно очевидный разрыв между первой тройкой и остальными брендами.

Абсолютное время работы батареек ААА под импульсной нагрузкой

Цена и качество батареек ААА

Рассчитав стоимость часа работы батареек ААА, мы также получили интересные результаты.

Самыми невыгодными оказались батарейки DURACELL. Мало того, что они показали самую высокую стоимость одного часа работы, в формате ААА они не смогли стать лучшими и по абсолютной продолжительности работы. Так что, в этой конкретной ситуации переплачивать за обильную рекламу и раскрученный бренд — вообще нет никакого смысла.

Батарейки KODAK показали худшее время работы, и, хотя стоимость одного часа работы у них более разумная, чем у DURACELL, экономичность этой марки на общем фоне не высока. И даже ниже, чем у также весьма раскрученных рекламой батарейках ENERGIZER.

Бренд GP вновь проявил себя как твердый середняк с оценкой 5-/4+. Да, они получаются выгоднее, чем ENERGIZER, KODAK и тем более DURACEL. Однако, они в 2 раза дороже, чем батарейки ТРОФИ.

Наиболее привлекательным по соотношению цена-время работы в случае непрерывной нагрузки стали батарейки ТРОФИ, которые имеют не только самую низкую стоимость одного часа работы, но еще и работают дольше всех. Поэтому батарейки ТРОФИ можно рекомендовать для любых устройств — равномерным и импульсным потреблением энергии, вне зависимости от того, что является вашим приоритетом — экономия или длительность работы.

Стоимость 1 часа работы батареек ААА под непрерывной и импульсной нагрузкой

Расстановка сил в тесте с импульсной разрядкой остается аналогичной. С учетом абсолютных показателей можно сделать такие выводы. ТРОФИ, хотя на этот раз и не показали лучшее абсолютное время работы, остались самыми экономичными, причем, с отрывом от ближайшего преследователя в 60 процентов. Это только кажется, что на батарейках много не сэкономишь. Когда разница в их стоимости столь заметна, за год накопится совсем не лишняя в кризис сумма…

Батарейки GP в типоразмере ААА смотрятся заметно интереснее, чем в формате АА. По стоимости часа работы они идут вторым номером в итоговой таблице и по абсолютному времени работы немного уступают лидеру. Так что батарейки GP формата ААА тоже можно рекомендовать, как приемлемый вариант для устройств с эпизодическими, но пиковыми нагрузками.

Наименее привлекательными в импульсном тесте среди батареек ААА оказались ENERGIZER и KODAK — как по времени работы, так и по удельной стоимости.

Заключение по батарейкам ААА.

Подводя итоги теста, можно дать следующие рекомендации:

ТРОФИ -рекомендуем присмотреться к батарейкам этого бренда. Они не просто показали достойное время работы, особенно в тесте с равномерной нагрузкой, где стали лучшими, они еще и выгоднее своих конкурентов минимум на 60 процентов, а ряде случаев — аж в 3 раза.

DURACELL показал лучшее время работы в режиме импульсной разрядки и хорошую продолжительность работы (2 место) в режиме равномерной нагрузки. Однако, батарейки этого бренда — самые дорогие, тут самая высокая стоимость часа работы, которая может отличаться от конкурентов в разы.

GP — если вам не требуется, чтобы батарейка проработала на 20 процентов больше за дополнительные 80 процентов к цене, то это определенно бренд для вас. Причем, совершенно не важно, в каком устройстве вы собираетесь его использовать.

ENERGIZER — к сожалению, ничем нас не удивил, хотя и показали себя лучше, чем в тестах батареек АА. Эти элементы питания можно рекомендовать к покупке, если у вас нет никакой альтернативы.

KODAK — среди «мизинчиковых» батареек эта торговая марка откровенно показала худшие результаты, причем, как по абсолютной продолжительности работы, так и по стоимости часа работы.

Номинации теста

Батарейки KODAK типоразмера АА — лучший выбор для устройств с равномерным потреблением энергии. Детские игрушки с батарейками, фонарики и т.д. будут очень рады этим элементам питания. Также их можно рекомендовать и для устройств с импульсным потреблением энергии.

Батарейки DURACELL типоразмера ААА показали лучшее время работы в режиме импульсной разрядки и одно из лучших - в режиме равномерной нагрузки. Кроме того, элементы питания DURACELL формата АА — отлично подходят для работы в цифровых камерах и других устройств с импульсной нагрузкой, правда, при условии, что вас совершенно не волнует их цена.

Батарейки ТРОФИ обоих типоразмеров - АА и ААА, показали лучшее соотношение цена/время работы среди все участников теста и уверенную продолжительность работы.

Выводы

Результаты сравнительного теста наглядно доказали, что утверждение «дороже — значит лучше» работает далеко не всегда. А затраты на рекламную кампанию бренда особого значения не имеют: батарейки отечественной торговой марки, например, во всех тестах обошли такой раскрученный бренд, как ENERGIZER, а в некоторых испытаниях — не менее известный DURACELL.

Качество батареек не зависит от их розничных цен на полках в магазине. С точки зрения эффективности и стоимости одного часа работы лучшими стали в обоих случаях батарейки ТРОФИ. В остальном же смотрите на результаты теста, сравнивайте их со своими потребностями и принимайте решение, на какой торговой марке остановить свой выбор в следующий раз.

Для каждого случая есть свой оптимальный вариант. С таким выводом и пойдем дальше по жизни.

Обратимся немного к теории, необходимой для получения точных цифр при расчёте времени работы датчиков от комплекта батареек.

Итак, сначала рассмотрим, когда и на что тратится электроэнергия, на примере самого популярного модуля Z-Wave ZM3102.

При отправке данных модуль тратит 36 мА. Отправка одного пакета длится обычно не более 7 мс (на самой медленной скорости).
Ожидание данных или нажатия кнопки при включенном на приём модуле расходует 23 мА. В худшем случае на доставку пакета с подтверждением о получении требуется время 10мс * [количество ретрансляторов на пути + 1]. Однако при неудачной отправке пакета через примерно 50-100 мс происходит повторная попытка.
Состояние глубокого сна самое экономичное - в нём модуль расходует лишь 2.5 μА.
Ко всему этому требуется добавить расход оборудования вокруг модул. Например, включенный светодиод потребляет порядка 20 мА.

Ёмкость типичной батарейки AAA составляет примерно 800 мА*ч. Таким образом, если устройство непрерывно пребывает в режиме ожидания, батареек хватит на 800 мА*ч / 23 мА = 34 часа, т.е. менее двух суток ! Именно столько будет жить на батарейках датчик движения Express Control EZ-Motion , если у его переключить в режим постоянной работы (обычно это делается при подключении постоянного питания). Кстати, столько же будет гореть светодиод, подключенный к этим же батарейкам. Совершенно очевидно, что для работы в течение продолжительного срока требуется отправлять устройство в режим сна. Если же устройство будет всё время находиться во сне, то батареек хватит на 800 мА*ч / 2.5 μА = 36.5 лет. Очевидно, что саморазряд батарейки происходит быстрее.

Теперь рассчитаем лучший и худший варианты отправки пакета (20 байт с заголовками) от нашего узла, питающегося от батареек, к получателю (контроллеру, реле или другому устройству).

Лучший вариант - отправленный пакет доставляется сразу без маршрутизации на скорости 40 кбод. Затраченная электроэнергия составит 36 мА * 160 бит / 40 кбод + 23 мА * 10 мс = 0.37 мА*с.
Средний вариант - отправленный пакет доставляется через 2 роутера на скорости 40 кбод. Затраченная электроэнергия составит 36 мА * 160 бит / 40 кбод + 23 мА * 10 мс * (2 роутера +1)= 0.83 мА*с.
Худший вариант - отправленный пакет не доставляется после перебора 4х доступных маршрутов, по 3 попытки на маршрут на скорости 9600 бод. Затраченная электроэнергия составит (36 мА * 160 бит / 9.6 кбод + 23 мА * (10 мс * (2 роутера + 1) + 50 мс)) * 3 попытки * 4 маршрута = 29.3 мА*с.
Простое ожидание пакета от контроллера в течение одной секунды потребует 23 мА*с.
Для сравнения, представим здесь же энергопотребление за время 3 часов сна: 2.5 μА * 10800 c = 27 мА*с.

Видно, что разница в энергопотреблении лучшего и худшего вариантов составляет более, чем в 70 раз!

Также видно, что попытка доставить пакет недоступному узлу стоит столько же, сколько ожидание ответа от контроллера в течение одной секунды , включение светодиода на одну секунду или 3 часа сна устройства !

Первый вывод: получатели пакетов быть доступны .
Второй вывод: при получении от датчика сообщения Я проснулся контроллер должен как можно скорей отправить датчику сообщение Спи дальше .
Третий вывод: датчик должен включать как можно меньше периферии и делать это как можно реже .

Рассмотрим жизненный цикл типичного Z-Wave датчика открытия двери, работающего на батарейках:

Просыпается по прерыванию, проверяет состояние сенсоров

В случае, если наступило событие, требующее отправки управляющих команд, включает радио-модуль и отправляет пакеты устройствам из списка ассоциированных с эти событием
Ждёт доставки и засыпает

Просыпается раз в N секунд (от 10мс до 2.55 секунд - это аппаратная особенность модуля Z-Wave) для проверки, счётчика просыпаний. Если он достиг заданной величины K, просыпается

T = N*K равно периоду регулярных просыпаний, упомянутому ранее. Период прошёл, датчик отправляет пакет WakeUp Notification (Уведомление о пробуждении ) контроллеру и ждёт
Если за определённое время W (в зависимости от производителя, от 2 до 60 секунд) ничего не пришло, датчик засыпает
Если пришли данные, обрабатывает их, отвечает, если надо, и сбрасывает счётчик времени W и ждёт опять
Если пришёл пакет WakeUp NoMoreInformation (Спи дальше ), то датчик мгновенно заканчивает текущие дела и засыпает

Давайте проведём расчёт срока жизни датчика при условиях периодического просыпания раз в час (T=3600 с) и отправке 20 событий открывания/закрывания в день (10 раз дверь открывали - реалистичное предположение для входной двери квартиры). Затраты за день составят 0.374 мА*с * (20 отправок по событию + 24 отправки по просыпанию) + 216 мА*с (сон) = 234 мА*с. Получается 34 года! На практике это значение значительно меньше, т.к. здесь мы не учли расхода на периферию чипа и срок службы батареек.

Теперь давайте поиграем разными параметрами.

Включение светодиода на секунду при каждой отправке события открывания (20 раз в день) изменить срок службы до 11 лет.

Представим, что датчик будет просыпаться не раз в час, а раз в 5 минут. Уже 24 года, а с горящим светодиодом (20 раз в день) 10 лет. Видно, как частые периодические просыпания существенно сократили срок жизни устройства от батареек. Хотя по сравнению с вкладом от светодиода это не существенно.

А что, если контроллер оказался выключенным? Теперь сообщение о просыпании не доставляется и датчик вынужден ждать W = 2 секунды до ухода назад в сон и мигать светодиодом 1 секунду для уведомления пользователя о проблеме. Тех же батареек хватит лишь на 2.5 года для при просыпании раз в час и всего на 3 месяцев при просыпании раз в 5 минут!

Очевидно, что в этих расчётах все времена более двух лет не реализуются из-за химических особенностей устройства батареек. Батарейки типа AA и AAA не способны работать более двух лет при постоянном питании устройства даже ничтожным током, несмотря на то, что ёмкости должно хватать. А вот всё, что меньше двух лет, уже станет ограничением по ёмкости.

FLiRS

Рассмотрим немного Часто Слушающие Устройства (FLiRS). Эти устройства просыпаются каждую секунду примерно на 5 мс, чтобы послушать, не посылают ли им специальный пакет WakeUp Beam . Если три часа сна требуют 27 мА*с, то FLiRS устройство потребит 1255 мА*с, что в 50 раз больше затрат на сон, но и в 200 раз меньше, чем при постоянном пребывании в режиме ожидания пакетов. Такие устройства обычно работают около 7-8 месяцев от комплекта батареек AAA. Однако производители стараются использовать более ёмкие батарейки, чтобы достичь времени работы более года.

В жизни современного человека используются повсеместно.

Практически любая электроаппаратура и электротехника работает от питания, поступающего от химических источников тока.

Израсходованные батарейки просто сменяют новыми, что определяет простоту их использования.

При этом мало кто знает, что часто выбрасываются в мусор еще вполне пригодные элементы питания, которые подлежат восстановлению с помощью:

острого гвоздя или шила;
шприца;
зарядного устройства для аккумуляторных батарей;
горячей воды;
дистиллированной воды;
столового уксуса (концентрации 9%);
раствора соляной кислоты (концентрации 10%);
небольшого молотка;
смолы и пластилина.

Итак, в рамках данной статьи мы увеличиваем время работы (срок службы) батарейки, которая, казалось бы, уже выработала свой рабочий ресурс.

Но обо всем по порядку.

Увеличиваем время работы (срок службы) батарейки

Регенерация (восстановление) источника питания возможно лишь в случае, когда его емкость и напряжение не понизилось до предельного значения.

Батарейки класса АА (1,5 Вольт) выдерживают минимальный порог в 0,7-0,8 Вольт. В случае, если это значение еще не достигнуто, можно приступать к реанимации.

Проще всего увеличить срок службы батареек, которые разряжались под высокой нагрузкой. Такие элементы питания можно встретить в фонарях, игрушках, магнитолах и др.

Химические источники тока, разряжаемые под малыми нагрузками (часы, радио, фототехника), восстанавливаются значительно хуже, т.к. равномерно вырабатывают положенный ресурс без остатка.

Батарейку, которая долгое время лежала без действий и подсохла, можно регенерировать путем следующих операций:

1. Проделываем двухсторонние отверстия на глубину 3/4 тонким металлическим предметом (гвоздь или шило) по длине батарейки с обоих ее краев, вдоль стержня.

2. Впрыскиваем в проделанное отверстие немного очищенной или дистиллированной воды (шприцем).

3. Наблюдаем, как вода проходит внутри батарейки и вытесняет воздух из другого отверстия.

4. Как только вода проходит по всех батарейке, начинает выступать на противоположной стороне, закрываем отверстия смолой или пластилином.

5. Опробуем «подзаряженную» батарейку в работе.

Время работы батарейки может быть увеличено путем впрыскивания не воды, а столового уксуса (двойной дозы) или раствора соляной кислоты.

Если вышеописанные действия слишком сложны, можно просто поместить израсходованную батарейку в горячую воду на срок в 10 минут.

Кроме того, срок службы батарейки повышается в результате механического воздействия.

Для этих целей нам и понадобится небольшой молоток, которым необходимо обстучать корпус элемента питания.

Вместо молоточка можно применить любой другой предмет, который не повредит целостность корпуса. 2-3 дня работы при небольших токах разряда гарантированы!

Кроме того, можно пробовать оживить батарейку путем помещения ее в специальное зарядное устройство. Делать это можно с крайней осторожностью!

Простые одноразовые батарейки не предназначены для перезарядки, поэтому, такие действия могут использоваться на собственных риск и страх!!!