Mensurando a corrente, a energia elétrica, a potência e o tempo de carregamento da bateria do Amazon Kindle DX
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Nesta simples aplicação de instrumentação, mensuramos o tempo de carregamento, a corrente e potência elétricas consumidos durante o carregamento de uma bateria do leitor digital de livros Amazon Kindle DX por meio de um software desenvolvimento na plataforma LabVIEW e a fonte de alimentação programável Rigol DP831A.
O dispositivo Amazon Kindle DX foi carregado a partir de uma bateria em nível crítico, após vários dias sem nenhum carregamento. O software desenvolvido aplica uma tensão de 5,000V (três casas decimais de precisão) no instante t = 3 segundos e monitora as variáveis corrente e potência elétricas a cada segundo por meio da fonte de precisão do nosso laboratório.
Conforme gráfico abaixo, o dispositivo consume cerca de 1,415W e uma corrente de 283 mA durante os primeiros 40 segundos, aumentando para 2,281W e 456mA durante um pouco mais do que um minuto, reduzindo para os valores iniciais durante cerca de 50 segundos e permanecendo em seu regime permanente (2,278W e 456mA) após três minutos e meio de carregamento:
Possivelmente, as variações supramencionadas se referem à inicialização do Kindle DX, alterando-se do estado crítico de carregamento no qual o produto não pode ser utilizado para o estado de funcionamento normal.
Após quatro horas de carregamento, o LED indicador de carregamento torna-se verde e a corrente e potência decrescem exponencialmente e durante esse decaimento, ocorrem alguns pulsos de corrente e tensão:
Ampliando-se a região após t = 04h, visualizamos que a potência elétrica consumida se reduz a quase 0,5W após 05 horas e quarenta minutos de carregamento e praticamente se estabiliza nesse patamar:
Aplicando-se um zoom na região de decaimento exponencial, percebemos que os pulsos possuem duração inferior a 1 segundo, que foi a taxa de amostragem configurada durante a aplicação. Portanto, é possível que outros pulsos possam não ter sido detectados adequadamente.
Energia Elétrica Consumida
Por meio do software MATLAB, calculamos a integral numérica da potência elétrica ao longo do tempo por meio do método trapezoidal para obtenção da energia elétrica consumida durante o carregamento para estimarmos o custo total.
Aplicando-se a função trapz(), obtemos o valor de 39.920,0 Ws (amostragem efetuada em segundos). Transformando-a em Wh, obtemos 10,91Wh e, portanto, 0,0109kWh. Considerando a tarifa de energia elétrica de R$ 0,43831 por kWh em Goiânia (abril de 2015), durante esse carregamento da bateria, gastamos cerca de R$ 0,0048 (menos de 1 centavo)!
Obviamente, trata-se de apenas um cálculo teórico desse custo, pois em um carregamento normal, teremos que considerar as perdas do adaptador DC de 5V, as perdas nas instalações elétricas, assim como os efeitos da amostragem do medidor de energia elétrica.
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