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Mensurando a corrente, a energia elétrica, a potência, custo e o tempo de carregamento da bateria do Samsung Galaxy

Nesta simples aplicação de instrumentação, mensuramos o tempo de carregamento, corrente elétrica e potência elétrica e energia elétrica consumidos durante o carregamento de uma bateria do celular Samsung Galaxy S4 por meio de um software desenvolvimento na plataforma LabVIEW e a fonte de alimentação programável Rigol DP831A.

O dispositivo Samsung Galaxy foi carregado a partir de uma bateria em nível crítico, com o aparelho desligado. O software desenvolvido determina a aplicação da tensão DC 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 consumiu durante o regime permanente do carregamento, a potência elétrica de 2,116 W e uma corrente de 423 mA com uma estabilidade muito notável, apresentando uma precisão superior a 1 mA durante esse período (não houve qualquer variação na terceira casa decimal da corrente fornecida pela fonte de potência):

estabilidade

estabilidade

Conforme o gráfico acima, o decaimento da potência elétrica consumida pelo carregamento da bateria do Samsung Galaxy S4 é exponencialmente amortecida após cerca de 05 horas e 15 minutos de carregamento.

Após cerca de 1 hora de carregamento, com a tampa posterior aberta, não constatamos nenhum sobreaquecimento relvante na bateria, havendo apenas uma pequena dissipação de calor possivelmente no módulo de carregamento/regulação de tensão da bateria do dispositivo, conforme imagens infra-vermelho obtidas por meio de um termovisor:

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Ampliando-se a região após 05 horas e 15 minutos, visualizamos que a potência elétrica consumida se reduz exponencialmente até 0,75 W e depois, em regime permanente, para cerca de 0,422W:

carregamento 6h50

carregamento 6h50

Após 05 horas e 38 minutos de carregamento, o Samsung Galaxy S4 liga a tela de LED e alerta o usuário que o dispositivo está completamente carregado, alterando o LED indicativo de carregamento de vermelho para verde. Nesse instante, ocorre um pulso de consumo de potência elétrica, assim como de corrente elétrica, retornando esses valores para os níveis detectados em regime permanente de carregamento:

decaimento

decaimento

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 45.417,0 Ws (amostragem efetuada em segundos). Transformando-a em Wh, obtemos 12,61Wh e, portanto, 0,0126kWh. 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$ 0,0055 (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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