Aiuto per il progetto di un sistema
Ciao a tutti,
vi pongo una domanda semplice per chi ha esperienza con le principali leggi di fisica 2. Sono un studente di Ingegneria Ambientale, al momento a scrivere la tesi all'estero.
Al momento, per la tesi devo riuscire a progettare un sistema che riesca a far funzionare dei sensori subacquei per monitorare determinati parametri ambientali. Purtroppo ho studiato fisica 2 anni fa e non ricordo molto, anzi, diciamo nulla.
Il problema è:
Come faccio a calcolare l'energia che una batteria deve contenere per alimentare dei sensori che operano, quali parametri devo valutare?
Ovviamente ogni sensore è catalogato dal fornitore con tabelle relative il Power consumption. Faccio fatica a capire quali siano le relazioni fisiche fondamentali per fare una stima dell'energia richiesta
Grazie a chiunque leggerà o tenterà di rispondere
vi pongo una domanda semplice per chi ha esperienza con le principali leggi di fisica 2. Sono un studente di Ingegneria Ambientale, al momento a scrivere la tesi all'estero.
Al momento, per la tesi devo riuscire a progettare un sistema che riesca a far funzionare dei sensori subacquei per monitorare determinati parametri ambientali. Purtroppo ho studiato fisica 2 anni fa e non ricordo molto, anzi, diciamo nulla.
Il problema è:
Come faccio a calcolare l'energia che una batteria deve contenere per alimentare dei sensori che operano, quali parametri devo valutare?
Ovviamente ogni sensore è catalogato dal fornitore con tabelle relative il Power consumption. Faccio fatica a capire quali siano le relazioni fisiche fondamentali per fare una stima dell'energia richiesta
Grazie a chiunque leggerà o tenterà di rispondere

Risposte
La batteria ha uno capacity in mAh (ampere ora). Quella è l energia immagazzinata.
A seconda del consume del sensor sai quanto energia ti serve per durare un certo tempo
A seconda del consume del sensor sai quanto energia ti serve per durare un certo tempo
Posta un po di dati e si vede cosa fare
Innanzi tutto grazie ad entrambi per la risposta. I sensori selezionati sono 4: vi scrivo qua sommariamente le informazioni dei fornitori e le relative unità di misure per il consumo.
Sarà fondamentale capire la frequenza di acquisizione che il sensore dovrà utilizzare ( la scoprirò a breve facendo ricerca o aspettando che i miei prof si degnino di ricevermi
) Mi piacerebbe riuscire ad arrivare a formulare uno script o un foglio excel che sia in grado di darmi i requisiti della batteria necessaria. (Alcuni di questi sensori vengono forniti con batterie interne ma per il momento escludiamo questa possibilità di modo da semplificare il problema e puntare all'obiettivo finale cioè capire se è fattibile usare una batteria o è necessario trovare una fonte energetica continua alternativa.)
1) Sensore CTD
Power consumption: 10-30VDC
2) Sensore Nutrienti
Power consuption: Analysis: 285 mA / Sleep: 0.15 mA / Mean: 19 mA (for 8 weeks)
3)Sensore Idrocarburi
Power Consumption: ≤ 3.5 W
4) Sensore ADCP
Power Consumption: 20–50VDC
Ho deciso di non riportare i dati relativi il power supply e le batterie interne a tali sensori perché il mio obiettivo è capire quali sono le equazioni e le leggi che devo studiarmi per fare il progetto.
Non capisco come mai vengano riportati dati con unità di misure diverse, non capisco come arrivare alla formulazione finale di una relazione che mi faccia capire quanti Ampere la batteria dovrà avere.
Grazie a tutti di nuovo.
Saluti
Sarà fondamentale capire la frequenza di acquisizione che il sensore dovrà utilizzare ( la scoprirò a breve facendo ricerca o aspettando che i miei prof si degnino di ricevermi


1) Sensore CTD
Power consumption: 10-30VDC
2) Sensore Nutrienti
Power consuption: Analysis: 285 mA / Sleep: 0.15 mA / Mean: 19 mA (for 8 weeks)
3)Sensore Idrocarburi
Power Consumption: ≤ 3.5 W
4) Sensore ADCP
Power Consumption: 20–50VDC
Ho deciso di non riportare i dati relativi il power supply e le batterie interne a tali sensori perché il mio obiettivo è capire quali sono le equazioni e le leggi che devo studiarmi per fare il progetto.
Non capisco come mai vengano riportati dati con unità di misure diverse, non capisco come arrivare alla formulazione finale di una relazione che mi faccia capire quanti Ampere la batteria dovrà avere.
Grazie a tutti di nuovo.
Saluti
Mi pare molto strano che i dati siano quelli e basta.
Il primo e il quarto sono I voltaggi (VDC= volt corrente continua). Ma devi avere qualche altro dato: non è un power consumption, quindi guarda bene le caratteristiche.
Il terzo ti da il power consumption corretto, in watt. Devi pero avere il voltaggio richiesto dal sensore per calcolare la batteria.
Il secondo ti dice che su 8 settimane (1350 ore, a mente) di funzionamento il consumo è stato di 19x1350=25700mAh (sempre fatto a mente, ricontrolla i calcoli). In altre parole, una batteria con un a carica da 12500 mAh durerebbe circa un mese, giorno piu, giorno meno
Il primo e il quarto sono I voltaggi (VDC= volt corrente continua). Ma devi avere qualche altro dato: non è un power consumption, quindi guarda bene le caratteristiche.
Il terzo ti da il power consumption corretto, in watt. Devi pero avere il voltaggio richiesto dal sensore per calcolare la batteria.
Il secondo ti dice che su 8 settimane (1350 ore, a mente) di funzionamento il consumo è stato di 19x1350=25700mAh (sempre fatto a mente, ricontrolla i calcoli). In altre parole, una batteria con un a carica da 12500 mAh durerebbe circa un mese, giorno piu, giorno meno
Si hai ragione, il primo e l'ultimo sono dati sbagliati presi da una tabella che qualcuno ha fatto molto male. Sono andato a ricercarmi le brochure e ti riporto cosa dicono rispetto il "Power".
1) CTD Sensore
Power: 2 ea. 3.6V lithium C-cells.
Recommended type: SAFT LSH14/LS26500
Capacity: >1.500.000 data sets)
External: 10 – 30VDC
4) ADCP Sensore:
Power
DC input: 20–50VDC.
Number of batteries: 1 internal battery pack
Internal battery voltage: 42VDC (new) 28VDC (depleted)
Battery capacity @ 0°C 450 watt hrs
Relativamente il terzo non è segnato un voltaggio richiesto ma piuttosto
3) Sensore HC
System Compatibility : Analog Out (0...5 VDC,4...20mA) (Non so bene a cosa si riferisca
)
Ipotizzando di avere un voltaggio richiesto mi diresti l'equazione per passare da Volt e Watt in Ampere?
Grazie Mille ProfessorKappa, se mai ti incontrerò ti offro mille birre
1) CTD Sensore
Power: 2 ea. 3.6V lithium C-cells.
Recommended type: SAFT LSH14/LS26500
Capacity: >1.500.000 data sets)
External: 10 – 30VDC
4) ADCP Sensore:
Power
DC input: 20–50VDC.
Number of batteries: 1 internal battery pack
Internal battery voltage: 42VDC (new) 28VDC (depleted)
Battery capacity @ 0°C 450 watt hrs
Relativamente il terzo non è segnato un voltaggio richiesto ma piuttosto
3) Sensore HC
System Compatibility : Analog Out (0...5 VDC,4...20mA) (Non so bene a cosa si riferisca


Ipotizzando di avere un voltaggio richiesto mi diresti l'equazione per passare da Volt e Watt in Ampere?
Grazie Mille ProfessorKappa, se mai ti incontrerò ti offro mille birre

$W=V*I$
In generale, se ti danno la potenza P in watt, e la tensione V alla quale deve lavorare il sensore, ti basta fare $I=P/V$ per avere la corrente che circola (in Ampere).
Quindi, buttando numeri a caso, se P=1W e V=5V, la corrente che circola e' $I=1/5=0.2A$
Se vuoi che la batteria duri per 20 ore, la capacita' della batteria deve essere $0.2*20=4Ah$ (normalmente le batterie sono in mAh (mill-Ampere ora), quindi nel caso specifico, la batteria deve essere $4000 mAh$ (e' piu' o meno la capacita' della batteria di uno smartphone di media taglia che lavora a 5V).
I dati del CTD sensor non ti permettono di dimensionare la batteria. Ti dice che con la batteria interna ci vogliono 7.2V. Per una batteria esterna devi mettere qualcosa di piu', tra 10 e 30V. La batteria interna e' dimensionata per darti 1,500,000 set di dati. Poi, presumo, andra' cambiata (o forse conviene comprare il sensore nuovo).
L'ADCP invec ti dice che la batteria interna ha una capaicta' di 450 Wh. Qui si puo' fare qualcosa: 450Wh corrispondono a:
$[450 Wh]/[42V]= 10Ah$. Quindi una batteria da 10Ah dovrebbe sostutire le prestazioni della batteria interna (ma se non sai quanto tempo impiega la batteria interna a scaricarsi, non sai quanto dura neanche quella esterna, ovviamente).
Per il sensore HC, quello che vedi non e' una indicazione di potenza, ma ti dice il segnale che emette il trasduttore e' proprzionale alla corrente tra 4 e 20mA. Quindi, butto li a caso, se il sensore misura la profondita', questa e' proporzionale alla corrente: 1m di profondita' ti danno una corrente di 4mA, 5m di profondita' 20mA (e tutte le misure comprese fra 1 e 5m (sono numeri a caso). Il voltaggio 0...5VDC e' un alternativa nel caso tu non abbia un PLC in grado di leggere la corrente di output. Basta inserire un resistore R notot e regolarsi con la caduta di tensione (un resistore da 250ohm ti da una caduta di tensione di 5V quando attraversato da 20mA. Ma tutto questo non ha nulla a che fare con la capacita' della batteria.
Qui c'e' un utente che si chiama renzodf. Lui e' fortissimo su questi argomenti, e se legge, o se gli mandi un PM forse ti aiuta e se lo fa lo fa con molta piu' cognizione di causa del sottoscritto.
Le birre a lui, io vado a vino e/o whisky
In generale, se ti danno la potenza P in watt, e la tensione V alla quale deve lavorare il sensore, ti basta fare $I=P/V$ per avere la corrente che circola (in Ampere).
Quindi, buttando numeri a caso, se P=1W e V=5V, la corrente che circola e' $I=1/5=0.2A$
Se vuoi che la batteria duri per 20 ore, la capacita' della batteria deve essere $0.2*20=4Ah$ (normalmente le batterie sono in mAh (mill-Ampere ora), quindi nel caso specifico, la batteria deve essere $4000 mAh$ (e' piu' o meno la capacita' della batteria di uno smartphone di media taglia che lavora a 5V).
I dati del CTD sensor non ti permettono di dimensionare la batteria. Ti dice che con la batteria interna ci vogliono 7.2V. Per una batteria esterna devi mettere qualcosa di piu', tra 10 e 30V. La batteria interna e' dimensionata per darti 1,500,000 set di dati. Poi, presumo, andra' cambiata (o forse conviene comprare il sensore nuovo).
L'ADCP invec ti dice che la batteria interna ha una capaicta' di 450 Wh. Qui si puo' fare qualcosa: 450Wh corrispondono a:
$[450 Wh]/[42V]= 10Ah$. Quindi una batteria da 10Ah dovrebbe sostutire le prestazioni della batteria interna (ma se non sai quanto tempo impiega la batteria interna a scaricarsi, non sai quanto dura neanche quella esterna, ovviamente).
Per il sensore HC, quello che vedi non e' una indicazione di potenza, ma ti dice il segnale che emette il trasduttore e' proprzionale alla corrente tra 4 e 20mA. Quindi, butto li a caso, se il sensore misura la profondita', questa e' proporzionale alla corrente: 1m di profondita' ti danno una corrente di 4mA, 5m di profondita' 20mA (e tutte le misure comprese fra 1 e 5m (sono numeri a caso). Il voltaggio 0...5VDC e' un alternativa nel caso tu non abbia un PLC in grado di leggere la corrente di output. Basta inserire un resistore R notot e regolarsi con la caduta di tensione (un resistore da 250ohm ti da una caduta di tensione di 5V quando attraversato da 20mA. Ma tutto questo non ha nulla a che fare con la capacita' della batteria.
Qui c'e' un utente che si chiama renzodf. Lui e' fortissimo su questi argomenti, e se legge, o se gli mandi un PM forse ti aiuta e se lo fa lo fa con molta piu' cognizione di causa del sottoscritto.
Le birre a lui, io vado a vino e/o whisky

Sono in Scozia quindi per il whysky non ci sarebbe problema
Ad ogni modo continuo a non capire se dovro aggiungere una batteria o meno. Mi sembra che questi sensori siano in grado di mantenersi da soli almeno perchè hanno una batteria dedicata..chissà. Grazie mille per le formule, credo di aver capito e magari ne discuterò col mio prof.
Grazie ancora, e nel caso renzodf leggesse e volesse commentare ascolto piu che volentieri!!



Ad ogni modo continuo a non capire se dovro aggiungere una batteria o meno. Mi sembra che questi sensori siano in grado di mantenersi da soli almeno perchè hanno una batteria dedicata..chissà. Grazie mille per le formule, credo di aver capito e magari ne discuterò col mio prof.
Grazie ancora, e nel caso renzodf leggesse e volesse commentare ascolto piu che volentieri!!
Occhio. Io sono andato alla Strathclyde per 8 mesi per la tesi. Ne sono venuto via con moglie di Glasgow....