Получение расхода энергии в джоулях за период при наличии тока и напряжения

• Конвертировать$\text{m}A$к$A$.
• Умножить$A$и$V$за каждый период времени, чтобы получить$W$.
• Умножить$W$по продолжительности периода ($0.1\text{ s}$) получить$J$.
• Сложите все$J$. Простое численное интегрирование.

Расширение ответа @Elliot на графическую иллюстрацию:

Зная значения напряжения$V$и текущий$I$в разные моменты времени можно рассчитать мгновенную мощность$P = V . I$для тех мгновений.

Тогда, если построить график$P$(в ваттах) против времени$t$(в секундах):

Различные дискретные выборки соединены линиями в предположении, что$P$изменяется линейно со временем$t$. Теперь вы можете оценить энергопотребление$E$в$\text{joules}$как численное интегрирование$P$над$t$; или площадь графика мощности на временном интервале:$(0.0\text{s} \text{ to } 1.2\text{s})$. Эта площадь представляет собой просто сумму площадей трапеций, образованных треугольником и прямоугольником, за каждый временной интервал$0.1\text{s}$.

Это один из способов оценки, а другой способ оценки заключается в предположении, что измеренное$P$оставался постоянным между выборками времени. Затем вы можете построить график в виде ступенчатых изменений:

В этом случае математика для потребления энергии$E$становится довольно легко, так как$E=\Sigma(P \times 0.1) \text{ joules}$.

Опять же, это то же самое, что и площадь графика мощности во временном интервале:$(0.0\text{s} \text{ to } 1.2\text{s})$; т. е. сумма площадей прямоугольников в каждом временном интервале$0.1\text{s}$.

То, что вы предлагаете, является одним из способов оценки того , сколько энергии было потреблено.

Лучшим методом является подсчет того, сколько джоулей было потреблено за время между каждой парой образцов, при условии, что и напряжение, и ток остаются постоянными в течение этого времени. Затем просто суммируйте общее потребление энергии с течением времени. Это называется прямоугольной интеграцией.

Вы можете добиться еще большего успеха с трапециевидной интеграцией. Предположим, что потребляемая мощность изменяется линейно между точками выборки. Вычислите энергию, потребляемую как время между точками данных, умноженное на среднюю мощность (среднее значение мощности в начале шага расчета и в конце шага расчета). Опять же, просто сложите энергию для каждого шага расчета.

Это все только оценки, конечно.

То, как вы это сделаете, должно зависеть от того, почему вы думаете, что показания различаются.

Если вы думаете, что они изменяются из-за ошибок чтения и шума, в то время как устройство потребляет постоянный ток и питается постоянным напряжением, то то, как вы описываете использование средств, будет точным.

Если вы считаете, что устройство на самом деле потребляет переменный ток, то было бы лучше оценить потребление энергии в каждом коротком периоде и просуммировать их.

С этим набором данных разница будет очень небольшой. Если бы показания различались на большую часть среднего значения, то результаты были бы более расходящимися.

Вы описываете интегрирование , похожее на вывод Ньютона и Гаусса . Например, за первые 0,1 с ЭДС возросла с 3,55 до 3,60 В. Можно предположить, что изменение является линейным в небольшом диапазоне, поэтому средняя ЭДС за первую секунду будет на полпути, или 3,575 В (хорошо , я вышел за рамки двух значащих цифр, но я буду округлять позже. Мой плохой.).

Аналогичным образом ток упал с 30,20 А до 30,00 А за это время, составляя в среднем 30,10 А.

Общее потребление энергии за первые 0,1 с будет приблизительно равно 3,575 В * 30,10 А, 107,61 В * А или Дж.

Повторите 12 раз и просуммируйте ответ. Это просто сумма .

Более точный ответ может быть получен из подбора кривой , таким образом получая числовую функцию для описания изменения напряжения и тока во времени и решая определенный интеграл для этой функции .