ما هي حاسبة عمر البطارية؟
تقدّر هذه الحاسبة المدة التي ستبقى فيها البطارية قادرة على تشغيل جهازك اعتمادًا على ثلاث قيم: سعة البطارية بالمليأمبير-ساعة (mAh)، ومتوسط تيار السحب أو الحِمل الذي يستهلكه الجهاز بالمليأمبير (mA)، ومعامل الكفاءة الذي يأخذ في الحسبان الفقد الفعلي أثناء الاستخدام. وهي أداة عملية لتحديد حجم حِزَم البطاريات المناسبة لأجهزة استشعار إنترنت الأشياء، والمصابيح اليدوية، والطائرات المسيّرة (الدرون)، وبنوك الطاقة، ومشاريع الإلكترونيات الذاتية الصنع (DIY).
طريقة الاستخدام
أدخِل سعة البطارية (وهي مطبوعة على معظم الخلايا والحِزَم، مثل 2000 mAh)، ثم تيار السحب الخاص بالجهاز بوحدة mA، وأخيرًا نسبة الكفاءة. يمكنك استخدام 100% للحصول على الحد النظري الأقصى، لكن النطاق من 80% إلى 90% أقرب إلى الواقع بسبب فقد تحويل الجهد، والحرارة المتولدة، وحقيقة أن البطاريات نادرًا ما تقدّم سعتها المقدّرة كاملة. يُظهر الناتج زمن التشغيل بالساعات مع تفصيل واضح بالساعات والدقائق.
شرح المعادلة
يُحسب زمن التشغيل وفق العلاقة: عدد الساعات = (السعة بالـ mAh ÷ الحِمل بالـ mA) × الكفاءة.
$$\text{Runtime (h)} = \frac{\text{Capacity (mAh)}}{\text{Load (mA)}} \times \frac{\text{Efficiency (\%)}}{100}$$
وبما أن السعة مُقدَّرة بالمليأمبير-ساعة والحِمل بالمليأمبير، فإن قسمة إحداهما على الأخرى يعطي الناتج مباشرة بالساعات. أما معامل الكفاءة (الذي يُدخَل كنسبة مئوية ثم يُحوَّل إلى كسر عشري) فيقوم بتقليص الناتج المثالي ليصبح تقديرًا عمليًا أقرب للواقع.
مثال تطبيقي
لنفترض أن بطارية سعتها 2000 mAh تشغّل جهازًا يسحب تيارًا قدره 100 mA بكفاءة 85%:
$$(2000 \div 100) \times 0.85 = 20 \times 0.85 = \textbf{17 ساعة}$$
أي ما يعادل نحو 17 ساعة و0 دقيقة، أو 1020 دقيقة إجمالية من زمن التشغيل.
وقت التشغيل عبر السيناريوهات الشائعة
يوضح الجدول أدناه وقت التشغيل المقدر لثلاث سعات (1000 و2000 و5000 mAh) مقابل ثلاثة أحمال (10 و100 و500 mA)، وكلها بكفاءة واقعية 85%. تأخذ الكفاءة في الاعتبار الخسائر مثل تحويل الجهد والتفريغ الذاتي وحقيقة أن السعة القابلة للاستخدام أقل من الرقم المقدر. صيغة وقت التشغيل هي:
$$\text{Runtime (h)} = \frac{\text{السعة (mAh)}}{\text{الحمل (mA)}} \times \frac{85}{100}$$| السعة (mAh) | الحمل (mA) | وقت التشغيل (ساعات) | وقت التشغيل (س:د) |
|---|---|---|---|
| 1000 | 10 | 85.0 | 85 س 00 د |
| 1000 | 100 | 8.5 | 8 س 30 د |
| 1000 | 500 | 1.7 | 1 س 42 د |
| 2000 | 10 | 170.0 | 170 س 00 د |
| 2000 | 100 | 17.0 | 17 س 00 د |
| 2000 | 500 | 3.4 | 3 س 24 د |
| 5000 | 10 | 425.0 | 425 س 00 د |
| 5000 | 100 | 42.5 | 42 س 30 د |
| 5000 | 500 | 8.5 | 8 س 30 د |
لاحظ أن وقت التشغيل يتناسب طردياً مع السعة وعكسياً مع الحمل: مضاعفة السعة تضاعف وقت التشغيل، بينما زيادة الحمل عشرة أضعاف تقلل وقت التشغيل إلى عُشر واحد. يمكن للأحمال الكبيرة بالنسبة للسعة أن تقلل الكفاءة أيضاً إلى ما دون 85% بسبب هبوط الجهد الداخلي الأعلى.
تحويلات mAh وWh والتيار
يقيس mAh الشحنة، وليس الطاقة. لمقارنة البطاريات عند جهود مختلفة، تحول إلى واط ساعة (Wh). العلاقات الرئيسية هي:
$$1\ \text{A} = 1000\ \text{mA} \qquad \text{Wh} = \frac{\text{mAh} \times \text{الجهد}}{1000} \qquad \text{mAh} = \frac{\text{Wh} \times 1000}{\text{الجهد}}$$الأمبير إلى الميلي أمبير
| الأمبير (A) | الميلي أمبير (mA) |
|---|---|
| 0.01 | 10 |
| 0.1 | 100 |
| 0.5 | 500 |
| 1 | 1000 |
| 2 | 2000 |
mAh إلى Wh عند الجهود الشائعة
| السعة (mAh) | الجهد | الطاقة (Wh) |
|---|---|---|
| 2000 | 3.7 V | 7.4 |
| 2000 | 5 V | 10.0 |
| 2000 | 12 V | 24.0 |
| 3000 | 3.7 V | 11.1 |
| 5000 | 3.7 V | 18.5 |
| 10000 | 3.7 V | 37.0 |
أمثلة تحويلات السعة
خلية 18650 نموذجية مقيمة بـ 3000 mAh و3.7 V تخزن حوالي 11.1 Wh من الطاقة. نفس 11.1 Wh معبراً عنه عند 5 V (مخرج USB) يتوافق مع 2220 mAh، وهذا هو السبب في أن بطارية الطاقة بسعة 10000 mAh توفر بشكل ملحوظ أقل من 10000 mAh عند منفذ USB الخاص بها بـ 5 V بمجرد أن تأخذ في الاعتبار رفع الجهد وخسائر التحويل.
الأسئلة الشائعة
لماذا نضيف معامل الكفاءة؟ لأن البطاريات الحقيقية تفقد جزءًا من طاقتها بسبب المقاومة الداخلية، ومنظّمات الجهد، ودرجة الحرارة، لذا يكون زمن التشغيل الفعلي عادةً بين 80% و90% من القيمة النظرية.
ماذا أفعل إذا كان جهازي يستهلك تيارًا بالأمبير وليس بالمليأمبير؟ اضرب قيمة الأمبير في 1000 لتحويلها إلى مليأمبير قبل إدخال الحِمل (1 أمبير = 1000 مليأمبير).
هل تأخذ الحاسبة فروق الجهد في الاعتبار؟ لا. تفترض الحسابات المبنية على الـ mAh أن الجهاز والبطارية يعملان بجهد متوافق. أما إذا أردت المقارنة بين جهود مختلفة، فحوّل السعة إلى واط-ساعة (Wh) بدلًا من ذلك.
