爱立信T39mc电压、电流测量试验及结果分析
浏览:9日期:2023-07-18
爱立信T39mc电压、电流测量试验及结果分析;;关于T39mc已经有很多文章分析其过各方面的性能,其中有淡蓝2关于电池电压和电流分析的文章,也有gumphe关于论述电池电量测定的文章。本次试验主要是研究T39mc电池电压、电流与手机各种功能使用之间的关系以及电池短路时手机的自我保护。本文将详细介绍本次试验的方法、过程、数据和结果的分析,供大家参考。(下面凡是有<>符号中间有数字的,请参阅文章最后对应的附加说明)1.试验仪器及工具:T39mc:硬件版本 R2A、软件版本 R2K、生产日期 01W39、出厂日期 02W20、超薄型锂聚合物电池(BUS-11、3.6V、600mAh)、移动SIM卡电压测量:PZ12a型双积分式直流数字电压表,生产厂家:上海电表厂,测量范围:0.0001~6.0000V电流测量:数字万用表,测量范围:0.001~20.000A辅助工具:细铜丝<1>、绝缘胶带、剪刀、记时器(普通钟表)、记录本及笔、数码相机2.试验方法:(1)电压测量:采用电压表与电池正负极并联的方式测量。为了测量稳定的电压值,本次试验采用关机测量电压值<2>。先测量关机状态下电池电压,开机进行试验的各项操作,操作完成后关机,电池放置30分钟后测量电池电压<3>,计算出的电压差值减掉开关机的电压降<4>,就得到近似可以认为是试验各项功能的耗电的电压降<5>。(2)电流测量:采用数字式万用表打在直流电流档,串联在电池与手机回路里面测量。把一根细铜丝绑在手机机身后的电池正极的触点上、从手机背后侧面引出;再拿一根细铜丝用绝缘胶带粘在电池的正极上,并用绝缘胶带把电池正极完全盖住,细铜丝从电池顶部引出;把电池在手机上装好,用万用表的两个接点分别和两根细铜丝连接,这样万用表就串联在手机的电路里了。从电流的流动方向看如下所示:;;;电池正极->细铜丝->万用表->细铜丝->手机->电池负极;;由于手机电池的电流在手机各项功能的使用过程中也是呈现波动性,所以本次试验只读取最大电流。(3)电池短路试验:a.在手机开启的情况下,把电池的正负极短路;b.在手机关机充电的情况下,把电池的正负极短路。;;本次试验的试验仪器及试验过程,本人已经用数码相机拍摄,分两次<6>在手机画报里分别刊登,欢迎大家前去观看。3.试验条件:;;由于一些外界因素对试验的进程也会产生一定的影响,所以应该排除一些偶然因素对试验结果的影响,本次试验设定了一些基本条件。(1)电压表和万用表在试验前半个小时打开,使仪器预热到正常状态<7>;(2)网络信号在3到4格时进行试验<8>;(3)在试验期间不得更换细铜丝以及仪器的接线;(4)在试验期间如果发生一下情况之一的,试验数据作废,试验重新开始:来电话、来短消息、亮红灯、信号不稳定(信号波动超过1格)、仪器故障、GPRS搜索不正常<9>以及试验时间与预定时间发生差异时。4.试验数据:(1)电压下降值试验名称;;;; 电压下降值;;;;;;;;;;;;;;备注最省电开关机;; 0.0004V/次;;;;;; 关铃声、关冷光膜、关振动、屏幕休眠普通开关机;;; 0.0011V/次;;;;;; 铃声音量3、冷光膜自动、关振动最省电待机;;; 0.00135~0.00217V/小时;关冷光膜、屏幕休眠放兜里最省电待机 0.00167 V/小时;;;; 放在有拉丝密闭的兜里、关冷光膜、屏幕休眠普通待机;;;; 0.0014~0.0026V/小时;;关冷光膜、屏幕不休眠亮红灯后待机;; 0.0017~0.0021V/小时;;关冷光膜、屏幕休眠最省电来电;;; 0.0018~0.0025V/分钟;;关铃声、关冷光膜、屏幕休眠铃声最小来电<10> 0.0021~0.0026V/分钟;;铃声7、音量2、关冷光膜、屏幕休眠铃声最大来电;; 0.0025~0.0029V/分钟;;铃声7、音量6、关冷光膜、屏幕休眠铃声渐进;;;; 0.0026V/分钟;;;;; 关冷光膜、屏幕休眠振动来电;;;; 0.0026~0.0040V/分钟;;开振动、关铃声、关冷光膜、屏幕休眠通话;;;;;; 0.0017V/分钟;;;;; 音量3、关铃声、关振动、关冷光膜接发短消息<11>; 0.00011V/个;;;;;;关铃声、关振动、关冷光膜蓝牙<12>;;;; 0.0010V/分钟;;;;; 关铃声、关振动、关冷光膜、屏幕休眠红外线<13>;;; 0.0007V/分钟;;;;; 关铃声、关振动、关冷光膜、屏幕休眠贪吃蛇;;;;; 0.0002V/分钟;;;;; 关声音、关冷光膜、屏幕休眠Erix;;;;;; 0.0010V/分钟;;;;; 关声音、关冷光膜、屏幕休眠网球;;;;;; 0.0008V/分钟;;;;; 关声音、关冷光膜、屏幕休眠秒表;;;;;; 0.00013V/分钟;;;;;关铃声、关振动、关冷光膜计算器/键盘<14>;0.0004V/分钟;;;;; 关铃声、关振动、关冷光膜冷光膜;;;;; 0.00022~0.00027V/分钟;开冷光膜、屏幕休眠拨动滑键;;;; 0.00003V/次;;;;;;把状态信息全部看完(2)电流试验(试验的条件参照电压试验的备注)试验名称;;;; 最大电流值(A);;;;;;;;;;;;;备注最省电开关机;; 0.187;;;;;;;;;;;;;;启动咔嚓声三下后出现最大值普通开关机;;; 0.210;;;;;;;;;;;;;;启动咔嚓声三下后出现最大值最省电待机;;; 0.001~0.005;;;;;;;;;;;信号灯亮时出现最大值普通待机;;;; 0.002~0.006;;;;;;;;;;;信号灯亮时出现最大值充电电流;;;; 0.230~0.300最省电来电;;; 0.155~0.165铃声最小来电;; 0.212~0.220铃声最大来电;; 0.250振动来电;;;; 0.150~0.200单纯振动;;;; 0.039通话(不说话); 0.043~0.077通话(说话);; 0.210~0.217接发短消息;;; 0.040蓝牙;;;;;; 0.009~0.013红外线;;;;; 0.006~0.011贪吃蛇;;;;; 0.006~0.010Erix;;;;;; 0.007~0.011网球;;;;;; 0.010~0.030秒表;;;;;; 0.001计算器/键盘;;;0.001冷光膜;;;;; 0.023低音铃声;;;; 0.100中音铃声;;;; 0.092高音铃声;;;; 0.088混合音铃声;;; 0.089铃声1;;;;;;0.090铃声2;;;;;;0.077铃声3;;;;;;0.056铃声4;;;;;;0.052铃声5;;;;;;0.087铃声6;;;;;;0.079铃声7;;;;;;0.098铃声8;;;;;;0.121铃声9;;;;;;0.103铃声10;;;;; 0.100铃声音量1;;;;0.011;;;;;;;;;;;;; 音量测试全部使用低音铃声铃声音量2;;;;0.008铃声音量3;;;;0.010铃声音量4;;;;0.022铃声音量5;;;;0.085铃声音量6;;;;0.100(3)电池短路试验试验名称;;;;;;;;;;;;;;;;;; 现象手机使用过程中电池短路;;;;;;;;; 手机自动关闭手机关闭充电时电池短路;;;;;;;;; 手机自动关闭(4)其他试验亮红灯电压;;;;;;;;;;;;;;; 约3.69V自动关机电压;;;;;;;;;;;;;; 约3.24V原装旅充充电结束电压;;;;;;;;;; 约4.14~4.22V信号灯;;;;;;;;;;;;;;;;; 每隔2秒/次电量低提示;;;;;;;;;;;;;;; 每隔10分钟/次屏幕休眠;;;;;;;;;;;;;;;; 停止操作后1分钟开始冷光膜自动关闭;;;;;;;;;;;;; 停止操作后10秒5.试验结果分析:(1)从上面的电压试验数据看,各个功能耗电从大到小的大概排列顺序是:;; 来电>通话>键盘>冷光膜>秒表>短消息>游戏>开关机>待机;;由于蓝牙和红外线没有外围设备的支持,没有能测量到传送数据时的真实耗电,所以没有排列进去。从排列以及试验数据中可以看出,来电、通话、编辑和接发短消息以及冷光膜都是耗电多的功能,当然开蓝牙和红外线也是耗电大户,即使在没有外围设备的支持的情况下,光搜索就已经有点耗电。(2)从上面电流试验数据看,开关机、来电、大音量铃声、通话的电流比较高,小音量铃声、振动、短消息、冷光膜的电流中等,游戏、计算器/键盘、待机的电流很小。这个结果和电压试验的结果基本吻合。但开关机的电流大而耗电少的原因,在下面将做具体分析。(3)开机时的电流通过实时观测发现有以下特征:刚开机时的电流并不大,在开机咔嚓声响三下后大约2秒左右,突然出现一个波峰电流可以达到0.2A,随后电流下降到0.05A左右的水平,直到待机后出现待机的电流特征。通过多次试验的观察,这个特征非常明显,应该可以认为是开机的最大电流。本人分析认为,开机铃声响后,是手机开始搜索基站信号开始,因此发送的信号是最强的,同时由于手机内的许多元器件都开始工作,所以造成一个非常大的波峰电流。当手机连接上基站后,信号逐渐降低到与基站稳定连接需要的最低强度水平,此时的信号强度低于最大强度,所以电流很快降低下来。所以在正常启动情况下,由于波峰电流存在的时间非常短,大部分时间电流都在0.05A水平,加上启动过程一般一分多钟就结束了,因此开关机一次的耗电并不惊人。这也可以解释为什么在信号弱的地方(比如:坐在火车上进入山区多隧道地段时),由于基站信号非常弱,手机需要经常发送最大强度的搜索信号,所以手机非常耗电。(4)待机时的电流0.001~0.005A,具有以下特征:当信号灯亮起时,电流达到最大,随后降低到0.004A,马上又降低到0.001A,在整个待机过程中,大部分时间电流处于最低水平,只有很少的时间电流在跳动。从现象上分析,当信号灯亮时,应该是手机和基站在进行信号的联络,但待机过程中的大部分时间里,手机都处于“电子沉默”状态,手机里的元器件只有很少的在工作,所以待机时的耗电的确很少,这也是为什么T39待机时间长的原因所在。(5)关于“开关机一次耗电相当于多少小时待机耗电”的问题分析。从试验数据看,最省电开关机的耗电低于一小时待机时的耗电,当然很少有人平时开关机会把铃声、冷光膜、振动都关了。下面我们讨论普通开关机(铃声音量3、冷光膜自动、关振动)的情况,普通开关机可以说是具有代表性的一种设置。从数据看,普通开关机的耗电已经接近待机一小时的耗电了,相信很少有人开机后立即关上翻盖,一般都会拨动滑键看看手机状态或进行其它一些键盘操作。从试验数据看,操作键盘、拨动滑键都会耗电;再加上一般冷光膜都设置为自动,如果操作不结束,冷光膜就会一直亮着,同样会耗电,两者相加会使耗电进一步增加。所以说,开关机一次,如果没有其他操作,最多相当于待机一小时的耗电;如果有其他操作,则视具体操作的不同而计算耗电,如果操作比较多,耗电达到待机六小时也不是不可能的。(6)从手机短路试验结果看,T39mc有着完善的短路保护措施,无论是使用时还是关机充电时,都可以在电池短路的情况下自动关闭,保护手机不受伤害。(7)关于手机自动关机后还可以重新启动的问题。手机在自动关闭后,由于电压可以很快地回升,所以可以重新启动。而且可以重复开机多次,但越到后来待机时间就越短,最后到一启动就自动关机,这时的电压可以认为是低于开机要求的最低电压。(8)关于亮红灯后电压的变化情况。由于39存在不同的硬件和软件版本,所以具体周次的要具体分析。一般情况下,01年出的老版本软件机子亮红灯后的待机时间还可以坚持10个小时以上,最新版本的机子只能待机几个小时。以本次试验的手机来说,亮红灯后就能待机将近20个小时。在刚亮红灯后的10小时内,电池电压下降的幅度和正常情况下基本一样(详见表中数据);但在接近自动关机的几个小时内,电压下降的幅度开始加大,每小时待机电压的下降甚至可以超过0.01V。这也证明,手机电池在接近电量枯竭前,电压的确下降很快。(9)通过观察发现,即使电压低于亮红灯电压时启动,刚开始并不亮红灯(仍然亮绿灯),要等启动结束后灯才变红。加上(8)的分析,新版本和老版本软件亮红灯后待机的时间不一样。因此,可以推断出,是否亮红灯是由软件来决定的。旧版本软件的机子设置的亮红灯电压比较高,所以待机时间比较长;而新版本软件把这个电压调低了一些,估计是调到了电压开始大幅度下降前的临界点上(这个电压值可以通过大量试验估计出一个不大的范围),换句话说:就是亮红灯前后,电压差不多就开始加速下降,待机时间已经只有几个小时了,那么就提醒用户可以准备给电池充电了。(10)从试验数据看,不同铃声相同音量下的电流大小也是有区别的,排列顺序如下:;; 铃声8>铃声9>铃声10=低音>铃声7>中音>铃声1>混合音>高音>铃声5>铃声6>铃声2>铃声3>铃声4;;;当然,电流大小并不能代表实际耗电的多少,因为耗电和每个铃声的长度以及曲子中曲调的高低也有关系,而且本次试验只记录最大电流,象铃声1~10的曲子就存在曲调的高低影响电流大小的现象,由于无法测量平均电流的大小,所以无法计算耗电情况。(11)各种来电设置的耗电情况是:;; 振动来电(0.0026~0.0040V/分钟)>铃声最大来电(0.0025~0.0029V/分钟)>铃声渐进(0.0026V/分钟)>铃声最小来电(0.0021~0.0026V/分钟)>最省电来电(0.0018~0.0025V/分钟);;从各种来电设置电压下降的具体数值中可以看出,实际上来电时即使不开铃声和振动也十分耗电,当然如果开铃声最大或者振动,耗电就更大了。但无论设置哪种来电情况下的耗电里,还是来电本身耗电占的比例大。(12)从试验数据中可以看出,在同一种铃声的情况下,当铃声音量超过4后,电流增加的非常厉害,自然耗电也就非常厉害,所以如果要待机时间长,就应该选择小于5的铃声音量。(13)从试验数据看,发送和接收短消息本身耗电很少(接发短消息0.00011V/个),但考虑到编辑和观看短消息时冷光膜和键盘的使用也可能要耗电,所以实际收发短消息耗电也不低,当然具体耗电多少只有根据具体情况来确定了。(14)在试验中,专门进行了“放兜里最省电待机”的试验,看看信号减弱对待机的影响,从试验数据看,的确要比正常情况下的待机耗电要高一些。在普通待机和最省电待机试验中,正常情况下耗电都小于0.0020V;测量数据中有超过0.0020V的情况,那是在信号比较弱的时候测量得到的,为了让大家有个了解,因此同样刊登出来。但其他功能的耗电都是在信号正常的情况下测量得到的。(15)由于本次试验没有红外线和蓝牙设备,因此没有办法得到手机与这些设备之间连接时的耗电情况。但从试验过程来看,打开蓝牙或红外线后,最开始时的耗电是最大的,估计应该是刚开始搜索外围设备造成的,由于没有外围设备,所以随后的几分钟里耗电就不多了。根据试验,同时开蓝牙和红外线,在没有外围设备支持的情况下,使用最省电待机状态待机10小时,大约损失50小时的待机时间。(16)从试验数据看,三种游戏的耗电排列如下;;;;;;Erix>网球>贪吃蛇;;;;相比较而言,游戏中Erix和网球的耗电比较多,如果再考虑开声音或开冷光膜的话,实际耗电会增加更多。(17)关于开机充电时手机电源由谁提供的研究。在做测量电流的试验时,对手机电池进行开机充电,可以看见,电池的电流出现了与正常使用时相反方向的流动,表明此时手机正在对电池充电,这时用其他机子拨打手机,手机来电显示,再观察电流,发现电流值明显下降,但仍然在对手机充电,说明此时手机是消耗的充电器输入的电,并没有使用手机电池里的电。从电路原理上分析,手机只有一个正极和负极,手机电池只能在放电和充电两种状态中进行一种,是不可能又在充电的同时还可以放电的。在试验中,进行了最大放电试验(开蓝牙、红外线、铃声音量最大和冷光膜时来电),即使在这样厉害的耗电情况下,充电器仍然可以对电池充电,所以,用户在充电时可以放心使用手机,不会对充电有太大影响的。6.结束语(1)综上所述,如果想使用方便又要手机省电,建议设置:铃声音量3~4、关振动、开屏幕休眠、冷光膜设置为关或自动、关蓝牙和红外线。打游戏时,最好关闭冷光膜和声音。如果手机不是长时间停止工作的话,最好还是不要关机,因为有可能你开关机一次以及相关的操作耗电会比待机耗电更多。最好在个人化模式里多设置一些不同场合需要的模式(如常用的:户外、会议),使你在各种场合可以正常地使用手机,也可以节约不少电量。(2)电池在开机充电状态的情况下,使用手机对充电的影响并不大,因为正常情况下手机消耗的电量比起充电器输入的电量来说实在太少了。如果手机软件是老版本的,建议亮红灯后大约10个小时后再考虑开始充电,使电池的余电得到充分地利用。从试验数据看,爱立信T39mc配超薄型锂聚合物电池BUS-11,在不使用其他功能的情况下达到纯待机200小时应该不成问题。(3)由于本次试验并不是专业人员使用专业设备进行,加上手机不同硬件和软件版本带来的差异,因此,所有数据并不具有广泛的代表性,只能看作是对一些规律的摸索,希望大家能作为个体的试验数据来看待,请不要随意引用以上数据来进行一些具体的计算。附加说明:为了让大家能够通顺的看完全文,一些内容较长说明性的文字放在最后,序号与文章中的注解序号一致。<1>细铜丝采用多芯铜线拨皮后取得。之所以选用细铜丝,主要是考虑电池装上后的间隙有限,而铜丝直径小、韧性好、取材方便,而且不容易折断。<2>手机在开机状态下,电压随着电流的变化在不停地波动,因此无法准确测量,只有关机后测量静止状态下的电压值。<3>在开机时,由于电流的存在,测量得到的电压是低于实际电池电压的,在关机后,电压有个先快后慢的逐渐回升的过程,如果开机时使用的电流越大,电压下降得就越大,关机后回升到实际电压所需的时间就越长。根据试验测量发现,30分钟后,电压基本全都稳定,可以认为是电池的实际电压。<4>由于是开关机测量,必须考虑开关机的耗电。所以每次试验前都设置最省电开关机(关冷光膜、关铃声、关振动、开屏幕休眠)并测量它的电压下降值,用试验测量数据算出的电压下降值减去它,以得到试验的电压变化。<5> 由于无法实际测量电池的电量变化,因此只能采用测量电压变化的方法来近似得到电量的变化,前提条件是电压的变化必须平稳,而且与电量的变化基本吻合。由于电池在充电结束后刚使用时和电池电量不足的情况下,电压变化曲线不能真实反映电量变化,所以本次试验选择电池电压在4.00V至3.75V之间(电池电量的中间区域)进行,电压变化曲线在这段区间比较稳定,与电量的变化基本吻合。详细内容参见发表在玩家宝典的gumphe的文章《锂离子电池容量计量之"库仑计"法》、《锂离子电池容量计算之电压法》。<6>两次拍照分别于预备性试验开始和正式试验开始时。在正式试验开始前,进行了大约两周的预备性试验,主要是针对试验的要求和内容,对试验方法、仪器性能、手机电池特性以及手机耗电情况进行摸索,找到正确的试验方法和手段,为正式试验做好前期准备。正式试验进行了大约两周,每个测试项目至少进行两次以上的试验,如果试验数据发现不正确(即数据波动过大),再追加进行试验,直到排除偶然因素对试验的影响,试验数据真实可靠为止。试验后期,由于找到测量0.001至20.000A的数字万用表,所以没有再使用照片中的普通万用表,所有试验重新进行了一次。<7>试验前预热仪器是试验中很关键的一环。因为仪器在刚开机时和预热后的测量数据是会有差异的,特别是双积分式直流数字电压表,由于该仪器的电子元件比较多,更要先预热后测量,数据才能准确。<8>本次试验所在地的信号一般都是3到4格,但有时会出现信号比较弱的情况(主要是受天气和基站信号的影响),对于测试来电、短消息、开机等的试验结果都会有一定影响,所以设定试验时的信号必须保持在3到4格。<9> GPRS搜索不正常是指手机有时开机后搜索GPRS不能结束,表现的症状为信号上面的倒三角一直显示,拨动滑键看不到GPRS的状态。为了排除干扰,保证试验数据的准确,这种情况也排除在外。<10>之所以选择音量2做为最小铃声,主要是因为音量1每次来电,只响两声,不播放选择的铃声,因此不能算最小铃声。<11>考虑到一般情况下短消息是需要接和发的,所以试验以发一条短消息后再接一条短消息为一组进行试验。每组接发短消息都退出到待机状态下再进入短消息菜单为开始进行,共连续进行十组,得到电压差值后除以10,得到接发每组短消息(七十个汉字符号,但没有键盘输入)的电压差值。<12>由于没有蓝牙设备,因此测量得到的实际是手机搜索蓝牙设备的耗电。<13>没有红外线设备,同蓝牙的试验情况一样。<14>由于计算器全部通过键盘操作,因此计算器的耗电可以看成是操作键盘的耗电,当然也包括屏幕显示的耗电。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;DHH;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 2002年12月15日星期日夜完成初稿;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 2002年12月16日星期一夜完成校对后记:;;; 长长松了口气……终于写完了这篇文章,为了这篇文章而进行的试验足足耗去我五个周末和三十多个夜晚,试验表格都填了不下十张,虽然我也是专门做试验出身的,但这么多数据全部用手工去填,一共做了至少200个工况,每个工况至少两个数据、进行不少于一个小时的时间,而且还需要全部校对,一个人的确感到力不从心,有时晚上睡觉都会梦到做试验。还好,爱立信T39论坛的同学们给予我很多鼓励和支持,提出了许多宝贵意见和建议,我最后得以一鼓作气地完成了试验,在此感谢对本次试验给予帮助的:淡蓝2、gumphe、胡豆豆、秦秦和大鲸鱼,也谢谢全体爱立信T39论坛的同学们。最后,希望大家看完文章后,多提意见和建议,提供更多的试验、研究的线索,只要条件允许,今后本人可以继续此类试验,我愿意为大家服务。;;向我的任劳任怨、伤痕累累的T39mc致敬!
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