Napájanie - Team Aying
Od martin | 6. decembra 2017 | Komentáre 3 komentáre
Veľkým problémom pre elektroniku v konštrukcii vyrovnávacej pamäte je napájanie. Tento článok predovšetkým popisuje nezávislý trvalé napájanie pre elektroniku, a nie pre stupne, ktoré sú dodávané s batériami, ktoré ste si priniesli so sebou. Cieľom by malo byť vždy mať čo najmenej údržby s elektronikou. Okrem elektroniky šetriacej energiu zohráva dôležitú úlohu aj výber správneho napájacieho zdroja. Mnoho návrhárov vyrovnávacích pamätí používa iba batérie a môže mať dokonca aj štandardizovaný systém batérií. Iní to nechávajú s bežnými alkalickými batériami, ako sú AA, AAA alebo 9V bloky. Pretože všetky systémy majú svoje výhody a nevýhody, považujeme za najužitočnejší nasledujúci postup:
1. Zvoľte správne napätie
Najprv musíte vedieť, ktoré napätie alebo napätia sa používajú v elektronike. Pri plánovaní alebo výbere elektroniky, pokiaľ je to možné, odporúčame zvoliť najnižšie možné napätie. Často je potrebných niekoľko rôznych napätí, ktoré je samozrejme potrebné zohľadniť pri plánovaní. Tu sú kroky napätia pre bežné batérie a akumulátory:
Alkalické batérie = 1,5VLítiové batérie na báze oxidu manganičitého = 3,0 V (pozri článok: špeciálne batérie)
Lítium-tionylchloridové batérie = 3,6 V (pozri článok: špeciálne batérie)
Nikel-metal hydridové batérie = 1,2VLítium-iónové batérie = 3,6 VOlovené batérie = 6V alebo 12V
Napríklad, ak musíte napájať zvukový modul, ktorý pracuje s napätím 4,5 V až 5 V, môžete použiť buď 3x alkalické, alebo 4x Ni-MH batérie.
Napríklad, ak potrebujete 3 V pre rádiovú elektroniku a 4,5 V pre zvukový modul, zostane iba verzia s 3x alkalickou s ďalším 3 V kohútikom.
Pokiaľ nie je možné zabezpečiť požadované napätie, môžete samozrejme použiť aj DC/DC prevodníky alebo sériové regulátory. Spotreba energie v pohotovostnom režime sa však potom masívne zvýši a výdrž batérie sa výrazne zníži.
2. Vyberte správny dizajn
V závislosti od dostupného priestoru je samozrejme vždy vhodné použiť väčšiu batériu. Čím väčšia je batéria alebo nabíjateľná batéria, tým viac má nabitia alebo kapacity. Držiaky batérií sú tu hlavným zdrojom chýb - k držiakom batérie je tu ďalší článok. Ak je možné vziať elektroniku na účely údržby so sebou, existujú aj niektoré typy batérií, ktoré je možné spájkovať. Tu je opäť prehľad rôznych typov:
| Vzory | K dispozícii s spájkovacím očkom | K dispozícii ako gombíková bunka | |
| Alkalické batérie | AA batéria, AAA batéria, C článok, D článok, 9V blok | Nie | Áno |
| Ni-MH batérie | Rovnaké veľkosti ako alkalické batérie, rôzne rozdelenie alkalických batérií, napr. 1/2 AA | Áno | Áno |
| Li-Ion batérie | napr. 18650, 14500, 26650 | Áno | Áno |
| Olovené batérie | rôzne veľkosti kvádra s plochým konektorom | Áno | Nie |
V závislosti od spotreby energie a požadovaného výkonu je možné gombíkové články samozrejme použiť aj ako napájací zdroj, pozri článok Napájanie: špeciálne batérie. Mali by ste však zvážiť, že gombíkové bunky majú oveľa horší pomer cena/výkon. Použili by sme ich preto, iba ak ste závislí na kompaktnom alebo tenkom prevedení.
3. Úsilie o údržbu
Ak máte v rozsahu napätia určitú voľnosť, pre mnohých vyvstáva základná otázka: batéria alebo batéria?
V nasledujúcom malom príklade výpočtu so 4,5V alkalickou batériou AA v porovnaní s rôznymi batériami. Existujú dva rôzne typy Ni-MH batérií. Niektoré majú vyššiu kapacitu, ale tiež vysoké samovybíjanie. Ostatné majú menšiu kapacitu a často sa im hovorí „nízke samovybíjanie“, „minimálne samovybíjanie“ alebo „LSD-Ni-MH“. Pre porovnanie, 4,8 V AA Ni-MH blok batérií v každej z dvoch verzií a klasická lítium-iónová batéria 18650 3,6 V. Priemerná spotreba energie elektroniky je 0,2 mA.
Alkalické
Typická kapacita 2 100 mAh, cena (Aldi) 0,20 €, samovybíjanie 6% ročne
Spotreba energie za deň = 0,2 mA * 24 h = 4,8 mAh
Počet dní = 2 100 mAh/4,8 mAh = 438 dní
Samovybíjanie = 94% * 2100 mAh = 1974 mAh
Počet dní so samovybíjaním = 1974 mAh/4,8 mAh = 411 dní = cca 13-14 mesiacov
Ni-MH (veľká kapacita)
Typická kapacita 2 700 mAh (Emmerich), cena 3,75 €, samovybíjanie 25% mesačne
Spotreba energie za deň = 4,8 mAh
Spotreba energie za mesiac = 144 mAh
Zostávajúci poplatok po 4 mesiacoch = 2700 * 75% ^ (4) = 854 mAh
Zostávajúci poplatok po 4,5 mesiaci = 2 700 * 75% ^ (4,5) = 740 mAh
Zostávajúci poplatok po 5 mesiacoch = 2 700 * 75% ^ (5) = 641 mAh
Spotreba energie po 5 mesiacoch = 720 mAh -> batéria je vybitá niečo vyše 4,5 mesiaca prázdny
Ni-MH (nízke samovybíjanie)
Typická kapacita 1 900 mAh (eneloop), cena 3,75 €, samovybíjanie 20% ročne
Zostávajúci poplatok po 10 mesiacoch = 1 900 * 80% ^ (10/12) = 1578 mAh
Zostávajúci poplatok po 10,5 mesiacoch = 1 900 * 80% ^ (10,5/12) = 1562 mAh
Zostávajúci poplatok po 11 mesiacoch = 1900 * 80% ^ (11/12) = 1548 mAh
Spotreba energie po 11 mesiacoch = 1584 mAh -> batéria je vybitá niečo cez 10,5 mesiaca prázdny
Li-ion
Typická kapacita 3000 mAh (Sony), cena 5,00 €, samovybíjanie 4% mesačne
Zvyšný poplatok po 12 mesiacoch = 3000 * 96% ^ (12) = 1838 mAh
Zvyšný poplatok po 12,5 mesiacoch = 3000 * 96% ^ (12,5) = 1801 mAh
Zvyšný poplatok po 13 mesiacoch = 3000 * 96% ^ (13) = 1765 mAh
Spotreba energie po 12,5 mesiaci = 1 800 mAh -> batéria je vybitá cca 12,5 mesiaca prázdny
hodnotenie
| doba chodu | náklady za rok | Náklady na 5 rokov (Životnosť batérie) | Výlety údržby každých 5 rokov | |
| Alkalické | 13-14 mesiacov | 0,60 € | 3,00 € | 5 |
| Ni-MH (vysoká kapacita) | 4,5 mesiaca | 15,00 € | 15,00 € | 13-15 |
| Ni-MH (nízka SE) | 10,5 mesiaca | 15,00 € | 15,00 € | 5-6 |
| Li-ion | 12,5 mesiaca | 5,00 € | 5,00 € | 5 |
Čo konkrétne nám tento výpočet hovorí? Predtým, ako urobíme záver, je potrebné spomenúť, že samovybíjanie sa výrazne zvyšuje, keď je teplota nižšia. To znamená, že v zime máme iba asi 50-75% výdrže, v závislosti od výrobcu a typu batérie.
Záver
V zásade sa dá povedať zhrnutie, že Ni-MH batérie s vysokou kapacitou pre dlhodobú prevádzku absolútne nevhodný pretože majú mesačné samovybíjanie 25%. Tieto Ni-MH batérie sú ideálne, keď potrebujete na krátky čas veľa energie, napríklad v prístrojoch alebo pri výrobe modelov. Ni-MH batérie s nízkym samovybíjaním sú tiež cenovo oveľa vyššie ako porovnávané typy a sú na tom horšie.
S alkalickými a Li-Ion to naozaj len príde na to doba chodu o. Ak vypočítame príklad s menšou spotrebou energie, alkalické batérie jednoznačne predbehnú lítium-iónové batérie. Ak teda vyrábate veľmi energeticky úspornú elektroniku a chcete udržiavať náklady na údržbu čo najnižšie, mali by ste rozhodne používať alkalické batérie. Ak elektronika potrebuje trochu viac elektriny a vy musíte každopádne každoročne čakať, určite môžete myslieť na lítium-iónové alebo Ni-MH batérie
Na čo by ste nemali zabudnúť: potrebujete batérie špeciálne nabíjačky a alkalické batérie sú k dispozícii na každej čerpacej stanici. Pri pohľade opačne: V súvislosti s rovnakou energiou potrebujete asi 2–3-násobok priestoru pre alkalické batérie, ako napríklad pre lítiové ióny. Ak potrebujete napätie 4 V - 5 V, musíte pracovať s lítium-iónom s meničom napätia, čo má za následok vyššiu spotrebu energie. Ak pracujete s napätím 3,3 V, môžete optimálne použiť 3,6 V lítium-iónovú batériu a malý zdroj napájania.
Preto náš záver: Neexistujú žiadne všeobecné vyhlásenia - Musí sa určiť, ktorý napájací zdroj sa používa na každý účel. Všeobecne sa dá povedať, že alkalické batérie často zvíťazia v porovnaní a optimálne vyhovujú požiadavkám. Existuje však aj dosť prípadov, keď človek musí myslieť na inú ponuku.