Акумулятори. Навіщо використовувати 9V?

Зважаючи на всю сучасну технологію, що дозволяє ефективно підвищувати напругу за допомогою SMPS, чому ми все ще використовуємо батареї 9 В? Чи є з ними якась таємна перевага, про яку я не знаю?

Якщо ви також дивитесь на розмір, то 9В просто великий і об'ємний, і я створив проекти, де я можу використовувати батареї 2xAA та підвищити напругу, що дасть мені більший термін служби акумулятора, ніж 9В. І займає стільки ж місця.

Дуже багато схем сьогодні також потребують регулювання, і найпростіший спосіб зробити це з 9 В - це лінійний регулятор (як правило, приблизно до 5 В), і я знаю, що це стосується не кожної конструкції, але це правильне витрачання енергії, і знову ж таки, підвищення напруги від 1 або 2 АА батарейок, ймовірно, забезпечить кращий термін зберігання виробу.

Я побачив порівняння між 9-батарейним батареєю та деякими батареями АА, де хтось знайшов доступну енергію, і закінчив ці дані: ПРИМІТКА. Ці результати отримали від лужних акумуляторів Energizer.

Отже, з усіма цими даними, чому батареї 9 В все ще використовуються в конструкціях? Чи є додатки, де було б вигідніше їх використовувати? Або, як правило, краща ідея просто скористатися рішенням AA або AAA?

Були випадки, коли я розглядав можливість використання акумулятора 9В для деяких своїх проектів, але після моїх розрахунків завжди здається, вони просто не витримують так само, як інші, тому я щось пропускаю?

Для довідки, таблиці даних для порівняних батарей є тут: AA 9V

EDIT: Я не маю на увазі це питання, що базується на думці, скоріше, я мав намір задати питання з практичної точки зору, чи є переваги у виборі напруги 9 В порівняно з будь-яким іншим рішенням (наприклад, прискоренням батарейок АА) . Просто хотів зробити це зрозумілим!

По-перше, АА - це не акумулятор. Це клітина. Акумулятор - це "акумулятор" комірок, тобто більше однієї комірки. 9В батарея містить шість 1,5В комірок. Відірвіть один від одного і подивіться.

Щодо того, чому ми все ще використовуємо батареї 9 В, це насправді питання дизайну. Приємна річ, що стосується батарей 9В - це те, що вони дають вам досить широкий діапазон робочої напруги протягом життя, не надто високої напруги. Вони також поставляються в дуже приємному компактному пакеті, який має досить зручний затиск.

Я б ні в якому разі не рекомендував використовувати один з лінійним регулятором для генерації 5В, хоча, якщо поточна потреба в цьому 5В дуже мала. Краще розробити схему, використовуючи компоненти, які працюватимуть на 9В безпосередньо.

Це також дійсно залежить від характеру вашого віджета. Якщо у вас є датчики або перетворювачі, які потребують більшої напруги, і це працює від акумулятора, простіше і зазвичай дешевше поставитись з 9В акумулятором.

Слід також врахувати наслідки підвищення нижчої напруги. Тим самим ви введете безліч нових проблем, не останню з яких - електромагнітний шум, який ви будете додавати та потребувати вирішення. Ефективність також є проблемою.

Але врешті-решт, у цьому рішенні є багато чого, і це питання дійсно потрапляє в рейтинг думок.

Акумулятор потужністю 400 мАч на 9 В триватиме рік із струмом 40 мкА.

Тепер розглянемо детектор диму. Це аналогова схема малої потужності, яка, швидше за все, малює менше, ніж цифра 40 мкА вище. Якщо ви хочете живити його від перетворювача посилення та АА, то вам знадобиться перетворювач з дуже низьким струмом холостого ходу.

Але ... коли є вогонь, зараз для управління п'єзо-гучномовцем потрібно зовсім небагато енергії та достатньо вольт. Їм потрібна напруга. 9В голосніше 3В.

Тож ваш дуже низький перетворювач постійного струму на холостому ходу також повинен виводити високий струм, якщо це необхідно.

Вам також потрібно мати можливість точно виміряти стан заряду на АА.

Все це обійдеться дорожче, ніж різниця між 9 В і 2АА. І пам’ятайте, клієнт платить за батареї заміни, а не виробник!

Підсилювальні ланцюги мають струм спокою; деяка кількість енергії витрачається просто за рахунок прискореного перетворювача. Вони також стають дуже неефективними при низьких робочих циклах.

Отже, якщо у вас є схема, яка зазвичай проводить дуже малий струм, але періодично потребує подачі більше, важко вирішити це за допомогою одного перетворювача посилення.

Основними користувачами 9В акумуляторів є такі речі, як димові сигнали та мультиметри, які точно відповідають цьому випадку використання: низький струм деякий або майже весь час. Якщо ви очікуєте, що термін служби акумулятора буде меншим, ніж, скажімо, 3 роки з 9В акумулятором, то це може бути поганим вибором.

Ви можете бачити це в тому, що майже все, що має радіо - іграшки, пульти дистанційного керування тощо - буде використовувати або декілька AA або перезаряджати Li якогось типу.

Підвищувальні перетворювачі також не є безкоштовними, вони коштують частини та місце.

(Конструкція, яка дозволяє дешевим настінним годинникам розряджати одну батарею AA, є досить акуратною, і я хотів би побачити хорошу реверсну техніку.)

Мій мультиметр використовує батарею 9 В і, можливо, залучає близько 10 мА для роботи. Це дуже точно.

Якщо він живиться від 3В акумулятора, середній струм буде 40mA при 75% ефективності. Однак струм перенапруги повинен піднятися на 80 мА через індуктор. В основному слід, провід акумулятора та індуктор зараз виступають антеною, що виділяє енергію на мої чутливі компоненти всередині мого мультиметра.

Тоді мої показання будуть стрибати навколо, і я проклинаю і клянусь за купівлю лічильника батареї на 2 АА.

У мене був старий програмований калькулятор, що живиться від купу батарей AA. Прикрою справою було те, що це легко перезавантажиться, якби ви його потрясли. Це ніколи не трапляється з моїм мультиметром, що працює від 9В акумулятора.

Крім того, електроніка, якій потрібно близько 5 В, зазвичай живиться від акумуляторів 3xAA, а не від 9V. Маючи декілька зайвих вольт спрощує багато конструкцій, особливо це стосується старих підсилювачів, які не могли забезпечити вихід залізничним транспортом. Сьогодні це менше питання, коли більшість деталей мають версію 3.3V.

Наприклад, батареї PP3 чудово підходять для багатьох метрових мікросхем. У багатьох випадках загальна енергія на один долар може бути не такою важливою - якщо акумулятор вистачає на рік або три, це досить добре, і вони можуть заощадити трохи грошей за допомогою схеми. Інший приклад - резервний акумулятор, термін зберігання важливіший, ніж щільність енергії.

Ви часто будете бачити використані клітинні кнопки, які затримують ще менше енергії і можуть бути приголомшливо дорогими (або досить дешевими) в додатках, коли загальний витрачений енергію за розумний час автономної роботи не такий високий. Там, де потрібно більше енергії, частіше зустрічаються акумуляторні літій-іонні клітини.

Я не думаю, що багато нових застосувань, навіть у споживчих товарах, використовують 9В акумулятори, але там будуть старі пристрої (і більш старі конструкції) на наступні десятиліття.

Якщо ви спробуєте спроектувати обладнання з низьким рівнем шуму, тихий лінійний регулятор на 9В акумуляторі буде бити майже будь-який перетворювач постійного струму, який незмінно матиме певний шум перемикання (або на виході, або випромінюється). Це, безумовно, було правилом у нашому відділенні з астрофізики (правда, це старий аргумент, який, можливо, був настигнутий реальністю).

Інші вказали на перевагу (з точки зору режиму очікування) використання 9В в системі з низькою потребою в енергії, але вимогу тривалої роботи акумулятора / високої миттєвої потужності (наприклад, пожежної сигналізації). Але ви маєте рацію - якщо щільність потужності є головним критерієм, старий PP9 - не надзвичайний вибір. І тому, наприклад, ви їх не бачите у багатьох ліхтариках.

До розгляду вибору акумулятора можуть входити схильність до витоку, підтримка продукту, максимальний поточний попит та проблеми з переробкою.

• Витік клітин АА: У електронному обладнанні витік акумуляторів може бути великою проблемою, якщо спеціальні конструктивні особливості не включені в держатель акумулятора, щоб уникнути корозії. На жаль, золоті контакти витрачаються на $ ive. Я не знаю, чи 9-вольтові батареї мають більшу чи меншу ймовірність протікання, але якщо ви зможете дізнатися, це може вплинути на ваше рішення щодо вибору обладнання, яке повинно залишатися без уваги роками. У мене виникла якась передача від витоку лугів Duracell AA.
• Підтримка: Можливо, через деякий час 9-вольтові батареї стануть такими ж доступними, як сьогодні Kodachrome. У цьому випадку будь-яке обладнання може потребувати заміни. Це може бути маркетингове, а не інженерне рішення: вашим маркетинговим людям може сподобатися думка про те, що продукт стане непотрібним через кілька років і його потрібно буде замінити.
• Максимальний попит на струм: Максимальним струмом і потужністю керують Тевенін і Нортон. Акумулятор діє так, ніби це ідеальне джерело напруги послідовно з резистором. Напруга та опір змінюються залежно від внутрішнього стану акумулятора. А максимальна доступна потужність - при струмі навантаження, який падає наполовину напруги акумулятора через цей внутрішній опір. Деякі лабораторні роботи можуть знадобитися, щоб визначити найкращий акумулятор для вашої програми, залежно від пікової енергії.
• Проблеми щодо переробки: Тільки з екологічних причин $, я, звичайно, люблю переробляти свої «Ара Duracells» неортодоксальними засобами їх зарядки та їх повторного використання. Я вважаю, що перезаряджений AA Duracell повертається до повної напруги, але має більший внутрішній опір, що заважає моєму радіо грати на максимальній гучності. Перезаряджені клітини також мають коротший термін експлуатації. Але я отримую ще багато годин гри на меншому рівні гучності. З 9-вольтовим акумулятором у вас може бути лише одна мертва клітина з шести, тому перезарядка для відновлення однієї може погіршити інші п'ять за рахунок перезарядки. Деякі лабораторні експерименти знадобляться, щоб визначити найкращий шлях. І незалежно від результатів ваших експериментів, зміна постачальника акумуляторів або виробничого процесу постачальника можуть визнати вашими результатами недійсні.

Отже, удачі. В інженерії їх може бути не правильною чи неправильною відповіддю. Більшість рішень є компромісом між конкуруючими питаннями.

Кілька пунктів, не вказаних в інших відповідях:

Ваша порівняння ваги справедлива, але я вважаю, що пряме порівняння обсягу та обсягу є несправедливим, оскільки зазвичай при пакуванні круглих предметів витрачається певний простір. Простір, який займає кубоїд, що містить клітинку AA, становить приблизно 10,5 см3. Помножте це на PI / 4, щоб отримати об’єм циліндра, і ми наблизимось до 8,1 см3 у вашій таблиці.

Завдяки акумулятору PP3 9V ви платите за те, щоб у зручній упаковці постачалося 6 крихітних 1,5В комірок (менше ААА). Саме ця "непотрібна" упаковка додає зайву вагу та об'ємність. Програми, в яких використовуються ці батареї, досить малі, що вартість цієї упаковки часто не сприймається важливою.

Якщо виробник обладнання (який, як правило, продає товари "батарея не входить в комплект"), вибирає між осередками 2xAA плюс перетворювач напруги або коміром 1xPP3, він повинен враховувати не тільки додаткові витрати на перетворювач, але і роз'єм акумулятора. Акумулятори PP3 мають дуже акуратний роз'єм на полиці, який затискається на одному кінці, тоді як окремі комірки потребують належного тримача акумулятора, вбудованого в виріб, щоб захопити акумулятор з обох кінців. Зважаючи на те, що споживач рідко враховує вартість акумуляторів при придбанні обладнання, це дає виробнику дві причини піти на PP3.

Регулюючі регулятори (і інженери, які їх розробляли) не завжди були дешевими чи маленькими. Отже, на ринку є багато обладнання, яке використовує або нерегульовану 9В рейку, або лінійний регулятор. Димові сигнали та мультиметри - це декілька прикладів - перепроектування коштуватиме грошей і не суттєво знизить вартість BOM або не збільшить функціональність, що продається.

(Тепер димовий сигнал, який заряджав суперконденсатор, використовуючи альфа-викиди від джерела та ніколи не потребував зміни батареї, матиме перевагу на ринку - не впевнений, чи дозволяють закони фізики ...)