Питание от Arduino от батареи 9 В

Вчера днем ​​я покинул свой Arduino, работая на новой щелочной батарее 9V (+ подключен к Vin, - подключен к GND). Сегодня утром (через 16 часов) ЖК-дисплей больше не виден, и когда я измерил напряжение, я увидел, что батарея истощилась до моего удивления - ее холостой ток был всего 7 В.

Мое устройство Arduino Uno с ЖК-дисплеем 2x16 с подсветкой ЖК-дисплея и двумя датчиками DS18B20. Нормально ли для такого устройства быстро разряжать аккумулятор 9 В?

Я прочитал ответ на вопрос о том, что (или как я могу использовать) варианты энергосбережения Arduino для расширения батареи жизнь? вопрос , и я думаю, что то, что я вижу, может быть связано с этим, однако я не уверен. Если это так, есть ли общая схема, как правильно подключить Arduino к батарее?

13 голосов | спросил Suma 8 PM000000120000000431 2014, 12:13:04

3 ответа


20

Потребляемая мощность

Платы Arduino используют достаточную мощность по сравнению с другими встроенными системами с аналогичной функциональностью.

Существует три основных фактора:

  • NCP1117 ( техническое описание ) 5V линейный регулятор в Ардуино ООН R3 ( схематика ) имеет ток покоя около 6 мА.

  • ATMega328P ( техническое описание ) потребляет около 5 мА @ 8 МГц и 5 В , и, вероятно, более чем вдвое больше, чем на 16 МГц.

  • user2973: ATMMA16U2, используемый для связи через USB, также составляет приблизительно 13 мА.

Светодиоды и другие периферийные устройства также потребляют ток. В вашей схеме подсветка ЖК-дисплея, вероятно, также составляет 4 мА.

При отбрасывании 9 В до 5 В через линейный регулятор почти половина мощности теряется регулятором из-за падения 4 В. Duncan отмечает, что это почти удваивает энергопотребление покоящегося от 9 В, а также мощность, необходимую для каждого мА 5 В, поскольку 4/9 мощности теряются в качестве тепла на регулятор напряжения. Эффективный коммутационный регулятор выпустил бы 5 В с небольшой потерей энергии, эффективно уменьшая ток, потребляемый батареей на 4/9.

А батарея duracell 9V ( техническое описание ) падает с 9 до 7 вольт в течение примерно 7,5 часов при токе нити 50 мА. Поэтому приблизительная догадка заключается в том, что ваша схема составляет около 25 мА, что звучит правильно, основываясь на описании вашей схемы.

Примечание. Срок службы щелочной батареи нелинейный по отношению к току. При очень малых токах (<1 мА) срок службы щелочной системы приближается к ресурсу литиевой батареи.

Снижение тока вниз

Вот несколько советов, чтобы снизить потребление тока:

  • Регулятор: Замените регулятор на один с низким током покоя или, еще лучше, переключающим регулятором (также с низким током покоя). Коммутационный регулятор использует «импульсы» тока и некоторую внешнюю индуктивность и конденсаторы для обеспечения разумного постоянного выходного напряжения. Это не отбрасывает энергию, как при падении напряжения линейного регулятора, и эффективность при высоких 90% возможна.

    • Существуют конвертеры buck (понижающие), которые принимают батарею как вход, затем подключаются непосредственно к 5V и GND, минуя VIN и регулятор. Этот от Pololu оба шага вверх и вниз, и имеет ток покоя 0,1 мА.
    • В качестве альтернативы вы можете использовать несколько щелочных батарей на 1,5 В и повышающий (повышающий) преобразователь, чтобы получить напряжение до 5 В (например, этот продукт от Sparkfun). Похоже, что преобразователи с более высоким коэффициентом усиления обычно хранятся.
    • Наконец, вы можете купить литиевую батарею с зарядным экраном. Преимущество этого заключается в том, что не нужно покупать новые батареи, а для чуть большего, чем 9-вольтовая батарея, литиевый имеет гораздо большую емкость. Действительно классный продукт - водонепроницаемый комплект seeeduino stalker , который включает в себя схему зарядки, батарею, панель солнечных батарей и другие полезные свойства.
  • ATMega328P: Вместо того, чтобы использовать delay для синхронизации и вращения в цикле loop, бесконечно ожидая чего-то, повторите запись кода, чтобы он спал между считывателями датчиков и т. д. Есть несколько библиотеки с низким энергопотреблением , которые используют сторожевой таймер для периодического пробуждения из сна, которые являются удобными. Вы можете получить текущее потребление ATMega328P ниже 0,1 мА во время сна.

  • ЖК-дисплей: Отключите подсветку или даже весь ЖК-дисплей. Добавьте кнопку к дизайну, который пользователь может нажать, чтобы активировать ЖК-дисплей, и выключить его после определенного количества бездействия.

  • Периферийные устройства: Большинство периферийных чипов также имеют спящий режим, который резко снижает потребление энергии. Снимите светодиоды питания и другие индикаторы, которые не нужны.

  • Комментарии от ATMegu16U2: user2973 Кажется, что этот чип довольно голоден ( user2973 ). Его можно удалить, чтобы сэкономить электроэнергию и вместо этого использовать UART, но это похоже на излишний шум. Есть платы Arduino Pro, которые являются просто голыми костями Arduino без интерфейса USB, которые могут использоваться вместоООН.

  • Батареи: Другие щелочные ячейки имеют большую емкость. Например, 1,5 В АА имеет более 2000 мАч для малых токов. Использование ячеек AA плюс повышающий преобразователь может увеличить время до замены батареи. Используйте D-ячейки (16000mAh), и они будут работать довольно долго. : D

Резюме

При соответствующем питании и кодировании вы можете получить разумный жизненный цикл из батареи. Используя вышеприведенные принципы, я создал плату Arduino, которая измеряет несколько датчиков и хранит показания на SD-карте каждые полсекунды. Он может длиться около 4 месяцев на 2 батареях АА, поэтому, безусловно, возможно иметь низкую мощность и оставаться в экосистеме Arduino.

Чип, который я использовал для низкой мощности на моей плате, - LTC3525-3.3V. Он потребляет входное напряжение до 0,8 В и повышает до 3,3 В, а также доступна версия 5 В. Я разработал PCB для этого чипа, так как не было готового прорыва, и в спецификации есть эталонные образцы. Главным критерием выбора этого чипа было то, что он по-прежнему обладал высокой эффективностью при очень низких токах. Некоторым другим преобразователям нужен небольшой минимальный ток.

Крупнейшим потребителем энергии на плате оказался микро-SD-карта. Он может варьироваться от 0,1 мА до 1,5 мА от холостого тока в зависимости от производителя. Я нашел карты Verbatim и Lexar, чтобы потреблять наименьшее количество энергии. Я этот вопрос EE.SE до настоящего времени с результатами мои тесты потребления энергии на микро SD-карте.

ответил geometrikal 8 PM000000120000001431 2014, 12:52:14
3

Я думаю, что Arduino Uno не подходит для таких проектов. Некоторые компоненты на плате потребляют слишком много усилителей, как правильно указывает @geometrikal. Если вы решитесь на вызов, я бы посоветовал вам перевести свой проект на другой уровень и пойти на болото.

В Sparkfun есть хорошая статья о том, как увеличить срок службы батареи, используя ATmega328, который у вас также есть на Arduino Uno: https://www.sparkfun.com/tutorials/309

Ищите способы создания схемы только с теми компонентами, которые вам действительно нужны, и чтобы ваш микроконтроллер спал как можно больше.

ответил Franklin 8 PM00000010000001631 2014, 13:48:16
1

Другой вариант - найти аппаратное обеспечение (Arduino Clone), которое было разработано для этого, например, эта плата: https://bitbucket.org/talk2/whisper-node-avr/overview

Объединяя такое оборудование с энергосберегающими кодовыми технологиями, вы должны иметь возможность запускать проекты в течение долгого времени на батареях!

ответил Talk2 8 J0000006Europe/Moscow 2016, 04:58:26

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132