Устройство батарейки: Батарейки и элементы питания. Принцип действия — magazinakb.ru

Содержание

Батарейки и элементы питания. Принцип действия

Сложно представить современную жизнь без батареек. Они есть везде и получили широкое распространение, поскольку дают нам с вами возможность брать с собой энергию. И пусть, как правило, это не долговечный источник питания, но он способен нам с вами существенно упростить жизнь. Посудите сами, если бы не было бы батареек, приходилось бы включать и выключать телевизор, вставая с кровати. В отсутствии таких элементов питания, не было бы веселых детских игрушек портативных плееров. Со времён своего появления батарейки настолько эволюционировали, что появились аккумуляторы. Благодаря последним стало возможно включать зажигание автомобиля без механического раскручивания стартера. Также, благодаря им стало возможно производство мобильных телефонов, смартфонов и планшетов, без которых ни один современный человек не обходится. Давайте сегодня поговорим про батарейки, их принцип действия и начнем мы с истории.

Изобретателем, и человеком, который построил первую работающую батарейку принято считать Алессандро Вольта. Он построил так называемый «вольтов столб». Последний представлял собой ничто иное, как последовательное соединение гальванических элементов, которое могло выдавать постоянный ток. Что такое гальванический элемент? Это электрохимический элемент, способный выдавать постоянное напряжение. Названы они так в честь итальянского физиолога Луиджи Гальвани. Гальванические элементы основаны на химической реакции двух металлов и их оксидов с электролитом, в результате которой в замкнутой цепи появляется цепь электрического тока.

Современные батарейки ушли далеко вперёд. Они способны выдавать гораздо больше энергии и более длительное время, при меньших размерах. Батарейкой в обиходе, как правило называют одиночный гальванический элемент. Хотя это не совсем правильно. Батарея или батарейка — это последовательное соединение нескольких гальванических элементов. Типичным примером батарей является автомобильный аккумулятор, который в зависимости от потребностей машины состоит из шести или двенадцати гальванических элементов. Давайте поподробнее разберёмся в химической реакции, которая происходит в щелочной батарейке. На самом деле это несложный химический процесс: батарейка состоит из трёх основных элементов — двух электродов и электролита. В электролит добавляют специальные загустители для того, чтобы он попросту не вытекал из элемента питания. Анод, как правило делается из порошкового цинка с латунным сердечником, выведенным на дно батарейки, то есть к минусу. Катод выполнен из порошкового диоксида марганца, с добавлением угольного порошка. Угольный порошок способствует лучшей проводимости.

Катод и анод в батарейке находится в виде пасты. Катодную массу прессуют изнутри к внешнему корпусу батарейки. В середине находится анод, из которого выходит латунный сердечник. Последний соединяет анодную пасту с дном батарейки. Важно! Анодная паста не соединяется с плюсом батарейки. Для того, чтобы анодная и катодная пасты не смешивались, между ними кладут нетканый материал, вымоченный в электролите. Тем самым в батарейке начинается несложная химическая реакция. В анодной пасте начинает происходить окисление цинка, которое генерирует поток электронов и ионов. В катодной пасте происходит наоборот. Вместо разрушительной реакции, в момент разрядки происходит восстановление гидроксида марганца до метагидроксида. Хотя не будем вдаваться в химические дебри, так как это достаточно сложно. Скажу просто, процесс восстановления помогает забрать избыточные ионы, и на выходе мы получаем стабильное напряжение. Важно знать, что любой гальванический элемент выдаёт строго постоянный ток, так как он всегда направлен от плюса к минусу и не имеет синусоиды изменений.

Давайте коротко поговорим об аккумуляторных батареях. Они бывают разными по своему составу. Разница между аккумулятором и батарейкой в том, что в аккумуляторе при разрядке происходят обратные реакции. Проще всего это объяснить на примере автомобильного свинцового аккумулятора. При разрядке такого аккумулятора на катоде происходит восстановление диоксида свинца. На аноде в этот момент происходит окисление свинца. Обе эти реакции обратимые, и при зарядке происходит совершенно противоположный процесс. Так устроены все аккумуляторы, вопрос только в размерах, составе и конструкции. Но фундаментальная суть, повторяюсь одна, все аккумуляторы построены на обратимых реакциях. Например, аккумулятор мобильного телефона использует тот же принцип, но в нем содержится литий вместо свинца.

Существует так же литиевые одноразовые батарейки. Они стоят достаточно дорого, но у них есть масса плюсов. Во-первых, они обладают максимальной мощностью на единицу веса. Во-вторых, они работают гораздо дольше, нежели солевые или щелочные батарейки. В-третьих, литиевые батарейки имеют гораздо больший срок годности. Он составляет от десяти до двенадцати лет, в тот момент, как щелочные могут храниться только 5‒7 лет. Литиевые батарейки имеют схожую с щелочными конструкцию. Так что подробно на ней останавливаться не будем.

Последнее, о чем успеем поговорить сегодня — сахарные батареи. На данный момент — это лишь разработка, никакого практического применения она пока не имеет, хотя довольно успешно проходила испытания. Принцип такой батареи заключается в реакции полисахаридов, полученных из крахмала с уксусом. Конечно, это очень грубое описание происходящего в батарее, но зато понятное. В такой батарее самая высокая плотность энергии. К тому же, такие батарейки, как правило имеют возможность перезарядки, а значит из можно использовать достаточно долго. Но самая классная фишка сахарных аккумуляторов и батарей в другом, они полностью биоразлагаемы. Это значит, что такие батареи, в отличии от щелочных можно просто выкидывать, они не угрожают окружающей среде.

Сегодня мы с вами поговорили о большом количестве разнообразных батареек и разобрались с их принципом действия. Но осталось несколько вопросов которые мы с вами не решили. Например, как подобрать правильные батарейки? Или какой формы выпуска они бывают? Так что ждём вас в следующий раз, на этом же месте в тоже время. До новых встреч.

Устройство батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Мало кто задумывался, что ежегодные продажи батареек составляют около 50 миллиардов экземпляров.

Батарейки или аккумуляторы используются почти во всех приборах, обеспечивающих комфортное существование, – в мобильном телефоне и плеере, дистанционном пульте и фотоаппарате, кардиостимуляторе и тонометре.

Каждая среднестатистическая семья за год в среднем использует до 20 батареек.

Несмотря на то, что все эти батарейки и аккумуляторы различной формы и назначения, работают они по одной и той же принципиальной схеме.

Как же устроены батарейки?

Первая электрическая батарейка датируется 1880 годом.

Впервые гальваническая батарея увидела свет благодаря практическим исследованиям Аллесандро Вольта.

Он же, в свою очередь, основывал практические исследования на трактатах Луиджи Гальвани.

Разделив цинковые и медные батареи тканью, смоченной в солевом растворе, Гальвани собрал электрическую цепь.

Предпосылкой к такому исследованию стал анатомический опыт по вскрытию лягушки.

Устройство батарейки

Каково же устройство батарейки на примере самого обыкновенного зарядного элемента.

Основные четыре компонента, которые обеспечивают работу батарейки:

1. Отрицательно заряженный электрод, он же анод. Осуществляет питание используемого устройства.

2. Положительно заряженный электрод, он же катод. Принимает электроны из внешней цепи и способствует проведению по цепи к объекту.

3. Вещество, проводящее заряд между анодом и катодом внутри зарядного элемента, или, проще говоря, электролит.

4. Специальная прокладка между анодом и катодом, которая препятствует их контакту и позволяет заряду свободно двигаться.

Как работает батарейка

Проще говоря, устройство батарейки позволяет обратить энергию от химической реакции в электрическую.

Таким образом, подключая ее к заряжаемому устройству, работающему от батареек, замыкается электрическая цепь и осуществляется насыщение энергией.

Стандартное устройство батарейки можно просто понять на примере полярности.

Когда зарядный элемент подключается к заряжаемому устройству, электроны начинают перемещаться от отрицательного полюса батареи к положительному.

Это реализует непрерывный поток электронов.

Вырабатываемая в ходе этого процесса энергия как раз и питает устройство, а электроны движутся от зарядного элемента потоком в электрической цепи.

какие процессы скрыты под оболочкой

Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Современный мир не представляет себя без различной электроники, для нее необходима электроэнергия. Не всегда получается применять обычные сетевые источники, для этого и нужны гальванические элементы. Глядя на них наверняка каждый задавался вопросом из чего состоит батарейка и как она работает?

Что такое батарейка

Обыкновенная батарейка представляет собой некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов объединены между собой в пакет. Стоит обратить внимание, что батарея — это именно несколько объединенных между собой гальванических элементов. Электричество в батарейке вырабатывается вследствие протекающей химической реакции. Изобретателем батареек принято считать ученого Алессандро Вольта, который создал в 1800 г. «Вольтов столб» — первый в мире электрохимический источник тока, ставший прародителем современных батарей.

Устройство батарейки

Рассмотрим, как устроена батарейка в разрезе на примере щелочного элемента как наиболее распространенного. Работа щелочной батарейки основана на окислительно-восстановительной реакции между цинком и диоксидом марганца. Корпусом элемента и по совместительству плюсовым контактом «+» является никелированный стальной стакан. Катодная паста представляет собой смесь диоксида марганца (MnO₂) и графита. Анодная паста – это смесь цинкового порошка (Zn) и густого щелочного электролита (как правило, гидроксид калия, КОН). Анодная и катодная масса разделены сепаратором. Сепаратор разделяет реагенты, исключая их перемешивание и нейтрализацию заряда. Сепаратор также пропитан электролитом. Отрицательный потенциал снимается с латунного токосъемника, который окружён анодной пастой. Стальная тарелка контактирует с латунным стержнем – токосъёмником и является отрицательным контактом элемента «—». Прокладка изолирует никелированный стальной стакан от стальной тарелки, препятствуя тем самым короткому замыканию. Кроме этого прокладка сдерживает давление газа, который в незначительном количестве образуется при химической реакции. Предохранительная мембрана служит для того, чтобы при чрезмерном давлении газа предотвратить взрыв батареи выпустив газ наружу. Как правило, это приводит к разгерметизации элемента и течи электролита. Протекший электролит, по сути, обычная щелочь. При попадании на контакты вызывает их коррозию, на одежду — разъедает ее, на руки — вплоть до ожога. Именно поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов, а длительное хранение электроприборов с батарейками внутри недопустимо.

Иногда, забыв вынуть уже подсевшие батарейки, через некоторое время можно обнаружить, что в батарейном отсеке появилась какая-то жидкость. Это и есть потёкший электролит. Поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов. Теперь вы знаете, зачем это нужно делать.
Итак, с устройством разобрались, теперь поговорим о том, как работает щелочной элемент.

Принцип работы батарейки

На аноде проходит реакция окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка

Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻

Который разлагается

Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O

На катоде проходит реакция восстановления оксида марганца IV в оксид марганца III

2MnO₂ + H₂O + 2e⁻ → Mn₂O₃ + 2OH⁻

Общая картина следующая

Zn + 2KOH + 2MnO₂ + 2e⁻ → 2e⁻ + ZnO + 2KOH + Mn₂O₃

Из первой формулы видно, что на аноде имеется избыток электронов. Но ведь анод это «+»? Дело в том, что в физике принято считать за направление тока движение положительных зарядов, т.е. от плюса (анода) к минусу (катоду). Но электрический ток это упорядоченное движение электронов, которые имеют отрицательный заряд. Поэтому, ток течёт оттуда, где есть избыток электронов, в направлении, где есть нехватка отрицательных зарядов (это и есть плюс – недостаток электронов). При этом получается, что ток течёт в реальности от отрицательного контакта к положительному. В электрохимии анодом принято считать тот электрод, на котором происходит процесс окисления, катодом же считается электрод, где происходит реакция восстановления.

Интересно знать! В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов питания, батарейка теряет свою емкость.

Важно! Поскольку химические изменения в процессе разряда батарейки необратимы — они не подлежат восстановлению заряда.

Разновидности

По форме и размерам согласно мировым стандартам элементы питания разделяются на такие виды:

АА- пальчиковая;
ААА- мизинчиковая;
АААА;
С- дюймовочка;
D- бочка;
квадратная;
РР3- крона;
Источники питания миниатюрных размеров.

В настоящее время существует большое количество разнообразных источников питания. Между собой они отличаются материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита. Среди многочисленных батареек выделяют несколько основных видов:

солевые;
щелочные;
ртутные;
серебряные;
литиевые.

Солевые

Такие гальванические элементы имеют низкую стоимость относительно аналогов, однако имеется один существенный недостаток это низкая внутренняя емкость таких батареек.

Щелочные

Состав батарейки такого вида отличается от своих аналогов применяемым электролитом, в них используется активная щелочь гидроксид калия KOH. Электрод выполнен из двуокиси таких металлов, как цинк и марганец. Нашли широкое применение в современной электронике, на корпусе элементов указывается маркировка «ALKALINE».

Основным плюсом такой батарейки является продолжительный срок службы, в процессе эксплуатации номинальное напряжение понижается с меньшей скоростью. К минусам относят повышенную стоимость.

Серебряные

В качестве электролита применяют КОН, в состав электродов включено серебро. В таких элементах отмечают значительно увеличение срока службы, повышенную энергетическую плотность, постоянное номинальное напряжение, а также полную безвредность. Недостатками являются высокая цена.

Ртутные

В строении таких батареек используется цинк в качестве металла для анода, катод выполняется из ртутного оксида. Электроды разделяются сепаратором пропитанным электролитом. Такой элемент питания способен выполнять функции аккумулятора, однако емкость будет постепенно понижаться с каждым циклом восстановления заряда. При разряде происходит слипание ртути, а при заряде образуются дендриты цинка. Во время эксплуатации не допускается разгерметизация корпуса в связи с повышенной вредностью паров ртути. К преимуществам относят сохранение длительных значений плотности энергии, емкости и напряжения.

Внимание! Ртутные источники питания являются потенциально опасными для здоровья человека и окружающей среды.

Литиевые

Данные элементы питания постепенно вытесняют все аналоги в своей области применения. Отрицательные электроды такой батарейки сделаны из лития. В них постоянно совершенствуются основные технические характеристики. К плюсам батареек с литиевым электродом относят увеличение срока хранения, широкий диапазон рабочих температур, повышенная внутренняя емкость. Основным минусом является повышенная стоимость.

Применение

Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:

Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.

Выбор источника питания

Для правильного выбора элементов питания необходимо обратить внимание на следующие факторы:

В аппаратах и оборудовании какого вида он будет применяться.
Электролит какого состава используется в конструкции.
Стоимость батарейки, иногда более выгодно приобрести несколько дешевых, чем один очень дорогой.
Каждый элемент питания на корпусе имеет маркировку, по которой можно определить вид и состав источника питания.
Необходимо ориентироваться по условиям окружающей среды в процессе эксплуатации.
Рекомендуется приобретать источники питания, произведенные сравнительно недавно, так как с течением времени емкость может понижаться.
Перед покупкой следует обратить внимание на целостность упаковки и самого корпуса элемента.
Батарейка должна конструктивно соответствовать своему посадочному месту в электроприборе.

Правильный выбор и соблюдение требований к безопасной эксплуатации позволит продлить работу любого элемента питания. Для определенных видов техники необходим свой вид батарейки.

Устройство батарейки

Батарейки используют уже давно, чтобы электронные устройства продолжали функционировать и без подключения к розетке. Эти изделия называют источниками электричества для автономного питания устройств. Первые батарейки именовались гальваническими элементами.

Что такое батарейка

В батарейках электричество возникает благодаря взаимодействию разных химических веществ. И принцип работы этих изделий легко можно отыскать в учебниках по физике. Все элементы собраны из одних и тех же частей.

Устройство батарейки

Устройство батарейки простое. Различия между разными типами батарей минимальны. В основе каждой конструкции имеются:

Полюс положительный – анод.
Полюс отрицательный – катод.
Электролит.

Принцип работы батарейки

Как работает батарейка

Положительно заряженные частицы двигаются к отрицательным. Средой, где происходит данное движение, является электролит. Заряженные частицы образуются в процессе взаимодействия разных веществ. Весь принцип работы батарейки сводится к химической реакции.

Для прибора необходима нагрузка в виде лампочки или диода, в противном случае при контакте “плюса” и “минуса” может произойти короткое замыкание.

При работе элемента аноды окисляются и разрушаются. Со временем изделие теряет заряд и требует замены. Попытки восстановить его ни к чему хорошему не приведут, т.к. изменения, происходящие в батарее, необратимы.
Если попытаться зарядить конструкцию, то это приведет к взрыву или течи. Но ученым путем проб и ошибок удалось создать восполняемую батарею – аккумулятор.
Какие бывают батарейки
Батарейки в зависимости от “начинки” разделяются на несколько видов. Солевые конструкции намного дешевле щелочных. Их выпуском занимаются такие фирмы, как «Дюрасел», «Сони», «Тошиба». Они являются потомками марганцево-цинковых конструкций. Их рекомендуют использовать в устройствах с низким уровнем потребления напряжения, таких как часы, электронные весы, пульты управления.
Наиболее известные производители батареек «Дюрасел», «Сони» и «Тошиба»
Существенным недостатком этих элементов является короткое время работы заряда. Они быстро расходуют свой ресурс. При длительном использовании элементы подобного типа начинают течь. При отрицательных температурах солевые конструкции не работают.
Щелочные устройства появились относительно недавно, в 60-х гг. прошлого века. Первыми их начала выпускать фирма «Дюрасел». Данный тип батарей более надежен и имеет большую мощность.
При длительном хранении в отличие от солевых батарей они не теряют свой заряд. На таких элементах всегда присутствует надпись “alkaline”. Но и у них есть недостатки. Такие элементы более массивны. Их устанавливают в детских игрушках, радио, ночниках, иными словами, в приборах, потребляющих большое количество энергии. Еще один недостаток – высокая стоимость.
Третий вид ртутных изделий менее популярен, т.к. не получил широкого распространения в силу ряда причин. В первую очередь от их применения пришлось отказаться из-за вещества, за счет которого осуществляется их работа. Ртуть может нанести вред здоровью человека.
У этих элементов есть 1 существенное преимущество перед другими видами. Существует возможность их повторной зарядки, но даже это не повлияло на их востребованность. Плюсами этих элементов являются стабильная работа при низких температурах и длительные сроки хранения без утраты заряда.
Домашнее зарядное устройство для батареек
Наименее популярны серебряные элементы. В состав их электродов входит серебро. За счет этого увеличивается срок службы, повышается энергетическая плотность и постоянное номинальное напряжение. Большим минусом является их высокая стоимость. Существенным плюсом – высокая емкость, которая во много раз превосходит подобный показатель у солевых и щелочных элементов питания.
Они одинаково хорошо работают и при высоких, и при низких температурах. Срок функционирования – достаточно велик по сравнению с другими типами элементов.
Литиевые конструкции были разработаны последними. Они объединили в себе самые лучшие свойства остальных типов батарей. Их можно эксплуатировать практически в любых условиях, имеется возможность их дальнейшей подзарядки.
Они являются самыми надежными элементами. Их рекомендуется использовать в приборах с большим энергопотреблением.
Различия устройства разных типов батареек
Элементы питания различаются не только по типу веществ, участвующих в образовании заряда. Разделяются батарейки на группы по своей форме и размерам.
По форме все элементы распределяются на 3 группы:
Дисковые.
Цилиндрические.
Квадратные.
Дисковые батарейки являются наиболее востребованными.
Существуют 2 способа их маркировки: американская (менее распространена) и европейская (более привычна). Маркировка помогает точно подобрать необходимый для прибора элемент питания.
Цилиндрические батарейки
Цилиндрические батарейки
Самые маленькие изделия имеют маркировку – А23. Их называют мини-мизинчиковыми. Следующие, по списку – пальчиковые, их маркировка – АА. Потом следуют мизинчиковые – ААА. Редко для устройства могут понадобиться маленькие мизинчиковые – АААА.
Следующие 2 вида практически не используются: средняя – С и большая – D.
У цилиндрических устройств показатель напряжения доходит до 6V.
Квадратные батарейки
Квадратные батарейки
Самое большое напряжение выдают батарейки, имеющие квадратную форму, – до 9V. Но и этот тип почти не востребован.
На любом элементе питания обязательно указывается вид применяемого электролита. Размер каждого типа элемента питания может отличаться на 1-2 мм в зависимости от производителя.
Причина таких отличий кроется в толщине оболочки, которая используется для защиты от падения и неблагоприятных воздействий окружающей среды. Чаще всего на ней указывается название фирмы-производителя и маркировка.
Брендовые конструкции отличаются высоким качеством и имеют гарантию. На некоторых видах элементов питания есть особая маркировка – «rechargeable». Данная надпись означает, что элемент питания можно зарядить с помощью специального устройства.
Дисковые батарейки
Дисковые батарейки
Дисковые конструкции производят для совсем маленьких по размеру устройств. У них, как и у цилиндрических батареек, имеется своя система маркировки. Показатель напряжения у этого типа – до 3V.
Среди многообразия батареек, выбрать нужную достаточно сложно. В первую очередь необходимо ориентироваться на прибор, для которого приобретаются элементы питания.
Для мощных устройств нет смысла брать щелочные батареи, т.к. их заряд быстро закончится. В этом случае лучшее решение – литиевые. Их срок службы оправдывает высокую стоимость.
Кроме того, часто производители приборов в инструкции указывают, какой тип батареек подходит для их техники.
Зарядное устройство для батареек в Алматы
Зарядные устройства для фотоаппаратов
Надежное и мощное зарядное устройство для фотоаппарата – это предмет первой необходимости для любого обладателя техники. Качественное питание и скорость зарядки являются наиболее важными факторами работоспособности электронных устройств. Современные модели фототехники работают от аккумуляторов, поэтому зарядные устройства входят в комплекты при покупке фотоаппарата. С надежной и мощной зарядкой можно быть уверенным, что батарея не подведет в ответственный момент.
Наше предложение
В каталоге зарядных устройств для фотоаппаратов интернет-магазин SULPAK собрал наиболее популярные модели. Благодаря сотрудничеству с производителями электроники мы устанавливаем демократичные цены на товары. Устройства для зарядки можно приобрести в одном из наших магазинов розничной торговли или заказать онлайн на сайте. Консультанты компании помогут подобрать аксессуар в соответствии с параметрами аккумулятора и фотоаппарата, а также организуют доставку в любой уголок Казахстана. Мы реализуем зарядные устройства проверенных производителей, предоставляющих гарантию на продукцию. В каталоге Вы найдете для фотоаппаратов зарядные GP, Ansmann, Energizer и других компаний, специализирующихся на выпуске аккумуляторов и батареек для автономного питания.
Чем руководствоваться при выборе
Чтобы определиться с конкретной моделью зарядного устройства, необходимо разобраться с функционалом, техническими характеристиками и комплектацией.
Типы поддерживаемых аккумуляторов. Большинство устройств предназначены для зарядки батарей строго определенных типов. Это связано с ограничением напряжения, на которое они рассчитаны. Большинство цифровых зеркальных фотоаппаратов использует собственные конструкции аккумуляторов, поэтому универсальные устройства для них не подойдут. Они входят в комплект поставки и редко нуждаются в замене. В каталоге SULPAK представлены универсальные модели устройств для батареек типов АА и ААА. Такие источники питания устанавливаются на ряде любительских камер.
Комплектация. Зарядные устройства подключаются к сети. Если Вы часто ездите на автомобиле, обратите внимание на модели для аккумуляторов с адаптером для прикуривателя. В комплекте со многими устройствами для зарядки идут 2–4 батарейки. Их главное преимущество заключается в соответствии мощности и емкости.
Технические характеристики. Скорость зарядки – один из главных параметров, который следует учитывать. Она зависит от максимальной силы тока, на которую способно устройство, и от емкости самой батареи. Поэтому оба элемента рекомендуется выбирать в комплексе.
Зарядные устройства для фотоаппаратов можно купить онлайн на сайте SULPAK. Удобная «Корзина» позволяет скорректировать количество товаров, а форма заказа заполняется за считанные минуты. Наши менеджеры оперативно обработают заявку и организуют доставку. Также приобрести зарядку для фотоаппарата можно в магазинах торговой сети SULPAK на всей территории Казахстана.
NKON | Кнопочные батарейки и батарейки различных форматов — Литиевые
Широкий выбор литиевых кнопочных батарей. Почти все они имеются в наличии на складе. Лучшие бренды выбраны для Вас, такие как Duracell, Panasonic, GP и многие другие.
0,75 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
Добавить в корзину
Добавить в корзину
Добавить в корзину
Добавить в корзину
1,45 €
Добавить в корзину
1,95 €
Добавить в корзину
6,95 €
Добавить в корзину
3,45 €
Добавить в корзину
1,25 €
Добавить в корзину
9,25 €
Добавить в корзину
3,45 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12,60 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
2,45 €
Добавить в корзину
1,25 €
Добавить в корзину
2,60 €
Добавить в корзину
0,95 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
Добавить в корзину
1,65 €
Добавить в корзину
1,05 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
2,65 €
Добавить в корзину
1,25 €
Добавить в корзину
1,25 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
0,75 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
Добавить в корзину
2,45 €
Добавить в корзину
0,75 €
Добавить в корзину
0,65 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
0,99 €
Добавить в корзину
Добавить в корзину
0,75 €
Добавить в корзину
1,45 €
Добавить в корзину
Батарейки. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать
Батарейки являются одними из наиболее популярных и распространенных источников питания. Их часто применяют для различной электроники и мелкой техники. Это разнообразные игрушки, ручные часы, дистанционные устройства, фонари, электронные весы, бритвы, небольшие устройства с моторчиком. Потребность в этих источниках питания постоянная, поэтому в магазинах их можно встретить практически повсеместно.
Большую часть этих источников питания нельзя перезарядить, они не вечны и через некоторое время разряжаются. Но при этом один вид батареек может служить на порядок дольше, чем другие виды. Естественно, что стоят они несколько дороже. Также необходимо учитывать, что некоторые источники питания плохо держат напряжение, могут течь и даже портить электронику и другую технику. Чтобы выбрать правильные источники питания, необходимо знать их особенности и учитывать нюансы их использования.
Виды
Батарейки имеют пять основных видов. Во многом это зависит тем, какие материалы применяются при их производстве. В особенности это касается их активных компонентов, в частности электролита, катода и анода.
Можно выделить следующие виды элементов питания:
Солевые.
Щелочные.
Серебряные.
Ртутные.
Литиевые.
Особенности, плюсы и минусы
Солевые источники питания. К примеру, это Duracell и Energizer из США, «Орион» из России, Toshiba из Японии. К преимуществам таких элементов относится невысокая цена. Однако у них имеются существенные минусы — небольшая емкость заряда.
Щелочные или так называемые алкалайновые источники питания. В данном случае применяется щелочной электролит. Создателем данных элементов была фирма Duracell. Электрод здесь выполнен из двуокиси марганца и цинка, при этом в виде электролита применяется гидроксид калия. Данные источники питания особенно популярны среди создателей электроники. В большей части случаев на корпусе щелочного элемента питания пишется название «ALKALINE».
К преимуществам таких элементов относится существенный срок действия. При эксплуатации напряжение на электродах изменяется меньше. Минусом будет высокая цена, которая превосходит стоимость солевых элементов.
Серебряные. Электролитом в данном случае является гидроксид калия либо гидроксид натрия. Эксплуатационные свойства этих устройств во многом схожи с ртутными элементами. К их преимуществам относятся значительное время хранения, плотность энергии, постоянное напряжение, отсутствие токсичности, большая емкость на единицу массы. Среди минусов можно назвать достаточно высокую цену.
Ртутные. Здесь анодом выступает цинк, а катодом — оксид ртути. Их разделяют сепараторный элемент и диафрагма, которые пропитаны электролитным составом, выполненного из адсорбентированного гидроксида калия. Необходимо отметить, что ртутный элемент на цинковой основе может действовать как аккумуляторное устройство, но его емкость будет постепенно снижаться от заряда к разряду. Вызвано это слипанием ртути при разряде, а также увеличением дендритов цинка во время заряда.
К преимуществам этих элементов питания можно отнести постоянство напряжения, емкость и энергоплотность. Однако их цена достаточна высока, а ртуть токсична. Поэтому при их использовании нельзя нарушать герметичность корпуса устройства.
Литиевые источники питания. Здесь используется литиевый катод, а также органический электролит. Такие элементы выделяются значительным сроком хранения, работоспособностью при различных температурах, плотностью энергии. К минусам следует отнести сравнительно высокую цену.
Батарейки можно классифицировать по форме и размерам. В большей части случаев их разделяют по американскому стандарту, которая признана и применяется в большинстве стран мира. Вместе со стандартом США используются и другие классификации в виде международных систем ANSI, IEK, а также ГОСТ. Они могут различаться по диаметру и иным габаритам, химсоставу, емкостным параметрам и напряжению.
Типы
Пальчиковые либо AA.
Мизинчиковые либо AAA.
Четыре А, либо AAAA.
Дюймовочка, либо C.
Бочка, либо D.
Квадратная.
Крона, либо PP3.
Миниатюрные источники питания.
Устройство
Конструктивно щелочной элемент имеет общее строение с солевым. Однако главные части в нем располагаются в обратном порядке. Анод выполнен из цинка, который пропитан электролитом из щелочи. Сепаратор отделяет анод от общей электролитной массы. Вывод с «плюсом» сделан из стального никелированного элемента, вывод с «минусом» изготавливается в виде тарелки из стали.
Чтобы не было замыкания, оболочка изолируется. Прокладка удерживает газы, которые образуются во время работы. Камера сбора газов в данном элементе питания небольшая, так как газы здесь образуются в небольшом количестве. Предохранительная мембрана защищает от взрыва элемента питания в случае неправильной эксплуатации, к примеру, в случае короткого замыкания. Если долго и неправильно использовать элемент питания, то мембрана может порваться, вследствие чего может произойти разгерметизация. В итоге вытечет электролит.
Принцип действия
Все батарейки имеют положительный и отрицательный полюс, а также электролит. Все эти три элемента являются основой источника питания. Электроток идет от анода к катоду, однако между ними должна иметься нагрузка в виде диода или лампочки. Катод выступает в качестве восстановителя, то есть он запитывается электронами от анода. Электролит является средой, где движутся ионы, образующиеся в результате химреакции.
В процессе химреакции происходит разрушение электродов, в том числе появление новых веществ. Это приводит к тому, что емкость падает и уже невозможно использовать элемент питания по-прежнему.
Применение
Солевые батарейки применяются в часах, фонарях, где небольшое потребление электротока, в разнообразных игрушках, а также пультах дистанционного управления.
Щелочные применяются в устройствах, где требуется высокое потребление электротока, к примеру, фотоаппараты с вспышкой, видеокамеры, магнитофоны, игрушки с моторчиком, а также иные устройства.
Серебряные применяются в калькуляторах, наручных часах, различных электрических инструментах, слуховых аппаратах.
Литиевые элементы питания применяются в фотоаппаратах, мобильниках, электронных книжках, пультах дистанционного управления, устройствах, которые требуют постоянного и надежного потребления электротока.
Как выбрать батарейки
Батарейки следует выбирать с умом. Для начала нужно определиться с видом техники, ведь разное оборудование потребляет различное количество энергии. Вследствие этого солевые элементы питания, к примеру, подойдут для дистанционного пульта управления, а для фотокамеры не подойдут. Поэтому необходимо учитывать мощность и тип источника питания
Присмотритесь к типу электролита. Оборудованию со слабой мощностью вполне достаточно угольно-цинковых или солевых элементов питания. Для приборов средней мощности подойдут щелочные устройства. Для оборудования высокой мощности необходимо выбирать литиевые или серебряные элементы питания.
Нельзя обходить вниманием стоимость данных устройств. Серебряные, литиевые и щелочные элементы питания выделяются высокой стоимостью, однако они могут работать длительное время. При правильной их эксплуатации они могут окупить себя несколько раз, тогда как солевые батарейки буквально за короткое время будут выходить из строя.
Также следует присмотреться к упаковке и производителю элементов питания. В большинстве случаев изготовители всегда маркируют корпус элементов питания, чтобы покупатель мог определить тип электролита.
При подборе элемента питания необходимо учитывать, что при различных нагрузках он будет вести себя совершенно по-разному. К тому же на функциональность будет влиять окружающая среда. Так зимой, но холоде будет ухудшаться электропроводность электролита, вследствие чего будет снижаться и его емкость.
Необходимо учитывать тот факт, что при длительном хранении элементов питания они могут терять порядка 30% начальной емкости. Поэтому рекомендуется внимательно присмотреться к дате производства. Следует знать, что отечественные изготовители маркируют дату изготовления, а иностранные производители указывают последнюю дату использования батарейки.
Необходимо тщательно осмотреть элементы устройства, чтобы убедиться в отсутствии дефектов, которые могут уменьшить эффективность эксплуатации.
Подбирая источники питания для конкретного прибора, необходимо учитывать размеры посадочного пространства под них, оно может быть различным. К примеру, для пульта дистанционного управления будут нужны мизинчиковые батарейки, а для какого-нибудь плеера придется приобретать пальчиковые элементы питания. Для электронных весов, слухового аппарата или другого небольшого прибора потребуется купить таблеточные элементы питания. При этом необходимо учитывать маркировку, толщину и диаметр «таблетки», чтобы она подошла для конкретного прибора.
Похожие темы:
Новое носимое устройство превращает ваше тело в биологическую батарею
Термоэлектрический генератор в форме кольца. Предоставлено: Xiao Lab
.
Исследователи из CU Boulder разработали новое недорогое носимое устройство, которое превращает человеческое тело в биологический аккумулятор.
Устройство, описанное в журнале Science Advances , достаточно эластично, поэтому его можно носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, который касается вашей кожи.Он также использует естественное тепло человека, используя термоэлектрические генераторы для преобразования внутренней температуры тела в электричество.
«В будущем мы хотим иметь возможность питать вашу носимую электронику без необходимости включать батарею», — сказал Цзянлян Сяо, старший автор новой статьи и доцент кафедры машиностроения Пола М. Рэди в CU. Боулдер.
Эта концепция может звучать как что-то из серии фильмов Матрица , в которых раса роботов поработила людей, чтобы собрать их драгоценную органическую энергию.Сяо и его коллеги не столь амбициозны: их устройства могут генерировать около 1 вольт энергии на каждый квадратный сантиметр кожного пространства — меньшее напряжение на площадь, чем у большинства существующих батарей, но все же достаточно для питания электроники, такой как часы или фитнес-трекеры.

Ученые ранее экспериментировали с аналогичными термоэлектрическими носимыми устройствами, но устройство Xiao эластично, может самовосстанавливаться при повреждении и полностью пригодно для вторичной переработки, что делает его более чистой альтернативой традиционной электронике.
«Каждый раз, когда вы используете батарею, вы ее разряжаете, и, в конце концов, вам придется ее заменить», — сказал Сяо. «Наш термоэлектрический прибор хорош тем, что его можно носить, и он обеспечивает постоянную мощность».
Высокотехнологичные шторы
Проект — не первая попытка Сяо объединить человека и робота. Он и его коллеги ранее экспериментировали с разработкой «электронной кожи», носимых устройств, которые выглядят и ведут себя так же, как настоящая человеческая кожа. Однако для работы этот эпидермис андроида должен быть подключен к внешнему источнику питания.
До сих пор. Последняя инновация группы начинается с основы, сделанной из эластичного материала под названием полиимин. Затем ученые вставляют серию тонких термоэлектрических чипов в это основание, соединяя их все жидкими металлическими проводами. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера или, может быть, технологичным бриллиантовым кольцом.
«Наша конструкция делает всю систему растягиваемой, не вызывая больших нагрузок на термоэлектрический материал, который может быть действительно хрупким», — сказал Сяо.
Просто представьте, что вы на пробежку. Во время упражнений ваше тело нагревается, и это тепло будет излучаться в прохладный воздух вокруг вас. Устройство Сяо улавливает этот поток энергии, а не тратит его зря.
«Термоэлектрические генераторы находятся в тесном контакте с человеческим телом, и они могут использовать тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду», — сказал он.
Lego блоки
Он добавил, что вы можете легко увеличить эту мощность, добавив больше блоков генераторов.В этом смысле он сравнивает свой дизайн с популярной детской игрушкой.
«Что я могу сделать, так это объединить эти меньшие единицы, чтобы получить более крупную единицу», — сказал он. «Это все равно, что собрать кучу маленьких деталей Lego в большую конструкцию. Это дает вам множество возможностей для настройки ».
Сяо и его коллеги подсчитали, например, что человек, совершающий быструю прогулку, может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет, чтобы генерировать около 5 вольт электричества — это больше, чем могут собрать батарейки для многих часов.
Как и электронная кожа Сяо, новые устройства обладают такой же устойчивостью, как и биологическая ткань. Например, если ваше устройство порвется, вы можете сжать сломанные концы вместе, и они снова закроются через несколько минут. А когда вы закончите работу с устройством, вы можете окунуть его в специальный раствор, который отделит электронные компоненты и растворяет полииминовую основу — каждый из этих ингредиентов может быть использован повторно.
«Мы стараемся сделать наши устройства как можно более дешевыми и надежными, при этом они будут иметь минимальное воздействие на окружающую среду», — сказал Сяо.
Хотя в дизайне еще есть кое-какие недостатки, он считает, что устройства его группы могут появиться на рынке через пять-десять лет. Только не говори роботам. Мы не хотим, чтобы они получали какие-либо идеи.
Ссылка: «Высокопроизводительный носимый термоэлектрический генератор с возможностями самовосстановления, утилизации и реконфигурации в стиле Lego» Вэй Рен, Янь Сунь, Дунлян Чжао, Аблимит Айли, Шунь Чжан, Чуаньцян Ши, Цзялунь Чжан, Хуйюань Гэн, Цзе. Чжан, Лися Чжан, Цзянлян Сяо и Жунгуй Ян, 10 февраля 2021 г., Science Advances .
DOI: 10.1126 / sciadv.abe0586
Соавторы новой статьи — исследователи из Харбинского технологического института Китая, Юго-восточного университета, Университета Чжэцзян, Университета Тунцзи и Университета науки и технологий Хуачжун.
Какие типы аккумуляторов подходят для ваших IoT-устройств? | Saft аккумуляторы
Выбор подходящего аккумулятора для смарт-устройства — непростая задача, которая зависит от многих параметров.
Батарея не только должна быть легкой и малогабаритной, чтобы вписаться в миниатюрные конструкции, но и оставаться безопасной в течение длительного срока службы (благодаря хорошему удержанию заряда).Еще одним важным моментом для аккумулятора является способность работать в широком диапазоне температур (как для внутреннего, так и для наружного использования), обеспечивая при этом стабильное выходное напряжение на протяжении всего срока службы устройства.
Прежде чем углубляться в то, какие параметры следует рассматривать, давайте вернемся к основам: какие различные батареи доступны нам и каковы их особенности?
Какие батареи доступны предпринимателям в области Интернета вещей и каковы их особенности?
Есть два типа батарей: одноразовые первичные и перезаряжаемые вторичные.
Оба генерируют электричество посредством электрохимических реакций между двумя полюсами, положительным (+) и отрицательным (-), а также благодаря электролиту (раствору). Используя различные материалы для полюсов и различный состав электролита, мы можем изготавливать огромное количество батарей с разными свойствами и напряжениями. Например, щелочные батареи широко распространены в магазинах и используются в потребительских товарах, литиевые батареи, воздушно-цинковые батареи, батареи из оксида серебра или смесь этих химических элементов являются примерами батарей, доступных на рынке.
Объекты, подключенные к беспроводной сети, требуют легких и компактных батарей с очень высокой плотностью энергии и высоким напряжением. По этой причине лучше всего подходят литиевые батареи.
Действительно, литиевые батареи обладают высокой производительностью и надежностью, имеют высокое напряжение благодаря использованию лития в качестве анода и выделяют количество энергии на единицу объема, которое может быть в десять раз больше, чем у цинкоксидных батарей. Его электролит не содержит воды, что позволяет использовать его при низких температурах, а некоторые продукты со специальными электролитами могут выдерживать высокие и даже очень высокие температуры.
Литиевые батареи
бывают разных форм и размеров.
Литиевые батареи Saft для Интернета вещей
Результат более чем столетних исследований и инноваций в области накопления энергии, наша линейка миниатюрных литиевых батарей была специально разработана для приложений с подключенными объектами (IoT).
Мы предлагаем 3 основных линейки аккумуляторов для устройств IoT:
Цилиндрические первичные литиевые ячейки
LS, LSH и LSP — 3.6 В
Линейки цилиндрических первичных литиевых элементов LS, LSH и LSP Saft основаны на химическом составе литий-тионилхлорида (Li-SOCl2), , который демонстрирует наивысшее номинальное напряжение среди химических элементов первичных батарей (3,6 В).
Батареи
LS, LSH и LSP также имеют наивысшую плотность энергии и могут восстанавливать ее до 20 лет. Они очень прочные и выдерживают очень высокие температуры и сильные вибрации.
Доступны два типа литий-тионилхлоридных элементов: катушечная и спиральная .
Бобинная конструкция серии LS делает эти ячейки особенно подходящими для приложений, требующих очень низких постоянных или умеренных импульсных токов, таких как измерительные устройства или датчики парковки.
Их способность противостоять широким колебаниям давления, температуры (от — 60 ° C до + 150 ° C) и жестким механическим условиям делает ячейки LS идеальными для использования в удаленных местах и в экстремальных условиях, таких как трекеры . В сочетании с поддержкой импульсов, такой как конденсатор, суперконденсатор, EDLC (электрохимический двухслойный конденсатор) или гибридный конденсатор, они могут даже выдерживать более высокие импульсы и температуры и сочетать в себе «лучшее из обоих миров».
Вот почему Saft’s представила новую линейку первичных решений — LSP — которая сочетает в себе надежную технологию элементов Li-SOCl2 с низким саморазрядом параллельно с современными и тщательно подобранными LiC (литий-ионными конденсаторами).
LiC, выбранный Saft, демонстрирует наименьшего саморазряда и ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) при большинстве температур и одно из наивысших измеренных значений емкости во время импульса, гарантируя, что диапазон LSP будет соответствовать сроку службы 10 лет и более требуется для нового поколения подключенных устройств .Короче говоря, линейка LSP предлагает лучший компромисс между способностью выдерживать импульс, диапазоном рабочих температур и стабильностью характеристик в течение всего срока службы .
Линия LSH имеет спиральную конструкцию. Ячейки предназначены для приложений, требующих очень высоких импульсов. Некоторые конкретные диапазоны могут работать при очень высоких температурах, например, в нефтегазовой сфере.
Цилиндрические первичные литиевые элементы LM / M — 3 В
Цилиндрические первичные литиевые элементы Saft LM / M основаны на химии лития-диоксида марганца (Li-MnO2) — 3V.
Элементы
LM / M имеют спиральную внутреннюю конструкцию, как и элементы LSH, но имеют более низкое номинальное напряжение 3,0 В по сравнению с 3,6 В. Если электронная конструкция приложения допускает напряжение отключения ниже 2,5 В, этот диапазон, вероятно, равен единице. из наиболее экономичных вариантов с хорошим компромиссом между энергией и мощностью. Серия LM / M оснащена спиральными электродами с большой площадью поверхности для максимальной импульсной способности по току и составом электролита для оптимальной работы при температуре от — 40 ° C до + 85 ° C.
Их хорошая импульсная способность делает их подходящими для интеллектуальных приборов учета, требующих высоких импульсов, а также для датчиков парковки и приложений для интеллектуального сельского хозяйства.
Перезаряжаемые элементы среднего призматического типа MP и цилиндрические малые VL — 3,6 В — 3,75 В
Перезаряжаемые элементы Saft среднего призматического типа MP и цилиндрического малого VL основаны на нашей уникальной литий-ионной технологии. Эти батареи можно заряжать и использовать снова и снова после разряда, что делает их очень удобными для устройств, которые часто используются.Батареи Saft MP и VL могут похвастаться очень длительным сроком службы в суровых условиях, поскольку их можно заряжать и разряжать в широком диапазоне температур. Наши литий-ионные батареи оснащены особыми функциями безопасности — схемой электронной защиты, встроенным автоматическим выключателем на случай отказа зарядного устройства, отключающим сепаратором и предохранительным клапаном — что делает их более дорогими, чем у большинства других батарей, но высокой количество циклов (до 2 800 раз с потерей всего 30% мощности) и низкие эксплуатационные расходы снижают стоимость цикла по сравнению со многими другими химическими процессами.Кроме того, индикаторы состояния заряда (SOC) и состояния здоровья (SOH) могут быть выбраны в качестве параметров для мониторинга вашего приложения. Литий-ионные технологии Saft обеспечивают уникальные характеристики в нерегулируемых наружных условиях или в экстремальных условиях, как горячих, так и холодных. Поэтому они идеально подходят для требовательных приложений в промышленных и критических средах.
Ниже приведена таблица диапазонов наших батарей и приложений, для которых они могут использоваться:
Итак… Короче говоря! Какая батарея для моего IoT-приложения?
Как вы уже поняли, на этот вопрос нет простого ответа.
Вот параметры, которые необходимо учитывать при перечислении всех вариантов для вашего варианта использования:
Номинальное напряжение и напряжение отключения вашей электроники : существуют разные технологии и химические составы, имеющие разное выходное напряжение. Вы должны выбрать тот, который будет гарантировать, что ваше устройство будет работать выше предельного напряжения на протяжении всего срока службы.
Температура окружающей среды : Вам следует подумать о том, где будет развернуто ваше IoT-устройство, чтобы обеспечить оптимальное и непрерывное электроснабжение вашего объекта.
Профиль потребления, максимальный импульсный ток и частота : Li-SOCl _{2 бобинная технология} более подходит для использования при ограниченных значениях импульса и для длительного срока службы, тогда как Li-SOCl ₂ спираль, Li-SOCl ₂ бобина + устройство поддержки импульсов и Li-MnO ₂ особенно подходят для приложений с высокими импульсами.
Все еще не знаете, как двигаться дальше со своим выбором? Почему бы вам не отправить профиль потребления вашего варианта использования нашим разработчикам приложений для получения персональной рекомендации?
Новое носимое устройство превращает тело в аккумулятор | CU Boulder сегодня
Исследователи из CU Boulder разработали новое недорогое носимое устройство, которое превращает человеческое тело в биологический аккумулятор.
Устройство, описанное сегодня в журнале Science Advances , достаточно эластично, поэтому его можно носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, который касается вашей кожи. Он также использует естественное тепло человека, используя термоэлектрические генераторы для преобразования внутренней температуры тела в электричество.
«В будущем мы хотим иметь возможность питать вашу носимую электронику без необходимости включать батарею», — сказал Цзянлян Сяо, старший автор новой статьи и доцент Университета Пола М.Ради Департамент машиностроения в CU Boulder.

Эта концепция может звучать как что-то из серии фильмов Матрица , в которых раса роботов поработила людей, чтобы собрать их драгоценную органическую энергию. Сяо и его коллеги не столь амбициозны: их устройства могут генерировать около 1 вольт энергии на каждый квадратный сантиметр кожного пространства — меньшее напряжение на площадь, чем у большинства существующих батарей, но все же достаточно для питания электроники, такой как часы или фитнес-трекеры.
Ученые ранее экспериментировали с аналогичными термоэлектрическими носимыми устройствами, но устройство Xiao эластично, может самовосстанавливаться при повреждении и полностью пригодно для вторичной переработки, что делает его более чистой альтернативой традиционной электронике.
«Каждый раз, когда вы используете батарею, вы ее разряжаете, и, в конце концов, вам придется ее заменить», — сказал Сяо. «Наш термоэлектрический прибор хорош тем, что его можно носить, и он обеспечивает постоянную мощность».
Высокотехнологичные шорты
Проект — не первая попытка Сяо объединить человека и робота.Он и его коллеги ранее экспериментировали с разработкой «электронной кожи», носимых устройств, которые выглядят и ведут себя так же, как настоящая человеческая кожа. Однако для работы этот эпидермис андроида должен быть подключен к внешнему источнику питания.
До сих пор. Последняя инновация группы начинается с основы, сделанной из эластичного материала под названием полиимин. Затем ученые вставляют серию тонких термоэлектрических чипов в это основание, соединяя их все жидкими металлическими проводами. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера или, может быть, технологичным бриллиантовым кольцом.
«Наша конструкция делает всю систему растягиваемой, не вызывая больших нагрузок на термоэлектрический материал, который может быть действительно хрупким», — сказал Сяо.
Просто представьте, что вы на пробежку. Во время упражнений ваше тело нагревается, и это тепло будет излучаться в прохладный воздух вокруг вас. Устройство Сяо улавливает этот поток энергии, а не тратит его зря.
«Термоэлектрические генераторы находятся в тесном контакте с человеческим телом, и они могут использовать тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду», — сказал он.
Лего блоки
Он добавил, что вы можете легко увеличить эту мощность, добавив больше блоков генераторов. В этом смысле он сравнивает свой дизайн с популярной детской игрушкой.
«Что я могу сделать, так это объединить эти меньшие единицы, чтобы получить более крупную единицу», — сказал он. «Это все равно, что собрать кучу маленьких деталей Lego в большую конструкцию. Это дает вам множество возможностей для настройки ».
Сяо и его коллеги подсчитали, например, что человек, совершающий быструю прогулку, может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет, чтобы генерировать около 5 вольт электричества — это больше, чем могут собрать батарейки для многих часов.
Как и электронная кожа Сяо, новые устройства обладают такой же устойчивостью, как и биологическая ткань. Например, если ваше устройство порвется, вы можете сжать сломанные концы вместе, и они снова закроются через несколько минут. А когда вы закончите работу с устройством, вы можете окунуть его в специальный раствор, который отделит электронные компоненты и растворяет полииминовую основу — каждый из этих ингредиентов может быть использован повторно.
«Мы стараемся сделать наши устройства как можно более дешевыми и надежными, при этом они будут иметь минимальное воздействие на окружающую среду», — сказал Сяо.
Хотя в дизайне еще есть кое-какие недостатки, он считает, что устройства его группы могут появиться на рынке через пять-десять лет. Только не говори роботам. Мы не хотим, чтобы они получали какие-либо идеи.
Соавторы новой статьи — исследователи из Харбинского технологического института Китая, Юго-восточного университета, Университета Чжэцзян, Университета Тунцзи и Университета науки и технологий Хуачжун.
Управление батареями | Analog Devices
Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности.Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.
Принять и продолжить Принять и продолжить
Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:
Строго необходимые файлы cookie:
Это файлы cookie, которые необходимы для работы аналога.com или предлагаемые конкретные функции. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.
Аналитические / рабочие файлы cookie:
Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.
Функциональные файлы cookie:
Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.
Файлы cookie для таргетинга / профилирования:
Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.
Отклонить файлы cookie
Компактное решение использует питание от USB для запуска устройства и одновременной зарядки его батареи
Все больше портативных устройств подключаются к универсальной последовательной шине (USB) для зарядки своих батарей. Питание через USB, подаваемое хостом, позволяет заряжать батареи одновременно с передачей данных, а в некоторых случаях устраняет необходимость в громоздком сетевом адаптере.Задача состоит в том, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора и работу устройства одновременно наиболее эффективным способом, не превышая при этом 100 мА или 500 мА, как того требует спецификация USB.
На рис. 1 показана схема, позволяющая одновременно заряжать аккумулятор и работать с устройством, используя питание от USB. USB-менеджер питания LTC4410 — это контроллер PowerPath ^™, который управляет током, который литий-ионное зарядное устройство LTC4053 использует для зарядки аккумулятора. Схема снижает ток зарядки аккумулятора по мере увеличения тока нагрузки системы и аналогичным образом увеличивает ток зарядки аккумулятора по мере уменьшения нагрузки системы.Это помогает поддерживать общий ток в пределах спецификации USB (при условии, что подключенное устройство никогда не пытается потреблять больше, чем позволяет спецификация USB).
Рис. 1. USB-менеджер питания и зарядное устройство.
Ток заряда аккумулятора устанавливается внешне с помощью резистора 3,4 кОм на выводе PROG LTC4053, где:
Это находится в пределах 500 мА, установленного спецификацией USB. Рабочая нагрузка USB-устройства (I _LOAD) запитывается через переключатель P-Channel MOSFET с низким падением напряжения LTC4410.Вывод CHP создает копию тока нагрузки, равную I _LOAD/1000. Этот ток протекает на вывод PROG на LTC4053, где он изменяет ток заряда следующим образом:
По мере увеличения тока I _LOAD ток зарядки аккумулятора уменьшается, чтобы общая сумма не превышала 500 мА. Это позволяет использовать устройство даже во время зарядки аккумулятора. LTC4410 гарантирует снижение тока зарядного устройства до нуля, когда I _LOAD = 500 мА или 100 мА, в зависимости от конкретного режима работы USB.Обратите внимание, что LTC4410 может снизить ток зарядного устройства до нуля, но не ограничивает I _LOAD. Предполагается, что схема устройства нагрузки потребляет от хоста USB не более 500 мА или 100 мА.
Вывод LTC4410 MODE обеспечивает декодирование для LTC4053, чтобы сделать его совместимым с различными режимами USB (100 мА, 500 мА и приостановка, которые требуются требованиями спецификации USB 1.0 и 2.0). Когда внешний контроллер устанавливает низкий уровень на выводе MODE, внутренняя схема генерирует дополнительный ток смещения на выводе CHP, снижая ток заряда батареи до уровня ниже 100 мА.Когда на выводе MODE установлен высокий уровень, этот источник тока смещения отключается (для 500 мА и режима ожидания). Для режима ожидания система обязана не превышать 500 мкА или 2,5 мА в зависимости от конкретного режима USB.
Важной особенностью этой конструкции является то, что она умещается в ограниченном пространстве, требуемом для карманных компьютеров. LTC4410 предлагается в 6-выводном корпусе ThinSOT, а LTC4053 — в 10-выводном корпусе MSOP с улучшенными тепловыми характеристиками. Ни одна из частей не требует диода, блокирующего обратный ток, а система требует очень мало внешних компонентов.
Выход компаратора присутствия USB LTC4410 (USBP) управляет затвором внешнего P-канального MOSFET для отключения батареи от системы USB при наличии допустимого напряжения USB. Это позволяет устройству работать при подключении к USB-порту независимо от состояния батареи (даже разряженной). Когда USB-кабель отключен, система возвращается к работе от аккумулятора.
LTC4410 также может использоваться в приложениях без USB. Типичным примером является подставка для зарядки сотового телефона с питанием от настенного адаптера, в которой есть два разъема: один для телефона, а другой — для запасного аккумулятора.Задача состоит в том, чтобы как можно быстрее зарядить две батареи, отдав приоритет зарядке одной из батарей. Когда телефон и запасной аккумулятор находятся в зарядной подставке, аккумулятор в телефоне заряжается быстрее, используя весь доступный ток от сетевого адаптера. По мере того, как аккумулятор в телефоне приближается к полной зарядке и его текущая потребность уменьшается, запасной аккумулятор начинает заряжаться.
На рис. 2 показана схема, отвечающая этой задаче. Ток для приоритетного зарядного устройства протекает через LTC4410.Ток реплики, равный (приоритетному току зарядного устройства) / 1000, течет от вывода CHP LTC4410 на вывод PROG 2 зарядного устройства, что снижает неприоритетный ток зарядного устройства до нуля. Когда BAT 1 приближается к полной зарядке, приоритетное зарядное устройство снижает ток, подаваемый на батарею, что снижает ток на выводе CHP, позволяя заряжать вторую батарею. См. Рисунок 3 для полного цикла зарядного устройства.
Рис. 2. Приоритетная зарядка двух аккумуляторов с помощью сетевого адаптера.
Рисунок 3.Цикл зарядки аккумулятора с приоритетным зарядным устройством для двух аккумуляторов, показанный на рисунке 2.
Резистор R _PROG для каждого зарядного устройства составляет 2 кОм, что соответствует току заряда аккумулятора 750 мА, который является номинальным током для сетевого адаптера. Контакты MODE и USBP не используются в LTC4410. Вывод MODE имеет высокий уровень, отключая его функцию, пока вывод USBP остается открытым. Конденсаторы таймера на LTC4053 выбраны таким образом, что таймер для BAT 1 составляет 3 часа, а для BAT 2 — 4,5 часа.
LTC4410 и LTC4053 представляют собой полное и компактное решение для зарядки аккумуляторов с помощью кабеля USB или для зарядки двух аккумуляторов с приоритетом от стандартного сетевого адаптера.
Советы по уходу за аккумулятором и хранению аккумулятора
Помогает ли хранение батареи в холодильнике продлить срок ее службы? Получите несколько полезных советов о том, как лучше всего хранить, обращаться с аккумуляторами и ухаживать за ними, будь то дома или в дороге.
До
Храните батарейки, особенно маленькие и литиевые батарейки типа «таблетка», а также устройства, в которых они используются, в недоступном для детей месте. При проглатывании плоские литиевые батарейки могут застрять в пищеводе ребенка и стать причиной серьезной травмы менее чем за два часа.Посетите страницу безопасности литиевых батарей для монет, чтобы узнать больше.
Помогите Energizer повысить осведомленность о рисках, связанных с проглатыванием 20-миллиметровых литиевых батарей для монет. Посетите нашу страницу по безопасности для монетоприемных литиевых батарей или позвоните в службу поддержки клиентов Energizer (1-800-383-7323), чтобы узнать больше.
ЕСЛИ ВЫ ПОДОЗРИВАЕТЕ, ЧТО ВАШ РЕБЕНОК ПРОГЛАТИЛ ЛИТИЕВУЮ БАТАРЕЮ ДЛЯ МОНЕТ, НЕМЕДЛЕННО ОТВЕТИТЕ ЕГО ИЛИ ЕЕ В АВАРИЙНУЮ ПОМОЩЬ И СЛЕДУЙТЕ ЭТИМ ДЕЙСТВИЯМ:
1.Сообщите врачам и медсестрам, что это может быть литиевая батарейка.
2. Сообщите медицинской бригаде идентификационный номер из упаковки батареи, если это возможно.
3. Не позволяйте ребенку есть или пить, пока рентген не определит наличие батареи.
4. Не вызывайте рвоту.
ОБЯЗАТЕЛЬНО прочтите инструкции на своем устройстве перед установкой батарей.Используйте только батареи того размера и типа, которые указаны в инструкции.
ОБЯЗАТЕЛЬНО вставляйте батареи правильно. Следуйте символам, показывающим правильное расположение положительного (+) и отрицательного (-) полюсов батарей.
ОБЯЗАТЕЛЬНО поддерживайте чистоту контактных поверхностей аккумулятора, аккуратно протирая их чистым ластиком для карандашей или тканью.
НЕОБХОДИМО немедленно извлекать из устройства разряженные батареи и утилизировать их надлежащим образом.
ОБЯЗАТЕЛЬНО извлекайте все батареи из устройства и заменяйте их новыми батареями того же размера и типа.
ДЕЙСТВИТЕЛЬНО продлевает срок службы батареи, выключая устройство и извлекая батареи, когда оно не используется, и не предполагается, что оно будет использоваться в течение длительного периода времени.
ОБЯЗАТЕЛЬНО соблюдайте правила хранения батарей, храня их в сухом прохладном месте при нормальной комнатной температуре.Батареи не нужно хранить в холодильнике.
Нельзя
ЗАПРЕЩАЕТСЯ бросать батареи в огонь — они могут протечь или лопнуть.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ разбирать, разбивать, прокалывать или иным образом повредить батареи. Это может привести к утечке или разрыву.
НЕ носите незакрепленные батареи в кармане или сумочке с металлическими предметами, такими как монеты, скрепки и т. Д. Это может вызвать короткое замыкание батареи, что приведет к перегреву или утечке.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ заряжать аккумулятор, если он специально не помечен как «перезаряжаемый». Попытка перезарядить неперезаряжаемую (первичную) батарею может привести к утечке или разрыву.Не используйте перезаряжаемые щелочные батареи в зарядных устройствах для никель-металлогидридных батарей.
НЕ храните аккумуляторы или устройства с батарейным питанием в жарких местах — повышенные температуры могут привести к потере емкости, утечке или повреждению.
НЕ используйте одновременно старые и новые батареи, а также батареи разных типов или производителей.Это может вызвать утечку или разрыв, что может привести к травмам или повреждению имущества.
НЕ давайте батарейки маленьким детям.
Как правильная или неправильная зарядка или хранение влияет на срок службы аккумуляторных батарей? Получите несколько полезных советов о том, как лучше всего хранить аккумуляторные батареи, обращаться с ними и ухаживать за ними, будь то дома, на работе или в игре.
Dos
ОБЯЗАТЕЛЬНО следуйте инструкциям производителя по хранению и уходу за батареями и не перезаряжайте батареи.
Заряжайте аккумулятор при комнатной температуре (от 68 ° F до 72 ° F), чтобы продлить срок его службы. Батареи нагреваются во время зарядки и использования — это нормально.В качестве меры предосторожности большинство аккумуляторов и зарядных устройств предназначены для защиты от перегрева.
НЕ забудьте зарядить аккумулятор за несколько часов до того, как вы захотите его использовать. Перезаряжаемые батареи теряют определенный процент заряда каждый день, когда они отключены от зарядного устройства.
ОБЯЗАТЕЛЬНО поддерживайте чистоту контактных поверхностей аккумулятора, аккуратно протирая их чистым ластиком для карандашей, тканью или спиртом.Грязные контактные точки являются основным источником проблем с зарядкой.
ОБЯЗАТЕЛЬНО используйте только зарядные устройства, предназначенные для вашего типа батарей. Если вы не уверены в совместимости, обратитесь к производителю продукта.
Нельзя
ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять аккумуляторные батареи разряженными или неиспользованными в течение длительного времени.Чтобы продлить срок службы батарей, заряжайте их не реже, чем каждые 6-9 месяцев.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ заряжать аккумулятор, если он специально не помечен как «перезаряжаемый». Попытка перезарядить основную (неперезаряжаемую) батарею может привести к утечке или разрыву.
НЕ используйте аккумуляторные батареи в зарядных устройствах, которые не предназначены для определенного типа батарей.
Есть ли правильный и неправильный способ путешествовать с батареями? Изучите несколько полезных советов о том, как лучше всего хранить, обращаться с аккумуляторами и ухаживать за ними во время путешествий.
Планируете поездку? Батареи не нужно оставлять дома. Батареи и устройства с батарейным питанием безопасны для полетов, если вы будете следовать этим простым рекомендациям U.S. Департамент транспорта:
Упакуйте запасные батареи в ручную кладь. В пассажирском салоне летные экипажи могут лучше контролировать условия безопасности, чтобы предотвратить инцидент, и могут получить доступ к огнетушителям, если инцидент все же произойдет.
Храните запасные батареи в оригинальной розничной упаковке, чтобы предотвратить непреднамеренное включение или короткое замыкание.
В случае незакрепленных батарей поместите полоску изоляционной ленты на контакты батареи или поместите каждую батарею в отдельный защитный футляр, пластиковый пакет или упаковку, чтобы защитить их от контакта с металлическими предметами, такими как монеты, ключи или украшения.
Примите меры, чтобы предотвратить раздавливание, прокалывание или чрезмерное давление на аккумулятор, так как это может вызвать внутреннее короткое замыкание, что приведет к перегреву.
Согласно Министерству транспорта США, «батареи не представляют большой опасности в устройствах, которые они питают, и что извлечение батареи из устройства не повышает безопасность».
Для получения дополнительной информации и новейших технологий транспортировки аккумуляторов и устройств с батарейным питанием посетите веб-сайт http://safetravel.dot.gov/.
Несмотря на то, что зачастую утилизировать использованные батареи в рамках обычного процесса утилизации отходов безопасно, Energizer призывает всех сдавать свои батареи на переработку — это просто ответственный поступок. Вот почему мы сотрудничаем с такими важными организациями, как Earth911, для получения информации об утилизации одноразовых батарей и перезаряжаемых батарей.
Утилизация в США.С.
В качестве первого шага определите тип имеющейся у вас батареи, а затем определите соответствующий метод утилизации. Обратите внимание, что правила могут различаться в вашем муниципалитете или штате, поэтому, пожалуйста, ознакомьтесь с местными правилами. Если вы занимаетесь утилизацией большого количества батареек-таблеток, обратитесь в службу поддержки клиентов Energizer по телефону 800-383-7323 или напишите нам по электронной почте.
Мы настоятельно рекомендуем вам посетить Earth911, чтобы узнать больше об утилизации одноразовых батарей, и Call2Recycle® для получения информации об утилизации аккумуляторных батарей.
Ресурсы всегда под рукой
Посетите Earth911 на www.earth911.com Посетите Call2Recycle ® на сайте www.call2recycle.org
Несмотря на то, что зачастую утилизировать использованные батареи в рамках обычного процесса утилизации отходов безопасно, компания Energizer призывает всех сдавать свои батареи на переработку — это просто ответственный поступок.Вот почему мы сотрудничаем с такими важными организациями, как Earth911, для получения информации об утилизации одноразовых батарей.
Мы рекомендуем вам утилизировать эти типы батарей в рамках программы Call2Recycle ® .
Утилизация — хорошая альтернатива.
Пожалуйста, сделайте ответственный поступок.
Компания Energizer настоятельно рекомендует надлежащую утилизацию и переработку всех батарей.
Для получения дополнительной информации о том, как безопасно и ответственно утилизировать использованные одноразовые и перезаряжаемые батареи, посетите две организации, с которыми компания Energizer гордится своим партнерством:
Земля 911 Земля 911
Call2Recycle
Оптимизация энергопотребления в устройствах с батарейным питанием
26 октября 2020 г., Силард Гал

Сегодня у нас гостевой пост от Силарда Гала, разработчика встраиваемых систем.Он работал над множеством прототипов для компаний по всему миру, и сейчас его внимание сосредоточено на аппаратном и программном обеспечении для умных городов. Вы можете связаться с ним через LinkedIn.
Ваше новое устройство Интернета вещей готово. Наконец-то идет загрузка, связь и считывание датчиков. Вы прекрасно себя чувствуете!
Затем вы решаете протестировать его с батареей и внезапно замечаете, что получаете только 10% от ожидаемого времени работы от батареи. Вы начинаете нервничать, а потом устройство внезапно падает замертво … Пора закатать рукава и приступить к работе!
В этом посте будет рассказано все, что вам нужно знать об оптимизации заряда батареи, включая распространенные ошибки, советы и инструменты, которые вы можете использовать, чтобы ваше устройство соответствовало поставленным целям по времени автономной работы.
Части энергосистемы
Все энергосистемы имеют номинальную силу тока, напряжение и КПД. Устройства IoT обычно ориентированы на низкую силу тока и напряжение, а также на высокую эффективность для обеспечения длительного срока службы батареи.
Энергосистему можно смоделировать с помощью следующих компонентов:
Регулятор
Аккумулятор
Нагрузка
Регулятор
Регулятор понижает или повышает напряжение батареи до напряжения, приемлемого для вашего устройства.Регуляторы бывают разных размеров и форм-факторов. Важно, чтобы они соответствовали вашему бюджету, обеспечивали достаточный ток к устройству, имели низкий ток покоя и работали с высоким КПД.
Бюджет зависит от качества используемого вами регулятора. В некоторых приложениях требуются регуляторы высокого качества (например, аналоговые схемы, где низкий уровень шума является важной характеристикой), но есть также приложения, в которых можно использовать дешевый регулятор.
Ток покоя — это бесшумный убийца в каждом приложении IoT, поэтому важно выбирать регулятор с низким током покоя. Допустимые токи покоя составляют около 5-15 мкА. Важно отметить, что токи покоя меняются в зависимости от температуры устройства. Например, компоненты см. В регуляторах низкого покоя ST.
Типичные показатели эффективности составляют около 80-90%, но для приложений Интернета вещей важно стремиться к эффективности> 90%. Примером компонента, который может достичь этой цели, является ADP1147, который может обеспечить эффективность до 95%.
Аккумулятор
Аккумулятор обеспечивает портативное устройство энергией. Батареи бывают разных форм. Чрезвычайно популярным является литий-ионный аккумулятор 18650 3,7 В.
Если ситуация удобна, лучше выбирать батарею в последнюю очередь. После выбора регуляторов и расчета потребления легко выбрать наиболее бюджетную и наиболее эффективную батарею для вашего устройства. Также важно отметить, что батареи следует выбирать в зависимости от потребностей устройства в питании.
Например: предположим, что наш целевой срок службы батареи составляет 1 год. Наши расчеты показывают среднее потребление 57uA. Мы с комфортом можем выбрать аккумулятор на 500 мАч.
1 год = 8760 ч
500 мАч = 500,000 грн
500,000 грн /57 мкА = 8771 ч
Нагрузка
Электрическая нагрузка — это устройство, потребляющее электроэнергию. Для большинства устройств IoT нагрузка будет состоять из MCU, датчиков и способа связи с внешним миром.Более новые технологии представили SoC, которые объединяют MCU с приемопередатчиком связи, снижая потребление и пространство на печатной плате.
Например: есть новый MCU STM32WLE5, который сочетает в себе архитектуру STM32L4 с существующими трансиверами LoRa.
Подробная информация о каждом компоненте нагрузки сильно влияет на срок службы батареи вашего устройства.
Анализ и измерение текущего потребления необходимы при оптимизации устройства. Мультиметра достаточно для измерения тока, но гораздо проще рассмотреть такие устройства, как Otii, для измерения мощности.
Подобные устройства добавляют возможность измерять ток, устанавливать напряжение и моделировать батареи, одновременно контролируя все с вашего ПК. Программа может анализировать и выдавать очень подробные данные о вашем потреблении. Дополнительные функции — это программируемые контакты, которые могут действовать как контакты пробуждения прерывания.
Профессиональный подход — это анализатор Keysight, который обеспечивает диапазоны 0,1 фА — 1 А и 0,5 мкВ — 200 В.
Советы по увеличению срока службы батареи
Мы дадим 7 советов, которые помогут вам определить дыры в вашей энергосистеме.Этот список может даже служить основным контрольным списком для оптимизации энергопотребления.
Создание бюджета батареи
Установка низкого энергопотребления для ввода-вывода
Использование режимов питания процессора
Отключение неиспользуемых периферийных устройств процессора
Управление внешним периферийным питанием
Оптимизация потока программы
Увеличьте тактовую частоту для более быстрой обработки
Используйте понижающий преобразователь или LDO
Совет № 1 — Создайте бюджет батареи
Создание бюджета батареи очень важно и должно выполняться в начале проекта, потому что вы увидите, совпадает ли ожидаемое время автономной работы с фактическим временем автономной работы.Если числа не совпадают, значит, вы не потратили много времени и можете легко начать все сначала, выбрав другие компоненты и заново рассчитав время автономной работы.
При определении бюджета батареи вы должны взглянуть на желаемую систему управления питанием и выбрать лучшую часть для вашего бюджета и соответствующих показателей эффективности.
Контрольный список бюджета батареи
Перечислите все ваши компоненты
Запишите активное и низкое энергопотребление
Желательно, чтобы вы измеряли эти значения на своей собственной плате с форм-фактором или на плате для разработки
Расчетные значения потребления могут быть рассчитаны с использованием значений, полученных от устройств лист данных
Определите время, в течение которого ваше устройство будет находиться в активном и маломощном режимах
Это может быть проблемой для некоторых проектов.Если средние числа неизвестны, лучше всего оценить наихудший сценарий.
Это время может быть представлено в секундах, миллисекундах или% дня.
Рассчитайте среднее потребление тока, сложив все значения потребления в активном и маломощном режимах и разделив их на суммарное время.
(ActiveCurrent ∗ TimeInActive + SleepCurrent ∗ TimeInSleep) / (TimeInActive + TimeInSleep)
Определите размер батареи. Чтобы получить необходимую мАч, умножьте средний ток на целевое время работы.Всегда выбирайте более высокий номинал мАч, чем желаемый.
Рассчитайте приблизительный срок службы аккумулятора, который составляет
Аккумулятор [мАч] / Среднее потребление [мА] = Срок службы аккумулятора [ч]
Стандартный бюджет батареи будет выглядеть примерно так.
Совет № 2 — Установите I / O на низкое энергопотребление
Во всех таблицах данных есть раздел, описывающий ввод / вывод (пример в ссылке на таблицу ATMega328P). Перевод ваших входов / выходов в режим низкого энергопотребления предпочтительнее, потому что он блокирует утечку очень небольшого количества тока (это называется утечкой).Хорошую статью, чтобы узнать больше об утечках, можно найти здесь.
Важно отметить, что большинство микроконтроллеров поставляются с отключенными входами / выходами при загрузке, то есть они настроены как вход, отключены от входного буфера, а подтягивающий резистор отключен.
Основная цель — убедиться, что ток не течет в GPIO и не выходит из него, когда мы спим или не используем компонент. Точные настройки, которые вы хотите использовать, будут зависеть от системы.
Например, входы с высоким Z будут работать в некоторых ситуациях (например,g., ожидается, что GPIO будет низким), но это также может вызвать всплытие определенного сигнала, заставляя периферийное устройство неожиданно потреблять ток. Если сигнал по умолчанию равен 3,3 В и должен быть понижен до уровня, чтобы активировать часть, этот GPIO необходимо настроить как вход с включенным подтягиванием. Также обратите внимание, что ваши периферийные устройства могут иметь внутренние подтягивания / опускания, которые вам, возможно, придется учитывать.
Вот практические правила, которым вы можете следовать в качестве отправной точки для настройки GPIO:
Если выход ввода / вывода периферийного устройства низкий в целевом режиме, убедитесь, что GPIO запрограммирован либо как вход без повышения / понижения (высокий Z), либо как вход с понижением.Подтвердите точное использование, отслеживая потребление энергии, чтобы убедиться, что вам не нужно раскрывающееся меню.
Если выход периферийного ввода / вывода высокий в целевом режиме, убедитесь, что GPIO запрограммирован либо как вход без подтягивания / опускания (высокий Z), либо как вход с подтягиванием. Подтвердите точное использование, отслеживая потребление энергии, чтобы убедиться, что вам не нужно подтягивание.
Вы можете проверить ток, потребляемый через подтягивающие / понижающие резисторы на плате, чтобы убедиться в отсутствии непредвиденного утечки тока через резисторы в состояниях низкого энергопотребления.Используйте этот метод, чтобы убедиться, что оптимизация GPIO дает ожидаемый эффект.
Также обратите внимание, что некоторые процессоры могут иметь настраиваемые режимы ожидания, которые автоматически изменяют состояние GPIO при изменении режима питания. Проверьте техническое описание вашего процессора, чтобы узнать, можете ли вы использовать эту функцию.
Совет № 3 — Используйте режимы питания процессора
Каждый MCU имеет разные режимы питания. Обычно предусмотрены режимы питания «активный», «спящий» и «глубокий сон».
Каждый режим имеет собственный рейтинг потребления тока, время перехода, список включенных периферийных устройств. В режимах сна и глубокого сна также будет указан метод пробуждения процессора.
Например, STM32L поддерживает следующие режимы питания:
Спящий режим: ядро ЦП остановлено, содержимое ОЗУ и регистров сохраняется, определенные выбранные периферийные устройства активны. ЦП может быть разбужен любым активным периферийным устройством. Потребление тока снижается до 400 мкА — 1 мА при тактовой частоте 16 МГц.
Спящий режим с низким энергопотреблением: ядро ЦП остановлено, а количество активных периферийных устройств ограничено, в зависимости от того, что активно. CPU выйдет из спящего режима из-за прерывания RTC. Потребление тока упало до 3,2 мкА.
Режим остановки: ядро ЦП остановлено, но содержимое ОЗУ и регистров сохраняется. Большинство периферийных устройств остановлено.
Режим остановки с RTC: Пробуждение — это внешний сигнал или прерывание RTC. Потребление тока упало до 0,8 мкА.
Режим остановки без RTC: Пробуждение — это только внешний сигнал, и RTC останавливается.Потребление тока упало до 0,38 мкА.
Режим ожидания: ядро ЦП остановлено, регистры и ОЗУ остановлены.
Standby with RTC: Пробуждение внешнее или RTC. Потребление тока падает до 0,57 мкА
Режим ожидания без часов реального времени: часы реального времени также останавливаются. Потребление тока падает до 0,26 мкА
Важно отметить, что некоторые процессоры будут иметь настройки / режимы питания, но другие будут контролировать свое энергопотребление, увеличивая / уменьшая свою тактовую частоту.
Совет № 4 — Выключите неиспользуемые периферийные устройства процессора
Неиспользуемые периферийные устройства просто тратят энергию. Убедитесь, что вы отключили их при загрузке. Вы также можете отключить периферийные устройства, если они не используются системой активно.
Совет № 5 — Управление внешним периферийным питанием
Так же, как мы хотим отключить периферийные устройства процессора, мы также хотим иметь возможность контролировать состояние питания внешних периферийных устройств на нашей плате. Предпочитайте выбирать датчики, у которых есть активный контакт или которые могут быть переведены в спящий режим.
Если ваш датчик не поддерживает эти функции, вы можете использовать простой переключатель (например, МОП-транзистор DMG2301L с режимом расширения P-CHANNEL), чтобы отключить питание ваших датчиков, когда они не используются.
Вот пример схемы. В этом примере MOSFET и транзистор используются для переключения питания НАГРУЗКИ. В вашем приложении нагрузкой будет внешнее периферийное устройство.
Совет № 6 — Оптимизируйте выполнение программы
Мы хотим оптимизировать наше приложение, чтобы проводить как можно меньше времени в «активном» режиме MCU.Как вы это сделаете, сильно зависит от приложения. Это может означать упрощение вычислений, группирование операций, выбор альтернативных протоколов связи с низким энергопотреблением или просто сбор данных и их обработку на другом (более мощном) устройстве.
Наша конечная цель состоит в том, чтобы устройство выполняло код только тогда, когда есть над чем поработать. Один из способов добиться этого — перейти к асинхронной схеме, управляемой прерываниями. Это значительное преимущество по сравнению с обычным подходом, управляемым «петлей», когда устройству необходимо регулярно просыпаться и опрашивать все необходимые датчики.Вместо опроса устройств прерывания уведомляют нас всякий раз, когда происходит событие, на которое нам нужно отреагировать.
Например, мы можем запрограммировать наш процессор для отслеживания события прерывания GPIO, которое привязано к выводу INT магнитометра LIS3MDL. Когда магнитометр обнаруживает значение выше запрограммированного порога, он устанавливает на вывод INT высокий уровень, вызывая событие пробуждения на нашем MCU. Нам больше не нужно периодически просыпаться MCU для опроса состояния датчика.
Обратите внимание, что для этого наконечника требуется поддержка со стороны оборудования. Выберите компоненты, которые обеспечивают линию прерывания, и убедитесь, что линия действительно подключена к процессору и используется вашим программным обеспечением.
Совет № 7 — Увеличьте тактовую частоту, чтобы завершить обработку быстрее
Увеличение тактовой частоты вашего процессора означает, что вы будете выполнять свой алгоритм (ы) быстрее.
Логичный вывод, что, увеличивая тактовую частоту, вы увеличиваете энергопотребление вашего устройства.Однако в то же время вы уменьшаете время, которое ваш процессор проводит в «активном» состоянии.
У каждого процессора есть раздел в таблице данных, описывающий его синхронизацию (пример для ATMEGA328P) и его потребление на МГц (например, для STM32L072x8, «До 93 мкА / МГц в режиме работы»)
Чтобы оценить компромисс для увеличения тактовой частоты, вы должны рассчитать, сколько времени требуется для выполнения вашего алгоритма (ов) в зависимости от текущей тактовой частоты. После этих измерений вы можете умножить время выполнения на потребление на МГц.Вы можете обнаружить, что более энергоэффективно работать с более высокой тактовой частотой, чтобы минимизировать время нахождения в «активном» состоянии.
Совет № 8 — Используйте понижающий преобразователь или LDO
Линейный регулятор с малым падением напряжения (LDO) преобразует избыточную мощность в тепло. LDO идеально подходит, если:
КПД не важен (КПД большинства LDO составляет около 60-80%)
Тепло не проблема
V _в немного выше, чем V _out
Ток небольшой (менее 1A)
Ваш бюджет низкий
Необходимость в плате меньшего размера
Понижающий преобразователь сохраняет мощность в катушке индуктивности, обеспечивая эффективность 80-95%, но он занимает больше места на вашей плате и в рамках вашего бюджета.Следует отметить, что понижающий преобразователь не следует размещать рядом с чувствительной аналоговой схемой из-за электрического шума, который он будет генерировать.
Сравнение эффективности Buck и LDO
Различия в эффективности LDO и баксов можно посмотреть здесь:
Мы можем оценить эффективность LDO с помощью простых вычислений. В системе, где напряжение V _в составляет 4,2 В, выходное напряжение _V составляет 3,3 В, а ток равен 250 мА, для расчетов используется формула:
P = (Vin − Vout) ∗ I P = ( V i n — V o u t ) ∗ I
(4.2 В − 3,3 В) ∗ 250 мА = 0,225 Вт (4,2 В −3,3 В ) ∗ 250 м A = 0,225 Вт .
КПД рассчитывается по формуле:
КПД = (Vout / Vin) * 100 E f f i c i e n c y = ( V o u t / V i n ) ∗ 100
(3,3 В / 4.
No related posts.

Батарейки и элементы питания. Принцип действия

Устройство батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Как же устроены батарейки?

Устройство батарейки

Как работает батарейка

какие процессы скрыты под оболочкой

Что такое батарейка

Устройство батарейки

Принцип работы батарейки

Разновидности

Солевые

Щелочные

Серебряные

Ртутные

Литиевые

Применение

Выбор источника питания

Устройство батарейки

Что такое батарейка

Принцип работы батарейки

Какие бывают батарейки

Различия устройства разных типов батареек

Цилиндрические батарейки

Квадратные батарейки

Дисковые батарейки

Зарядное устройство для батареек в Алматы

Зарядные устройства для фотоаппаратов

Наше предложение

Чем руководствоваться при выборе

NKON | Кнопочные батарейки и батарейки различных форматов — Литиевые

Батарейки. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Можно выделить следующие виды элементов питания:

Похожие темы:

Новое носимое устройство превращает ваше тело в биологическую батарею

Высокотехнологичные шторы

Lego блоки

Какие типы аккумуляторов подходят для ваших IoT-устройств? | Saft аккумуляторы

Какие батареи доступны предпринимателям в области Интернета вещей и каковы их особенности?

Литиевые батареи Saft для Интернета вещей

LS, LSH и LSP — 3.6 В

Цилиндрические первичные литиевые элементы LM / M — 3 В

Перезаряжаемые элементы среднего призматического типа MP и цилиндрические малые VL — 3,6 В — 3,75 В

Итак… Короче говоря! Какая батарея для моего IoT-приложения?

Новое носимое устройство превращает тело в аккумулятор | CU Boulder сегодня

Высокотехнологичные шорты

Лего блоки

Управление батареями | Analog Devices

Компактное решение использует питание от USB для запуска устройства и одновременной зарядки его батареи

Советы по уходу за аккумулятором и хранению аккумулятора

До

Нельзя

Dos

Нельзя

Оптимизация энергопотребления в устройствах с батарейным питанием

Части энергосистемы

Регулятор

Аккумулятор

Нагрузка

Советы по увеличению срока службы батареи

Совет № 1 — Создайте бюджет батареи

Контрольный список бюджета батареи

Совет № 2 — Установите I / O на низкое энергопотребление

Совет № 3 — Используйте режимы питания процессора

Совет № 4 — Выключите неиспользуемые периферийные устройства процессора

Совет № 5 — Управление внешним периферийным питанием

Совет № 6 — Оптимизируйте выполнение программы

Совет № 7 — Увеличьте тактовую частоту, чтобы завершить обработку быстрее

Совет № 8 — Используйте понижающий преобразователь или LDO

Сравнение эффективности Buck и LDO

Сколько по времени заряжать: Запрашиваемая страница не найдена

Как зарядить аккумулятор телефона первый раз: Как правильно заряжать аккумулятор смартфона первый раз?

Добавить комментарий Отменить ответ