Питание компонентов Arduino с помощью AA параллельно и последовательно

Question

Питание компонентов Arduino с помощью AA параллельно и последовательно

arduino-nano battery

schematic

У меня есть 6 батареек типа АА, которые я хотел бы использовать для питания моего Arduino Nano и ультразвукового датчика HCSR04. Однако для моего приложения с низким энергопотреблением я хочу использовать минимальную мощность, необходимую для компонентов. Поскольку Nano может работать от 4,5 вольт, а для датчика требуется 5 вольт, я думаю, что лучшим решением было бы 4 батарейки типа АА последовательно для питания hcsr04 и 3 батарейки типа АА последовательно для питания nano. Поскольку у меня 6 батареек, я думал о 3 батарейках типа АА, подключенных параллельно к 3 батарейкам серии АА. Я нарисовал принципиальную схему выше и понимаю, что что-то ужасно неправильно. Поэтому я надеялся, что кто-нибудь сможет указать мне правильное направление.

@I Like, 👍0

Обсуждение

Вы сами запутались. Вы не можете составить 3 и 4 или 6. Вам нужно 7. Также есть и другие факторы, которые необходимо учитывать. Я напишу острый ответ, когда доберусь до своего компьютера позже., @Majenko

Согласно спецификациям, HC-SR04 потребляет 15 мА. Я думаю, что безопасно питать его через контакт Nano 5V. И тогда вам нужно просто запитать только свой Nano., @Aleksej Vasinov

Более новые HC-SR04 работают от 3-5 В, что упрощает задачу., @Majenko

Да, не пытайтесь выглядеть мило, «занижая» вход в Nano. Встроенный линейный регулятор является большой тратой энергии. Как говорит Маженко в своем превосходном ответе, вам гораздо лучше использовать внешний понижающий регулятор для питания обоих устройств при полном напряжении 5 В. Они НАМНОГО более эффективны, чем линейные стабилизаторы (которые преобразуют избыточное напряжение в тепло)., @Duncan C

1 ответ

Лучший ответ:

@*Majenko* · Accepted Answer · 2020-10-22 08:35-00:00

Подключить 6 батареек так, чтобы получилась как стопка из 3, так и стопка из 4, непросто, и хотя вы можете это сделать, вам не следует этого делать. Единственная договоренность заключается в следующем:

schematic

(Серая ссылка необязательна и не имеет большого значения, есть она там или нет).

Причина, по которой вам не следует делать это на самом деле, заключается в том, что у вас есть несоответствие в ваших возможностях, поскольку [BAT1 + BAT2] || [BAT3 + BAT4] имеет большую емкость, чем BAT5, поэтому ток, потребляемый с выхода 4,5 В, приведет к тому, что BAT5 разрядится намного раньше, чем другие. Затем это приведет к обратному заряду BAT5, поскольку ток от других элементов проходит через него, что приводит к его необратимому повреждению (особенно плохо для перезаряжаемых батарей, поскольку вы не сможете их перезарядить, но довольно неприятно и для щелочных батарей).

Еще одним соображением при работе от разных напряжений, подобных этому, является связь между различными блоками. Если Arduino работает при более низком напряжении, сигналы, которые он посылает, будут иметь более низкое напряжение, и он ожидает приема сигналов при более низком напряжении. Аналогично с HC-SR04; он будет ожидать приема сигналов более высокого напряжения и будет посылать сигналы более высокого напряжения. Таким образом, вам потребуется некоторое преобразование логического уровня между двумя устройствами, чтобы исправить это несоответствие в напряжениях сигнала.

Как вы можете видеть, сейчас все начинает становиться немного запутанным.

Гораздо более простое решение - поддерживать все на одном напряжении. Идеальное напряжение - 5 В, поскольку это общее напряжение, на котором должны работать все устройства.

Поскольку вы работаете от батарей, вам нужна эффективность. Для этого вам нужно эффективное решение для генерации стабильного напряжения 5 В. Встроенный регулятор Arduino далек от эффективности, так что его можно сразу же сбросить со счетов.

Более эффективным решением является понижающий или "понижающий" переключающий регулятор. При этом используется ШИМ для быстрого включения и выключения питания (перед последующей фильтрацией и сглаживанием) для эффективного преобразования напряжения в ток.

Вы бы запустили свою систему при напряжении выше 5 В, а затем использовали переключающий регулятор, чтобы снизить напряжение до 5 В. Поскольку в вашем распоряжении имеется 6 батарей, логическое напряжение будет 6x1,5 В = 9 В - все 6 батарей последовательно:

schematic

Если вы используете неперезаряжаемые батареи, вам не нужно беспокоиться об отключении низкого напряжения (вы не должны чрезмерно разряжать перезаряжаемые батареи), поэтому такая схема позволит максимально использовать время автономной работы. В зависимости от "выпадающего" напряжения регулятора (вы можете получить его в режиме "обход с нулевым выпадением"), ваши батареи могут разрядиться до 0,8 В каждая, прежде чем система начнет работать нестабильно (даже ниже, если ваш HC-SR04 является одним из "модернизированных" те, которые могут работать от 3 В).