7805 5 V'lik bir regülatör 9 V'luk bir pili boşaltır mı?


9

Bazı DIY'leri hobi olarak yapıyorum, küçük bir nem sıcaklıklı radyo sensörü yapıyorum.

Bir ATmega328 , bir DHT11 sensöründen okuyor ve ardından verileri bir STX882 radyo vericisi tarafından bir Raspberry Pi'ye aktarıyor . 10 μF ve 100 μF kapasitelere sahip 7805 5 V'luk bir regülatör kullanılarak 9 V'luk bir pil ile çalışır.

ATmega'daki C kodu nem ve sıcaklığı okuyor ve ardından her 30 dakikada bir gönderiyor:

const unsigned long DELAY = 30*60*1000UL;    // 30 minutes
void loop() {
    delay(DELAY);
    send_data(); // Maybe a little overcomplicated, but I think it is not the point
}

Bu bir cazibe gibi çalışıyordu, ancak pil ömrü beklenmedik bir şekilde kısa oldu. Yepyeni ve hiçbir yerden anormal ısı olmadan kısa bir gecikme ile bazı sporadik testler yaptım.

Memnun kaldığımda, 30 dakikalık gecikmeyi koydum ve yalnız bıraktım (belki biraz tehlikeli miydi?), Ancak 24 saatten kısa bir süre sonra pil 5,4 V öldü. 30 dakikalık gecikme ömrü boyunca yaklaşık olarak saygı duyuldu.

Bu kadar kısa bir pil ömrünü ne açıklayabilir? 5 V regülatör olabilir mi? Nasıl uzun ömürlü bir devre oluşturabilirim?

PS: Hala bazı diyagram Fritzing çalışıyorum, ama bu benim gibi yeni başlayanlar için yaş alır ...

Ben 6lp3146 jenerik marka alkalin 9 V pil kullanılmış görünüşte çok daha Ya benim devre kullanımı daha 100 mA akımda, 300-500 mAh sağladı.

Veri sayfasından toplayabileceğim tüm bilgiler:

+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
|                 | DHT11       | STX882   | ATmega328 | 7805reg |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
| Voltage         | 3-5.5 V     | 1.2-6 V  | 2.7-5.5 V |         |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
| Active current  | 0.5-2.5 mA  | 34 mA    | 1.5 mA    |         |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
| Standby current | 0.1-0.15 mA | <0.01 µA | 1 µA      | 4-8 mA* |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
*"bias current"

Doğru anlarsam, sistemim her 30 dakikada bir birkaç saniye aktiftir, bu nedenle bekleme akımı önemli olan tek şeydir ve gerçekten de 7805 regülatörü tarafından yönlendirilir.

Yani evet, en kötü durumda, 300 mAh ile sistemi sadece 40 saat canlı tutabilmeliyim.

Sistemimi 5 V'yu çok daha büyük bir boyut olmadan çok daha uzun süre beslememin bir yolu var mı?

Kayıt için, LM regülatörleri ve kova dönüştürücüler hakkında çok iyi bir video: Buck dönüştürücü vs lineer voltaj regülatörü - pratik karşılaştırma


3
ATmega'yı ölçümler arasında uykuya geçirmek için LowPower kütüphanesini veya benzerini kullanmanızı öneririm.
calcium3000

2
Kısa ne kadar kısa?
Scott Seidman

1
@Jasen Bu bağlantıya göre , 78L05, 3mA bias akımına sahiptir, bu daha düşüktür ancak sorunumu düzeltmek için yeterli olmaktan uzaktır.
Dan Chaltiel

4
LP2950 <140uA'dir. MCP1703, 2uA'dır. "İşte veri sayfasından toplayabileceğim tüm bilgiler:" - veri sayfalarına güvenmeyin , bekleme akımlarını ölçün .
Bruce Abbott

4
9v batarya ile kesinlikle evli misiniz? Neden?
Harper - Monica

Yanıtlar:


26

Bu kadar kısa bir pil ömrünü ne açıklayabilir? 5v düzenleyici olabilir mi?

Belirtildiği gibi, 7805 yaklaşık 4mA hareketsiz akıma sahiptir. Pil için bir veri sayfası bulmanız gerekir (alkalin bir hücre kullanıyorsanız Eveready'nin güzel pil veri sayfaları vardır). Muhtemelen 100mAh - 100mAh / 4mA = 25 saatten fazla değildir, bu yüzden size bir şey söylemelidir.

Nasıl uzun ömürlü bir devre oluşturabilirim?

7805 eski bir teknolojidir. Orada daha iyi yeni lineer regülatörler var. 10 kat daha az hareketsiz akım kullanan bir şeyi kolayca bulabilmeniz ve bundan daha az kazma yapabilmeniz gerekir.

Daha az güç kullanmak için, özellikle düşük sessiz akım için tasarlanmış bir kova dönüştürücü kullanırsınız - ancak bileşen seviyesinde bir kartta bir tane tasarlamaya hazır olmadığınızı topluyorum. Orada olabilir işi yapacağım orada bir modül olabilir, ama bunun için çevresinde alışveriş gerekir. TI'nın bazı kova dönüştürücü modülleri var, ancak hem maksimum akım iletimi hem de hareketsiz akım için yeteneklerine çok dikkat etmek isteyeceksiniz.

Henüz daha az güç kullanmak için, devreniz hareketsizken akım tüketimini en aza indirmek için elinizden gelen her şeyi yapın. Bu, mikroişlemcinin uyku işlevinin dikkatli bir şekilde kullanılmasını ve kartın nasıl çalıştırıldığını yönetmeyi gerektirir (örneğin, her 30 dakikada bir yanarsa, radyoya ve nem okumasına giden gücü kapatmak isteyebilirsiniz. devre bölümleri).

Tüm çalışma modlarında akım tüketimini ölçün ve hangi modların genel olarak en kötü suçlu olduğunu belirlemek için bunu kullanın, sonra mümkünse bu modlardaki akımları en aza indirmeye konsantre olun.


2
30 dakika boyunca sessizce duran şey, sonra bir ölçüm alıp göndererek, tekrar uyumaya devam ediyor. Böylece hareketsiz akım göz ardı edilemez.
TimWescott

3
Demek istediğim: Boş modda, 7805 hala yüklenecek, bu yüzden sadece kendi sessiz akımını değil, aynı zamanda bazı yük akımını verimsiz bir şekilde çekiyor.
Huisman

6
Ben kova dönüştürücüler hakkında googled ve ben gerçekten bunun için hazır değilim! Sanırım bir LM2936 (15 µA durgun akım) ile deneyeceğim, size iyi geliyor mu? Rölantideyken diğer bileşenlerin akımını çevirmek de çok ilginç, uygulamak için yeterince basit olup olmadığını göreceğim.
Dan Chaltiel

2
@DanChaltiel Kondüktörler, indüktör de dahil olmak üzere sizin için önceden yapılmış tüm devreleri içeren ve doğrusal bir regülatörle tamamen aynı şekilde kullanılan "doğrusal regülatör yedekleri" olarak pazarlanabilir. Kendinizinkini yapmak kadar esnek değiller, ancak tasarım sürecine aşina olmadığınız veya rahatsız edemeyeceğiniz küçük kullanışlı şeyler.
Ocak

4
@Michael sürekli değişen zamanlarda kesin bir şey söylemeden önce hızlı bir web araması yapmak her zaman iyidir. İlk hit ben "düşük sakin akım kova dönüştürücü" için yapılan aramada var bir 360 olanıyla geldi nA akım sakin koşullarda. Ve lineer bir regülatör aracılığıyla 9V ila 5V dönüşüm, tanım gereği% 55 verimli iken, bu şey% 90 verimlidir.
TimWescott

12

Tüm bu parçalar 3 ila 5V arasında çalışabilir, bu nedenle regülatöre, 16500 Li-ion hücreye veya 3xAAA pil takımına 9V ile aynı boyutta bir pil kullanın ve bu aralıkta voltajlar üretin. (hatta bir Li-po hücresi)

Regülatör olmadan mikrodenetleyici kapanabilir ve devre sadece birkaç mikroampere ihtiyaç duyar.


2
Ya da üç “D” hücresi ve bunları bir sezonda değiştirin ... D hücreleri, dayanıklılığa karşı maliyet için bir tatlı noktasıdır ...
Harper - Monica

1
@Harper: veya 3x NiMH şarj edilebilir AA pil. Onları sadece bir kez satın almanız gerekir ve modern düşük öz deşarjlı hücreler yaygın olarak bulunur. Bu yanıtı + 1'leyin: 9V, aslında voltaj ve patlama gücü kapasitesini isteyen bir duman dedektörü için iyidir, ancak düzenlemeniz gerekiyorsa kötüdür.
Peter Cordes

2
Lipo kullanmaya dikkat edin, korumalı bir hücre aldığınızdan veya devre içi aşırı deşarj korumasına sahip olduğunuzdan emin olun. En azından tekrar şarj edebilmek istiyorsanız. Daha sonra, devrenizin yükü düşük voltaj nedeniyle kesilirse, onsuz iyi olabilirsiniz.
Ocak

11

Bir 7805 regülatörünün rölanti akımı 4 mA civarındadır, bu nedenle pilinizin amper saat kapasitesi ile donatılmış, 4 mA'lık sürekli bir boşaltma ile ne kadar süreceğini hesaplayın.

Sorunun bu olduğunu tespit ederseniz, önemli ölçüde daha düşük durgun bir akıma sahip birçok regülatör olduğunu göreceksiniz.

Pil yaklaşık 7 volta düştüğünde, kaygan bir düşüş eğrisindesiniz çünkü 7805 regülatörü düzgün bir şekilde düzenlemek için birkaç volt boşluk gerektirir ve yaklaşık 6.5 volt turda devrenin başarısız olacağını tahmin edeceğim (hızlı bir tahmin).

Az önce bahsettiğim gibi, pili belirtilen kapasitenin sadece% 50'sinin devre kesilmeden önce kullanılabileceğini tahmin ediyorum. Bunu aklınızda tutun.


10

Benzer sensör düğümlerini çok daha iyi sonuçlarla çalıştırıyorum. Kurulumumun sizinkinde birkaç farkı var:

  • Μc'yi mini dronlar için orijinal olarak satılan (çok ucuz ve uygun bir USB şarj cihazı ile) şarj edilebilir 1S LiPo pillerden (3.7 V nominal) doğrudan çalıştırıyorum (regülatör yok). Tüm voltaj aralığı (4,3 V - 3,5 V) µc için kabul edilebilir. 1
  • Çevre birimlerini (sizin durumunuzdaki sensör ve verici) ölçümden önce açıp daha sonra kapatabileceğim bir bağlantı noktası piminden çalıştırıyorum. (DHT11 yerine BME280 kullanıyorum, ancak güç çekmesi bir sorun olmamalı.)
  • Ölçümü aktardıktan ve çevre birimlerini kapattıktan sonra µc'yi derin uykuya gönderirim . 2

1 ESP8266'ları başarıyla kullanıyorum, ancak belgelenmiş mutlak maksimum Vcc 3.6 VI olduğu için kesinlikle tavsiye etmem.
2 ESP8266'm derin uykudan uyanmak bir yeniden başlatmadır, bu nedenle kod en üstte çalışmaya başlayacaktır setup(), ancak ATmega328'inizde bu bir sorun değildir.


Bana bataryanızın referansını verir misiniz? Tüm sensörü bir port pimi ile güçlendirmek harika bir fikir! (Μc'nin işlemesi için çok fazla akım olacağını düşünürüm). DeepSleep ref için de teşekkürler, çok yardımcı olacaktır.
Dan Chaltiel

1
@DanChaltiel Sadece "1S LiPo" için yerel alışveriş platformu arama ve gibi bir şey bulmalısınız bu (4 x 1200 mAh) ya da bu (10000 mAh).
AndreKR

@DanChaltiel Bağladığınız veri sayfaları sensörün 2,5 mA, verici 34 mA ve µc 40'ı işleyebileceğini söylüyor, bu yüzden orada sorun yok. (Ve genellikle kısa süreler için daha da fazlasını yapabilirler.)
AndreKR

Bir voltun bir kısmını düşürmek için pillerinizle bir diyot veya seri bir şey koymayı düşündünüz mü? Yoksa akım o kadar düşük ki diyot bile fazla düşmeyecek mi?
Peter Cordes

2
G / Ç pimleri ile çevre birimlerini (sensörler vb.) Çalıştırırken akım dışında düşünülmesi gereken bir şey: Çevre biriminin veri yolu arabirim hatları vb. Aracılığıyla istemeden çalıştırılmadığından emin olun. Bir I²C sensörünün I²C çekişinden hala akım aldığı sorunlar vardı. dirençler.
Michael

4

"Güneş / pil / inverter sistemimin nasıl bu kadar az menzili var?" > invertör sürekli döndürüldüğünden. Doğrudan aküde çalışan ve gereksiz voltaj dönüşümünü ortadan kaldıran farklı yükler kullanın .

Mühendislik 101'i yaptınız, bitleri birlikte tokatladınız ve çalışıyorlar. Mühendislik 202, faydalı olacak kadar verimli çalışmalarını sağlıyor.


Yukarıdaki gibi, ters-önemsiz-demek regülatör. 4,5 voltta üç adet 1,5V pil gibi düz çalıştırabilecek pilleri seçin. (İki kişi 3V'un altına çok yakında düşecekleri için yeterli olmaz; ya da belki deneyin!)

Ayrıca daha büyük piller hakkında düşünün - - 9V'ler, özellikle kapasitenin 2 / 3'ünü atarken aptalca küçük kapasitedir! (Elektroniklerin 3V'a ihtiyacı var, 9V alıyorsunuz ve gerisini ısı olarak atıyorsunuz). Uzun ömürlülük istiyorsanız, büyük - D hücreleri arkadaşınızdır.

Geyik kameraları tipik olarak iki tam D hücresi bankasına sahiptir, bunlardan birini veya her ikisini de kullanabilirsiniz ve bir sezonun tamamını çalıştırabilirsiniz.

Ayrıca, ATMega'nın uyku akımı çekimi çok etkileyici, ancak STX882 ve sensör, o kadar da değil. ATMega'nın gerekli olmadığında diğer cihazlara giden gücü fiziksel olarak kapatmanın bir yolunu bulabileceğinizi görün . Bunu yapmanın en ucuz, en korkutucu yolu küçük bir röledir, ancak bir güç transistörü de hile yapmalıdır.


Son bir numara. Sistemin hangi görev döngüsüne güç verildiğine bağlı olarak yapmaya değmeyebilir, ancak söz etmeye değer. Son yıllarda CPU'lar 5V'dan 3.3V'a geçti. Neden? Çünkü akım üzerinde çalışırlar; Minimum voltajın ötesinde voltaj çalışmaya yardımcı olmaz ve sadece daha fazla ısı yayar. İşlemciler daha güçlü hale geldikçe, termal sorunlar sınırlayıcı faktör haline geldi, bu nedenle voltajı minimum seviyelere düşürmek, daha soğuk çalışmasına ve aynı soğutucuda daha fazla performansa izin verdi. Aynısı elektronik cihazlarınız için de geçerlidir.

İzin verilen voltaj aralığının yüksek tarafı olan 5V'de çalışmayı hedefliyorsunuz. 3xAA teklifim sizi 4.5V'ye getiriyor, ancak daha da düşük farklı bir pil seçimi yapmayı düşünün: Lityum piller veya üç NiCd / NiMH (3.6V). NiMH daha fazla kapasiteye sahiptir, ancak NiCD'nin istismar ve derin deşarja karşı gerçekten şaşırtıcı bir direnci vardır.


Kesinlikle haklısın, 202'ye gidiyorum ve cevabın bu şekilde çok öğretici. Her zaman önerilen voltajın 5V olduğunu düşündüm, 3V'de çalışabilmek işleri çok basitleştirecektir. Sadece bir şey, "ATMega'nın uyku akımı çekişi çok etkileyici, ama STX882 çok fazla değil", 100 kat daha düşük olduğunda?
Dan Chaltiel


Son yıllarda CPU'lar 5V'dan 3.3V'a geçti . Bu şimdi birkaç yıl önceydi: P Bu günlerde CPU'lar mobodaki voltaj regülatörlerini akım frekansı için mümkün olan çıplak minimum voltajda, bant boşluğundan çok daha fazla çalışacak şekilde programlıyorlar. CMOS mantığı için V ^ 2 güç ölçekleri (kapasitif geçit yüklerine pompalama ücreti). Örneğin masaüstüm, turbo ile rölanti saat hızına bağlı olarak i7-6700 Skylake CPU'sunu 1.25V gibi bir hızda çalıştırıyor.
Peter Cordes

IDF2015'te Skylake güç yönetimi hakkında modern (üst düzey masaüstü / dizüstü bilgisayar, mikrodenetleyici değil) CPU güç yönetiminin bazı özelliklerine giren iyi bir konuşma vardı. en.wikichip.org/w/images/8/83/… . Bu slaytlarla gitmek için ses vardı (bir Intel mimarından), ama bu kaybolmuş gibi görünüyor :( Belki de bu tür şeyleri merak ediyorsanız slaytlarda dolaşmaya değer.
Peter Cordes

Her neyse, CPU'lar programlanabilir yük değiştiren miktarda voltaj istediği için, ancak yüksek akımda mobos, CPU voltajı düzenli olarak + 12V beslemeden güç sağlar. Modern bir PC güç kaynağına olan mevcut talebin çoğu 12V hattındadır, CPU ve GPU kendi DC-DC dönüştürücülerine sahiptir. (Modern DRAM, DDR4 için 1.35 V'den, DDR4 için 1.2V'da çalışır.) Bu yüzden, DRAM yakınında bulunan bir DC-DC dönüştürücüsünden güç elde eder. Veya CPU'lar dediğinde, sadece OP'nin kullandığı mikrodenetleyicilerden mi bahsediyordun? Eğer öyleyse, teğet için özür dilerim. : P
Peter Cordes

3

Bunun yerine adım yükseltme dönüştürücüsünü kullanın

Benzer projeleri böyle yapıyorum. Bana 2.5V-4.8V veren 3xAA kullanıyorum, bu atmega'nın çalışma aralığı içinde, bunu devre dışı bırakma pimli bir adım yukarı dönüştürücüye bağlarım, devre dışı bırakıldığında dönüştürücü hiçbir şeye yakın tüketmez ve voltajı geçirir. Atmega uyandığında ve ölçüm yapması gerektiğinde dönüştürücüyü açar, VCC'de 5V bulur, ölçümler yapar ve iletir, dönüştürücüyü devre dışı bırakır, uykuya geri döner. Yıllarca sürer.


2

Rakamlarınıza göre, sensörünüz, mikro denetleyiciniz ve regülatörünüz (8ma) arasında beklenen davranışa sahip olursunuz. Daha iyi bir şey istiyorsanız, kontrol cihazını uyku moduna alın, sensörü kapatın ve daha uygun bir regülatör alın.


2
  1. Boşta ve aktif durumda gerçek akım tahliyesinin ne olduğunu ölçün. Pil ile 7805 girişi arasında bir ampermetre kullanın. Tipik bir yeni 9V pil 300 mAh'den fazladır ve tek başına 7805 durgun akım gerçekten hepsini tüketemedi - bir şey balık! Çok fazla 9V pil ölçtüm ve genellikle 500-600 mAh. Uyarı, hepsinin alkalin olması ve en uzun ömrü elde etmekle ilgileniyorsanız, elbette alkalin piller kullanmanız gerekir.

  2. Uygulamanızda tek kullanımlık 9V piller kullanmak için gerçek bir neden var mı? 3 × veya 4 × AA gibi bir şey düşündünüz mü?


Gerçekten 9v pilin daha uzun süre dayanacağını düşündüm. Görünüşe göre yanılmışım.
Dan Chaltiel

Cümlede bir hata yok mu (iki kez alkalin)? "Uyarı, hepsinin alkalin olması ve en uzun kullanım ömrünü elde etmekle ilgileniyorsanız elbette alkalin piller kullanmanız gerekiyor."
Dan Chaltiel

1
Kafa karıştırıcı, üzgünüm. Ölçümlerimin sadece alkalin olduğunu kastediyorum, bu da en uzun ömrü istiyorsanız kullanmanız gereken ölçümdür. Piliniz çinko-karbon olabilir, bu da hızlı ölümünü kısmen açıklayabilir, ancak önce gerçek tüketimin ne olduğunu doğrulamanız gerektiğini düşünüyorum.
anrieff

1

Dan delayve loopişlevleri görünüyor size Arduino kodu kullanarak gibi. delayFonksiyon aktif döngü, uyku için mikrodenetleyici koymak olmaz! Arduino API'sının uyku modu desteği yoktur.

ATmega328P veri sayfasını okuyun ve cihazın uyku moduna nasıl geçirileceği hakkında bilgi için bkz.


Ne olmuş deepsleep?
Dan Chaltiel

1
@ dan-chaltiel Bu sadece MKRZero, MKR1000 ve MKRFox1200 gibi SAMD21 MCU'lar için geçerlidir. ( arduino.cc/en/Reference/ArduinoLowPower )
paf.goncalves

1

ÖNEMLİ: Kullanımlar arasında DHT11 nem sensörünü kapatabilirseniz , pil ömrünü 3 veya 4 kat uzatabilirsiniz.

DHT11 uyku modunda 100-150 uA durgun bir akıma sahiptir. En kötü durum değerine göre tasarım yapmalısınız.
Açıldığında 1 saniye "kafasını temizlemek" gerekir (not 4. sayfa 5)
ve daha sonra arayüz kurulum süresi vardır (belki birkaç msn).
Veri sayfasından yanıt süresinin kapatılmasından etkilenip etkilenmediği açık değildir, ancak muhtemelen etkilenmez.

Aktivasyonlar arasındaki süreye bağlı olarak, DHT11'in kapatılması sistem hareketsiz akımını 200 uA'dan 50 uA'ya düşürebilir.
Bakmaya değer.


LM2936 Regülatörü:

LM2936 sizin gereksinimlerini karşılayan eğer bahsedince mükemmel bir düzenleyicisidir. Düşük çıkış, düşük durgun akım, çıkış voltaj aralığı mevcuttur.

Onları uzun zaman önce düşük Iq'larına ihtiyaç duyan ve onlardan çok memnun olan bir üründe kullandım. Hmmm - bu 1993 - 25+ yıl arasıydı - bir ihtiyar ama bir iyilik.

Iout max nominal olarak 50 mA'dır - bu da çizelge ihtiyacınızı karşılar.
Iq 100 uA yükte 10 uA ve daha düşük yüklerde daha azdır.
Vin 5.5 - 40V ve aslında Vout'tan muhtemelen daha yakın. 5V ve 3V3 sürümleri alabilirsiniz.

Uyku modu yük akımınız kolayca 200 uA'nın altındadır.
200 uA'da 100 mAh pil başına 100 / .2 = 500 saat uyku çalışması elde edersiniz.
100 mAh başına yaklaşık 20 gün.
Yani muhafazakar tarafta bir Alkalin "9V" 300-500 mAH pil ile 60 gün veya iki ay diyelim. 6 x 1.5V Alkalin AA hücresi (yaklaşık 3000 mAh) kullanın ve 2 yıla yaklaşmanız gerekir.


3 x AA alkalinden doğrudan çalışma Vin'e 5V başlangıçtan (1.65V / hücreye kadar) ve 1.1V / hücrede 3.3V'den (yaklaşık ölü) verir. Yaklaşık 6 AA Alkalinler kadar kombi voltaj çıkışı. 3,3 - 5V girişe tolerans gösterebiliyorsanız sadece 3 x Alkalin kullanın. AA neredeyse 2 yıl çalışma için. AAA daha az.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.