แบตเตอรี่ ทำไมต้องใช้ 9V

ด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบันด้วยความสามารถในการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพด้วยการใช้ SMPS ทำไมเราถึงยังใช้แบตเตอรี่ 9V มีข้อได้เปรียบลับกับพวกเขาหรือไม่ที่ฉันไม่รู้

ถ้าคุณดูขนาดเช่นกัน 9V นั้นใหญ่และใหญ่และฉันได้ออกแบบโครงการที่ฉันสามารถใช้แบตเตอรี่ 2xAA และเพิ่มแรงดันไฟฟ้าซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ของฉันยาวนานกว่า 9V และใช้พื้นที่ในปริมาณเท่ากัน

วงจรจำนวนมากในปัจจุบันต้องมีการควบคุมและวิธีที่ง่ายที่สุดในการทำเช่นนี้กับ 9V คือตัวควบคุมเชิงเส้น (โดยปกติจะประมาณ 5V) และฉันรู้ว่านี่ไม่ใช่กรณีสำหรับการออกแบบทุกครั้ง แต่นั่นก็คือพลังงานที่สูญเปล่า และอีกครั้งการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ AA 1 หรือ 2 ก้อนอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ของคุณมีอายุการเก็บรักษาที่ดีขึ้น

ฉันเห็นการเปรียบเทียบระหว่างแบตเตอรี่ 9V และแบตเตอรี่ AA บางตัวที่ใครบางคนพบพลังงานที่มีอยู่และจบลงด้วยข้อมูลนี้: หมายเหตุ:ผลลัพธ์เหล่านี้มาจากแบตเตอรี่ Energizer Alkaline

ด้วยข้อมูลทั้งหมดนี้ทำไมแบตเตอรี่ 9V ถึงยังคงใช้ในการออกแบบ มีแอปพลิเคชั่นบางตัวที่ใช้งานได้หรือไม่ หรือเป็นความคิดที่ดีกว่าที่จะใช้โซลูชั่น AA หรือ AAA

มีหลายครั้งที่ฉันได้พิจารณาการใช้แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์สำหรับบางโครงการของฉัน แต่ดูเหมือนว่าหลังจากทำการคำนวณของฉันแล้วพวกเขาก็ไม่ได้ถือเช่นเดียวกับคนอื่น ๆ ดังนั้นฉันจึงขาดอะไรบางอย่างไป?

สำหรับการอ้างอิงเอกสารข้อมูลสำหรับแบตเตอรี่ที่เปรียบเทียบอยู่ที่นี่: AA 9V

แก้ไข:ฉันไม่ได้ตั้งใจที่จะเป็นคำถาม 'ตามความคิดเห็น' แต่ฉันตั้งใจจะถามจากมุมมองที่ใช้งานได้จริงหากมีข้อได้เปรียบในการเลือก 9V เหนือโซลูชันอื่น ๆ (เช่นการเพิ่มแบตเตอรี่ AA) . แค่ต้องการทำให้ชัดเจน!

อันดับแรก AA ไม่ใช่แบตเตอรี่ .. เป็นเซลล์ แบตเตอรี่คือ "แบตเตอรี่" ของเซลล์กล่าวคือมากกว่าหนึ่งเซลล์ แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์มีเซลล์ 1.5V หกเซลล์ แยกออกจากกันแล้วดู

สำหรับเหตุผลที่เรายังคงใช้แบตเตอรี่ 9V มันเป็นเรื่องของการออกแบบ สิ่งที่ดีเกี่ยวกับแบตเตอรี่ 9V คือพวกเขาให้ช่วงแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างกว้างในช่วงชีวิตของพวกเขาโดยไม่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเกินไป พวกเขายังมาในแพคเกจกะทัดรัดดีจริง ๆ ที่มีคลิปค่อนข้างใช้งานได้

ฉันไม่แนะนำให้ใช้อย่างใดอย่างหนึ่งกับตัวควบคุมเชิงเส้นเพื่อสร้าง 5V แม้ว่าจะไม่มีข้อกำหนดปัจจุบันใน 5V นั้นมีขนาดเล็กมาก ดีกว่าที่จะออกแบบวงจรของคุณโดยใช้ส่วนประกอบที่จะทำงานที่ 9V โดยตรง

นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับลักษณะของวิดเจ็ตของคุณด้วย หากคุณมีเซ็นเซอร์หรือทรานสดิวเซอร์ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าและทำงานด้วยแบตเตอรี่มันจะง่ายกว่าและมักจะถูกกว่าด้วยแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์

หนึ่งยังต้องพิจารณาผลกระทบของการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า โดยการทำเช่นนี้คุณจะได้แนะนำปัญหาใหม่ ๆ จำนวนมากซึ่งไม่ใช่เสียงรบกวนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่คุณจะต้องเพิ่มและจำเป็นต้องจัดการ ประสิทธิภาพยังเป็นปัญหา

แต่ในท้ายที่สุดก็มีการตัดสินใจมากมายดังนั้นคำถามนี้เข้ามาอยู่ในอันดับความคิดเห็น

แบตเตอรี่ขนาด 400mAh ขนาด 9 โวลต์จะใช้งานได้ปีละครั้งด้วยกระแสไฟ 40µA

ตอนนี้ให้พิจารณาเครื่องตรวจจับควัน มันเป็นวงจรอะนาล็อกพลังงานต่ำซึ่งส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะวาดน้อยกว่ารูป 40µA ด้านบน หากคุณต้องการใช้พลังงานจากตัวแปลงเพิ่มและ AA คุณจะต้องใช้ตัวแปลงที่มีกระแสไฟไม่ได้ใช้งานต่ำมาก

แต่ ... เมื่อเกิดไฟไหม้ตอนนี้คุณต้องใช้กำลังไฟและโวลต์มากพอที่จะขับลำโพง piezo ต้องการแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ 9V ดังกว่า 3V

ดังนั้นตัวแปลง DC-DC ที่ไม่ได้ใช้งานต่ำมากของคุณก็จำเป็นที่จะต้องส่งออกกระแสไฟสูงหากจำเป็น

คุณต้องสามารถวัดสถานะประจุได้อย่างแม่นยำบน AAs

ทั้งหมดนี้จะมีราคาสูงกว่าความแตกต่างระหว่าง 9V และ 2AA และจำไว้ว่าลูกค้าจ่ายสำหรับแบตเตอรี่ทดแทนไม่ใช่ผู้ผลิต!

วงจรเพิ่มมีกระแสคงที่; พลังงานบางอย่างสูญเปล่าเพียงแค่มีตัวแปลงเพิ่ม พวกเขายังไม่มีประสิทธิภาพมากในรอบหน้าที่ต่ำ

ดังนั้นหากคุณมีวงจรที่มักจะดึงกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กมาก แต่บางครั้งก็จำเป็นต้องวาดเพิ่มเติมมันก็ยากที่จะจัดการกับมันด้วยตัวแปลงบูสเตอร์เดียว

ผู้ใช้หลักของแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์เป็นสิ่งที่ต้องการสัญญาณเตือนควันและมัลติมิเตอร์ที่เหมาะสมกับกรณีการใช้งาน: กระแสไฟฟ้าต่ำหรือเกือบตลอดเวลา หากคุณคาดหวังว่าอายุการใช้งานแบตเตอรี่จะน้อยกว่านี้ให้บอกว่า 3 ปีด้วยแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์นั่นอาจเป็นทางเลือกที่ไม่ดี

คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ในเกือบทุกอย่างที่มีวิทยุ - ของเล่น, การควบคุมระยะไกล, ฯลฯ - จะใช้ AA หรือ Li แบบชาร์จซ้ำได้หลายชนิด

ตัวแปลงบูสต์ไม่ฟรีทั้งคู่ต้องเสียค่าอะไหล่และพื้นที่

(การออกแบบที่ช่วยให้นาฬิกาแขวนผนังราคาถูกสามารถเปิดใช้งานแบตเตอรี่ AA ขนาดเดียวได้ค่อนข้างเรียบร้อยและฉันต้องการดูวิศวกรรมย้อนกลับที่ดีของมัน)

มัลติมิเตอร์ของฉันใช้แบตเตอรี่ 9V และอาจใช้งานได้ประมาณ 10mA มันแม่นยำมาก

หากใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 3V กระแสเฉลี่ยจะเป็น 40mA ที่มีประสิทธิภาพ 75% อย่างไรก็ตามกระแสที่สูงขึ้นนั้นต้องเพิ่มขึ้น 80mA ผ่านตัวเหนี่ยวนำ โดยพื้นฐานแล้วสายแบตเตอรี่และตัวเหนี่ยวนำทำหน้าที่เป็นเสาอากาศที่ให้พลังงานแก่ส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนของฉันภายในมัลติมิเตอร์ของฉัน

จากนั้นการอ่านของฉันจะกระโดดไปรอบ ๆ และฉันจะสาปแช่งและสาบานว่าจะซื้อมิเตอร์ขนาด AA 2 ก้อน

ฉันเคยมีเครื่องคิดเลขแบบตั้งโปรแกรมได้ซึ่งใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาด AA จำนวนหนึ่ง สิ่งที่น่ารำคาญเกี่ยวกับมันคือการรีบูตเครื่องได้ง่ายถ้าคุณสั่น เรื่องนี้ไม่เคยเกิดขึ้นกับมัลติมิเตอร์ของฉันทำงานจากแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์

นอกจากนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการ 5V มักจะใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 3xAA ไม่ใช่ 9V การมีโวลต์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยทำให้การออกแบบจำนวนมากง่ายขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโอเปร่ารุ่นเก่าที่ไม่สามารถให้กำลังทางรถไฟกับรถไฟ นี่เป็นปัญหาที่น้อยลงในปัจจุบันเมื่อส่วนใหญ่มีรุ่น 3.3V

ยกตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ PP3 ที่มีชิปเมตรจำนวนมาก ในหลายกรณีพลังงานรวมต่อดอลลาร์อาจไม่สำคัญทั้งหมด - หากแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานประมาณหนึ่งหรือสามปีจะดีพอและพวกเขาสามารถประหยัดเงินได้เล็กน้อยด้วยวงจร อีกตัวอย่างหนึ่งคืออายุแบตเตอรี่สำรองมีความสำคัญมากกว่าความหนาแน่นของพลังงาน

คุณมักจะเห็นเซลล์ปุ่มที่ใช้ซึ่งเก็บพลังงานได้น้อยกว่าและอาจมีราคาแพงมาก (หรือค่อนข้างถูก) ในแอปพลิเคชันที่พลังงานทั้งหมดที่ใช้ไปกับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่เหมาะสมนั้นไม่สูงมาก ในกรณีที่ต้องการพลังงานมากขึ้นเซลล์ Li-ion แบบชาร์จไฟได้จะพบมากขึ้น

ฉันไม่คิดว่ามีแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ มากมายแม้แต่ในสินค้าอุปโภคบริโภคใช้แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์ แต่จะมีอุปกรณ์รุ่นเก่า (และรุ่นเก่ากว่า) ออกมาหลายทศวรรษ

เมื่อคุณพยายามออกแบบอุปกรณ์ลดเสียงรบกวนต่ำตัวควบคุมเชิงเส้นที่เงียบสงบบนแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์จะเอาชนะตัวแปลง DC-DC เกือบทุกตัวซึ่งจะมีสัญญาณรบกวนสลับ (ในเอาต์พุตหรือปล่อยออกมา) นั่นคือกฎของหัวแม่มือในแผนกฟิสิกส์ดาราศาสตร์ของเรา (เป็นที่ยอมรับว่าเป็นอาร์กิวเมนต์เก่าที่อาจถูกครอบงำโดยความเป็นจริง)

คนอื่น ๆ ได้ชี้ให้เห็นถึงข้อได้เปรียบ (ในแง่ของการสแตนด์บายปัจจุบัน) ของการใช้ 9V ในระบบที่มีความต้องการพลังงานต่ำ แต่ความต้องการของแบตเตอรี่ที่ยาวนาน / พลังงานทันทีสูง (เช่นสัญญาณเตือนไฟไหม้) แต่คุณพูดถูกถ้าความหนาแน่นของพลังงานเป็นเกณฑ์หลัก PP9 เก่าไม่ใช่ตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม และนั่นคือเหตุผลที่คุณไม่เห็นพวกเขาในไฟฉายหลาย ๆ ตัวอย่าง

ข้อควรพิจารณาในการเลือกแบตเตอรี่อาจรวมถึงความเสี่ยงต่อการรั่วไหลความสามารถในการรองรับผลิตภัณฑ์ความต้องการกระแสสูงสุดและปัญหาการรีไซเคิล

• การรั่วไหลของเซลล์ AA: ในการรั่วไหลของแบตเตอรี่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อาจเป็นปัญหาใหญ่เว้นแต่คุณสมบัติการออกแบบพิเศษจะรวมอยู่ในที่ใส่แบตเตอรี่เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน อนึ่งรายชื่อทองคำจะเพิ่มขึ้น $ ive ฉันไม่ทราบว่าแบตเตอรี่ 9 โวลต์มีแนวโน้มที่จะรั่วไหลมากหรือน้อย แต่ถ้าคุณสามารถทราบได้ว่าอาจมีผลต่อการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ที่ต้องใช้งานเป็นเวลาหลายปี ฉันมีอุปกรณ์บางอย่างอับปางจากการรั่วของอัลคาไลน์ AA Duracell
• ความช่วยเหลือ: บางทีในอนาคตแบตเตอรี่ 9 โวลต์บางรุ่นอาจจะมีวางจำหน่ายเช่นเดียวกับ Kodachrome ในปัจจุบัน ในกรณีดังกล่าวอุปกรณ์ใด ๆ อาจต้องเปลี่ยนใหม่ นี่อาจเป็นการตลาดไม่ใช่การตัดสินใจด้านวิศวกรรม: นักการตลาดของคุณอาจชอบความคิดที่ว่าผลิตภัณฑ์นั้นไร้ประโยชน์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าและจะต้องเปลี่ยนใหม่
• ความต้องการกระแสสูงสุด: กระแสสูงสุดและพลังงานถูกควบคุมโดย Thevenin และ Norton แบตเตอรี่ทำหน้าที่เหมือนเป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบพร้อมกับตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้าและความต้านทานเป็นตัวแปรตามสภาพภายในของแบตเตอรี่ และพลังงานสูงสุดที่มีอยู่ก็คือโหลดไฟฟ้าที่ลดลงครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ผ่านความต้านทานภายในนั้น งานห้องปฏิบัติการบางอย่างอาจจำเป็นต่อการตัดสินใจเลือกแบตเตอรี่ที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความต้องการพลังงานสูงสุด
• ปัญหาการรีไซเคิล: ด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม $ เท่านั้นแน่นอนฉันต้องการรีไซเคิล AA Duracells ของฉันโดยใช้วิธีการนอกรีตในการชาร์จพวกเขาและใช้พวกเขาอีกครั้ง ฉันพบว่า AA Duracell ที่ชาร์จใหม่แล้วกลับมาใช้แรงดันไฟฟ้าเต็มรูปแบบ แต่มีความต้านทานภายในที่สูงกว่าซึ่งป้องกันไม่ให้วิทยุของฉันเล่นที่ระดับเสียงสูงสุด เซลล์ที่ถูกชาร์จจะมีชีวิตที่สั้นกว่า แต่ฉันได้เล่นนานหลายชั่วโมงในระดับเสียงที่ต่ำกว่า ด้วยแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์คุณอาจมีเซลล์ที่ตายแล้วเพียงเซลล์เดียวจากหกเซลล์ดังนั้นการชาร์จเพื่อคืนค่าเซลล์หนึ่งอาจลดระดับเซลล์อีกห้าเซลล์โดยการอัดประจุมากเกินไป การทดลองในห้องปฏิบัติการบางอย่างจะต้องกำหนดวิธีที่ดีที่สุดที่จะไป และไม่ว่าผลลัพธ์จากการทดลองของคุณการเปลี่ยนแปลงในซัพพลายเออร์แบตเตอรี่หรือกระบวนการผลิตของซัพพลายเออร์อาจทำให้ผลลัพธ์ของคุณไม่ถูกต้อง

ดังนั้นขอให้โชคดี ในด้านวิศวกรรมอาจไม่ใช่คำตอบที่ถูกหรือผิด การตัดสินใจส่วนใหญ่เป็นการประนีประนอมระหว่างปัญหาการแข่งขัน

จุดสองสามข้อที่ไม่ได้กล่าวถึงในคำตอบอื่น ๆ :

การเปรียบเทียบน้ำหนักของคุณนั้นยุติธรรม แต่ฉันคิดว่าการเปรียบเทียบปริมาณโดยตรงกับปริมาณนั้นไม่ยุติธรรมเพราะโดยปกติจะมีพื้นที่ว่างเปล่าเมื่อบรรจุวัตถุทรงกลม พื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยทรงลูกบาศก์ที่มีเซลล์ AA นั้นประมาณ 10.5 ซม. 3 คูณด้วย PI / 4 เพื่อรับปริมาตรกระบอกและเราเข้าใกล้ 8.1cm3 ในตารางของคุณ

ด้วยแบตเตอรี่ PP3 9V คุณจะต้องจ่ายให้กับเซลล์ 1.5V 6 เซลล์เล็ก ๆ (เล็กกว่า AAA) ที่ให้มาในแพ็คเกจที่สะดวก มันเป็นบรรจุภัณฑ์ที่ "ไม่จำเป็น" ที่เพิ่มน้ำหนักและจำนวนมากเป็นพิเศษ แอปพลิเคชันที่ใช้แบตเตอรี่เหล่านี้มีขนาดเล็กพอที่ค่าใช้จ่ายสำหรับบรรจุภัณฑ์นี้มักจะไม่ได้รับรู้

หากผู้ผลิตอุปกรณ์ (โดยปกติผู้ขายสินค้าของเขา "ไม่รวมแบตเตอรี่") กำลังเลือกระหว่างการใช้เซลล์ 2xAA บวกตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าหรือเซลล์ 1xPP3 เขาจะต้องพิจารณาไม่เพียง แต่ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของตัวแปลง แต่ยังรวมถึงตัวเชื่อมต่อแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ PP3 มีขั้วต่อชั้นวางที่เรียบร้อยมากซึ่งคลิปที่ปลายด้านหนึ่งในขณะที่เซลล์แต่ละเซลล์จำเป็นต้องมีที่ใส่แบตเตอรี่ที่เหมาะสมซึ่งรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์เพื่อจับแบตเตอรี่ที่ปลายทั้งสอง เนื่องจากผู้บริโภคไม่ค่อยคำนึงถึงค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่เมื่อซื้ออุปกรณ์ซึ่งทำให้ผู้ผลิตสองเหตุผลต้องเลือกซื้อ PP3

เพิ่มหน่วยงานกำกับดูแล (และวิศวกรในการออกแบบ) ไม่เคยมีราคาถูกหรือเล็ก ดังนั้นจึงมีอุปกรณ์มากมายในตลาดที่ใช้ราง 9v แบบไม่มีการควบคุมหรือตัวควบคุมเชิงเส้น ตัวอย่างการเตือนควันและมัลติมิเตอร์คือการออกแบบใหม่จะต้องใช้เงินและจะไม่ลดค่าใช้จ่าย BOM หรือเพิ่มการทำงานของตลาด

(ตอนนี้สัญญาณเตือนควันที่ชาร์จซูเปอร์คาปาซิเตอร์โดยใช้การปล่อยอัลฟาจากแหล่งกำเนิดและไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่จะได้เปรียบทางการตลาด - ไม่แน่ใจว่ากฎหมายของฟิสิกส์อนุญาต ... )