Реклама
Реклама
Реклама

Pololu - Понимание емкости аккумулятора: ах не А

Я использовал батарейные держатели для восьми щелочных элементов «С» на своем роботе, не найдя 12В, 1А батарею.

Мои самые ранние проекты в области электроники и мой первый робот работали на обычных щелочных батареях, и я не думал о токе или емкости этих батарей. Батареи были заметно помечены как «1,5 В», и я был рад, насколько я понимаю, что, если положить четыре батарейки в держатель, я получил 6 вольт; когда двигатели замедлились, пришло время для новых батарей. Когда я начал проектировать своего второго робота, я нашел несколько двигателей 12 В, 1 А (что может означать «двигатель на 1 А» - это тема для другого поста) и быстро потратил много часов, таская родителей и учителей в магазин Radio Shack и в магазин автозапчастей. для батареи 12 В, 1 А. Никто не понимал, что батареи были маркированы емкостью, а не током, и, поскольку самые маленькие 12-вольтовые батареи для мотоциклов и системы сигнализации были 3Ач или 4Ач, я пошел домой с пустыми руками. В итоге я использовал щелочи. Очевидно, как только емкость аккумулятора не была у меня на лице, я забыл о своей обеспокоенности тем, что они будут слишком сильно влиять на мои моторы.

Я сделал много распространенных ошибок при выборе батареи:

  • Не понимая, что моя схема будет потреблять любой ток от батареи, в отличие от батареи, которая подает определенное количество тока в цепь.
  • Думая, что мои моторы потребляют фиксированное количество тока.
  • Непонятный ток и мощность.
  • Игнорирование «ч» в «ах»
  • Забыть о собственности, такой как вместимость, как только это не было в моем лице.

Первые два пункта достаточно сложны, чтобы дальнейшая разработка заслуживала их собственных постов; сегодня я хочу сосредоточиться на некоторых технических деталях, касающихся емкости и тока батареи, и коснуться небрежного отношения, которое приводит к двум последним ошибкам.

Аккумулятор накапливает энергию; «емкость» - это количество энергии, которое она может хранить. Энергия измеряется в джоулях, сокращенно J, но она также может быть выражена в различных единицах, таких как ватт-часы, сокращенно Wh (для больших количеств, таких как использование электричества в жилых помещениях, используются киловатт-часы (кВтч); тысяч в.ч.) Это похоже на то, как можно измерить площадь в акрах или в квадратных милях: есть единицы измерения специально для этой области, например, акры, но вы также можете получить меру площади, умножив длину на длину, чтобы получить мили-мили, или менее неловкие квадратные мили. (Дефис, наложенный английской грамматикой, не помогает, так как дефис выглядит как знак минус, когда мы фактически умножаем единицы.) Ватты и ватт-часы, как правило, являются хорошими единицами для электроники, поскольку они легко связаны с напряжением и током и Так как типичные батареи, которые вы можете держать в руке, будут иметь мощность в несколько десятков ватт-часов.

В случае типичной батареи, где мы можем принять постоянное напряжение, мы можем заменить ватты на вольт, умноженные на амперы. 12-вольтная батарея емкостью 1 ампер-час (сокращенно Ач) и 6-вольтная батарея емкостью 2 Ач каждый хранят 12 Втч, но напряжение обычно является критическим параметром для батареи, и после выбора напряжения можно указать емкость. по рейтингу ампер-час. Ценность использования ампер-часа заключается в том, что в нем четко указывается наше умножение скорости, ампер и времени на час: батарея, рассчитанная на один ампер-час, может обеспечивать ток одного ампер-сигнала в течение примерно одного часа, два ампер для около получаса или 0,1 А в течение примерно десяти часов. Я говорю «о», потому что точная емкость будет зависеть от текущей.

Ток и емкость аккумулятора - это скорость и радиус действия автомобиля. Если ваш автомобиль имеет пробег около 300 миль, вы можете проехать 30 миль в час в течение десяти часов или 60 миль в час в течение пяти часов. Ваша скорость будет ухудшаться со скоростью, поэтому к тому времени, когда вы преодолеете 60 миль в час, у вас может закончиться бензин только через четыре часа, для диапазона 240 миль. Возвращаясь к поиску батареи, поиск батареи на 1 ампер походил на поиск автомобиля со скоростью 60 миль: 60 миль - это даже не скорость, и даже если бы я пересмотрел свой поиск до машины, которая могла бы ехать 60 миль в час, это все еще не будет полезной спецификации для поиска. Большинство батарей в масштабе, на который я смотрел, может выдавать один усилитель, точно так же как большинство автомобилей может проехать шестьдесят миль в час. Максимальный доступный ток, такой как максимальная скорость автомобиля, может быть более разумной спецификацией для поиска, хотя предоставление таких спецификаций может нервировать соответствующих производителей.

Однако разумно учитывать максимальный ток, который батарея может безопасно доставить. Это значение будет зависеть от всех видов вещей, включая химический состав батареи, но максимальная скорость разряда почти всегда зависит от емкости. Это означает, что с учетом конкретной технологии батарея с удвоенной емкостью может выдавать удвоенный максимальный ток. Батареи часто указываются с разрядной скоростью в терминах C, где C - емкость батареи, деленная на часы. Например, для батареи на 2 Ач, С составляет 2 А. Если максимальная скорость разряда батареи составляет 10 С, максимальный ток составляет 20 А. Следует помнить, что скорость разряда 10C означает срок службы батареи менее 1/10 часа, а при потере емкости, которую обычно вызывает высокая скорость разряда, срок службы батареи составит менее пяти минут.

Как я уже пытался вспомнить, что произошло с моим неудачным поиском батареи, я был поражен тем, насколько я проигнорировал «h» в спецификации «Ah», и легкостью, с которой я забыл о своей критической «1-амперной батарее» требование, когда я вернулся к щелочным батареям. К сожалению, такой вид небрежности или небрежности является обычным явлением, особенно для новичков, которые могут быть уже перегружены всей информацией, которую им нужно отсортировать, и у которых еще не было опыта потери времени и разрушения оборудования из-за невнимательности к деталям. У меня нет какого-то конкретного решения этой проблемы, кроме напоминания о том, что нужно обратить внимание и подумать о том, как все должно работать, прежде чем просто подключать вещи. Быть в поисках противоречий; видя «Ах» там, где вы ожидаете «А», определенно должно быть очень неловко и привести вас к переоценке ваших ожиданий.

Я заверну эту статью некоторыми примерами емкости аккумулятора.

Я заверну эту статью некоторыми примерами емкости аккумулятора

Батарейки АА.

  • Типичная щелочная или никель-металлогидридная батарея стандартного размера «АА» имеет от 2000 до 3000 мАч (или от 2 до 3 Ач). При напряжении элемента от 1,2 до 1,5 В это соответствует от 2 до 4 Втч на элемент. Когда несколько элементов используются последовательно, как при использовании держателя батареи или большинства готовых батарейных блоков, напряжение возрастает, но емкость в ампер-часах остается неизменной: 8-элементный никель-металлогидридный блок, изготовленный из элементов АА, будет имеют номинальное напряжение 9,6 В и емкость 2500 мАч. Емкость может варьироваться в зависимости от качества батарей. Для более крупных ячеек, таких как размер C и D, емкость должна увеличиваться примерно пропорционально объему, но некоторые дешевые устройства (они обычно легкие) могут иметь такую ​​же емкость, что и меньшие ячейки. Щелочные элементы имеют более выраженное падение емкости при увеличении тока, потребляемого из них, поэтому для приложений, требующих тока в несколько сотен мА или более, элементы NiMH такого же размера могут работать значительно дольше. Для слаботочных приложений, которые должны работать в течение нескольких месяцев, щелочные батареи могут работать намного дольше, потому что элементы NiMH могут саморазряжаться в течение нескольких месяцев.

Батарея 9В.

  • Щелочные батареи на 9 В могут быть удобны для их высокого напряжения в небольшом размере, но плотность энергии (ватт-часы на данный объем или вес) такая же, как у других батарей с таким же химическим составом, что означает, что емкость в ампер-часах мала , Примерно того же размера, что и элемент AA, вы получаете в шесть раз больше напряжения, поэтому вы также получаете примерно в шесть раз меньше номинального значения Ач или около 500 мАч. С учетом высоких потерь, связанных с разрядкой менее чем за несколько часов, батареи 9 В нецелесообразны для большинства двигателей и, следовательно, для большинства роботов.

Аккумуляторы для монет или кнопок.

  • Батарейки типа «монета» или «пуговица» различаются по размеру и химическому составу, но обычно вы можете ожидать от 1,5 до 3 вольт при количестве от нескольких десятков до нескольких сотен мАч.

12 В, 8 Ач герметичный свинцово-кислотный аккумулятор.

  • Свинцово-кислотные аккумуляторы популярны для крупных проектов, поскольку они обычно являются наиболее дешевым вариантом и широко доступны. Герметичные свинцово-кислотные или гелевые аккумуляторы доступны в версиях 6 В и 12 В (другие кратны 2), при этом версии 12 В весят около фунта в ампер-час. Автомобильные аккумуляторы 12 В сохраняют несколько десятков ампер-часов, а их вес - несколько десятков фунтов.

11,1 В, 1800 мАч Li-Po аккумулятор.

  • Перезаряжаемые литиевые батареи имеют удвоенную плотность энергии щелочных и никель-металлогидридных батарей по объему и даже улучшают вес. Эти новые батареи гораздо менее стандартизированы с точки зрения размера и формы батарей, но, поскольку они обычно предназначены для приложений, в которых важны емкость или максимальный срок службы батарей, эти батареи обычно имеют маркировку напряжения и емкости.