تغذیه آردوینو با باتری (راهنمای جامع انتخاب باتری برای آردوینو)

برخی از پروژه ها قابل حمل هستند یا برای کار از راه دور طراحی شده اند. با توجه به آن، ما به منبع تغذیه ای نیاز داریم که قابل حمل باشد و بتوان آن را برای مدتی بدون مراقبت رها کرد. یکی از راه های انجام این کار استفاده از باتری است.

در این مقاله، ما در مورد پروژه های آردوینو که با باتری کنترل میشوند و انتخاب باتری مناسب صحبت خواهیم کرد.

هنگام طراحی یک پروژه آردوینو با باتری، همیشه از کوچکترین آردوینو ممکن استفاده کنید. به عنوان مثال، آردوینو نانو انرژی کمتری نسبت به آردوینو UNO مصرف میکند و آردوینو پرو مینی نیز کمتر از نانو مصرف میکند. همیشه سعی کنید برای پروژه تان کوچک ترین آردوینو ای را انتخاب کنید که نیاز های پروژه شما را بر آورده میکند.

اندازه باتری متناسب با نیاز شما

راه‌های زیادی برای تامین انرژی یک پروژه آردوینو وجود دارد، اما انتخاب باتری می‌تواند پروژه خوبی را ایجاد یا خراب کند. یکی از اولین تصمیماتی که باید گرفته شود، انتخاب بین باتری اولیه یا ثانویه است.

باتری های اولیه رایج ترین نوع باتری هستند و بیش از صد سال است که وجود دارند. این باتری ها غیر قابل شارژ، در اندازه معمولی و تقریباً در هر محیطی قابل اعتماد هستند. این دستگاه در اندازه های استاندارد از AAA تا D موجود هستند و ولتاژ ثابت 1.5 ولت را برای تغذیه دستگاه ارائه می دهد. باتری 9 ولتی نیز به عنوان باتری اصلی در نظر گرفته می شود و در واقع از سلول های کوچک 1.5 ولتی تشکیل شده است. باتری‌های اولیه برای دستگاه‌های قابل حملی که در مکان‌های دور نیستند و به انرژی زیادی نیاز ندارند، مناسب هستند.

از سوی دیگر، باتری‌های ثانویه در پیکربندی‌ها و اندازه‌های مختلف عرضه می‌شوند. آنها قابل شارژ، قابل اعتماد و معمولاً گرانتر از باتری های اولیه هستند. بسته به باتری خاص، برخی از آنها نیاز به کنترل خاص و دستگاه های شارژ منحصر به فرد دارند. در صورت استفاده نادرست، ممکن است آتش بگیرند یا حتی منفجر شوند.

رتبه باتری باید تخمینی از مدت زمان کارکرد مدار را به شما بدهد. به عنوان مثال، اگر مدار شما به طور مداوم 35 میلی آمپر می کشد، انتظار می رود باتری با رتبه 3400 میلی آمپر ساعت حدود 4 روز دوام بیاورد.

باتری های اولیه

روی کربن، باتری آلکالاین (قلیایی)، باتری 9 ولت و سکه ای انواع باتری های اولیه (غیر قابل شارژ) هستند که به احتمال زیاد در پروژه های آردوینو مورد استفاده قرار می گیرند. هر کدام دارای ویژگی های متفاوتی هستند که باید هنگام تصمیم گیری در مورد منبع تغذیه در نظر گرفته شوند.

باتری های کربن روی

باتری‌های روی کربن بیش از صد سال است که وجود دارند. هر سلول قادر به تامین 1.5 ولت است. آنها ارزان هستند، برای بارهای سبک طراحی شده اند و عمر نسبتاً طولانی دارند. باتری های کربن-روی ماندگاری طولانی دارند اما برای استفاده در دماهای بسیار پایین در نظر گرفته نشده اند و قابل شارژ نیستند.

هرگز نباید از آن با هر نوع سلول اولیه دیگری استفاده کنید. هنگامی که باتری های کربن-روی برای افزایش ولتاژ روی هم چیده می شوند، همه سلول ها باید از یک نوع باشند. باتری های کربن-روی Double-A (AA) دارای رتبه 400-900 میلی آمپر ساعت هستند. امروزه باتری‌های قلیایی جایگزین آن‌ها شده‌اند.

باتری آلکالاین

باتری های آلکالاین چگالی انرژی بالاتری دارند (میزان انرژی یک باتری) و ماندگاری طولانی تری نسبت به باتری های کربن روی دارند. بسته به بار اعمال شده، رتبه بندی از 3000 میلی آمپر ساعت با نرخ جریان کم تا 700 میلی آمپر ساعت برای بار سنگین متغیر است.

ولتاژ خروجی یک باتری آلکالاین با استفاده از باتری کاهش می یابد، بنابراین استفاده از آن به بار مورد نیاز بستگی دارد. این نوع باتری می تواند بارهای سبک را به راحتی تحمل کند، اما بارهای سنگین (1A) عمر مفید باتری را کاهش می دهد. باتری های آلکالاین Double-A (AA) می توانند تقریباً 700 میلی آمپر جریان را بدون گرم شدن بیش از حد باتری ارائه دهند. باتری های آلکالاین انتخاب خوبی برای کاربردهای کم بار هستند.

باتری 9 ولت

باتری های 9 ولتی که در همه جا حاضر هستند در یکی از دو دسته لیتیومی یا قلیایی قرار می گیرند. این یک باتری غیرقابل شارژ است که از سلول‌های کوچک‌تری تشکیل شده است که برای ایجاد یک منبع 9 ولتی روی هم قرار گرفته‌اند. یک باتری لیتیومی 9 ولتی با ظرفیت تقریبی 500 میلی آمپر ساعت که 25 میلی‌آمپر جریان را ارائه می‌کند، کمی بیش از 24 ساعت عمر می‌کند. هنگام تحویل جریان 1A، کمتر از 8 ساعت دوام می آورد. باتری های قلیایی 9 ولتی توانایی بسیار کمتری دارند.

هنگامی که باتری 9 ولتی به آردوینو متصل میشود، جریان از یک رگولاتور ولتاژ خطی عبور میکند که باعث میشود ولتاژ 9 به 5 کاهش داده شود. یعنی مقدار زیادی انرژی الکتریکی همین ابتدا هدر میرود. بهتر است شما 3 باتری AA را به ورودی 5 ولت آردوینو متصل کنید تا رگولاتور را دور بزنید و انرژی بیشتری داشته باشید.

باتری های سکه ای

باتری سکه ای یک باتری لیتیومی است که قابل شارژ نیست. این یک باتری کم توان در نظر گرفته می شود که می توان برای افزایش ولتاژ آن ها را روی هم قرار داد. به طور معمول، آن ها را در دستگاه های کنترل از راه دور، ریموت ماشین و … مشاهده میکنید. اما به دلیل طراحی منحصر به فرد آن، نگهدارنده مخصوص نیاز دارد. به همین دلیل، استفاده از آن تا حدودی فقط به مدارهای بسیار کوچک آردوینو محدود شده است.

باتری های ثانویه

باتری های ثانویه قابل شارژ هستند و در اندازه ها و پیکربندی های مختلف در دسترس هستند. باتری های ثانویه ای که به احتمال زیاد با سیستم های مبتنی بر آردوینو استفاده می شوند عبارتند از لیتیوم یون، لیتیوم پلیمر، نیکل متال هیدرید و باتری های سرب اسیدی.

باتری لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

نمونه های زیادی در شیمی لیتیوم یون وجود دارد. اما ما روی انواع لیتیوم پلیمر (LiPo) و لیتیوم یون (Li-ion) تمرکز خواهیم کرد زیرا آنها محبوب ترین هستند. جدول زیر یک مقایسه کوتاه اما مفید بین باتری لیتیوم پلیمر و لیتیوم یون است.

هر دو ولتاژ 3.7 تا 4.2 ولت را ارائه می دهند که به طور متوسط ​​3.7 ولت است.

هنگام شارژ باتری های لیتیومی، ولتاژ شارژ باید کمتر یا مساوی با ولتاژ باتری باشد. بیش از ولتاژ نامی سلول شارژ نکنید. مدار داخلی از این اتفاق جلوگیری می کند. جریان خروجی دستگاه خود را بدانید و هرگز بیش از آنچه که می تواند ارائه می کند از باتری جریانی دریافت نکنید. این نیز توسط مدار تعبیه شده در باتری لیتیوم یون کنترل می شود. هرگز سعی نکنید در دمای بالاتر از 122 درجه فارنهایت باتری را شارژ کنید.

شارژ کردن باتری های لیتیوم یونی و لیتیوم پلیمری نیاز به یک شارژ دارد که به طور خاص برای آنها طراحی شده است. شارژر نباید از 4.2 ولت بالاتر برود. اکثر شارژرهای لیتیوم یونی به شما این امکان را می دهند که از دستگاه در حین شارژ کردن آن با قرار دادن دکمه «OUT» برای تامین انرژی بار در حین شارژ باتری استفاده کنید.

همیشه به درجه “C” باتری توجه داشته باشید (C = رتبه آمپر ساعت / 1 ساعت). باتری با ظرفیت 1300 میلی آمپر ساعت با سرعت 1300 میلی آمپر به مدت 1 ساعت شارژ می شود. شارژ در دمای 0.5 درجه سانتیگراد 2 ساعت طول می کشد.

باتری نیکل متال هیدرید (NIMH)

باتری های نیکل متال هیدرید جایگزینی برای باتری های آلکالاین در نظر گرفته می شوند. آنها 1.25 ولت در هر سلول ارائه می دهند و قابل شارژ هستند اما مشکلات تخلیه دارند. علاوه بر این، به چرخه شارژ مجدد طولانی مدت نیاز دارد و وزن آن بیشتر از باتری های لیتیوم یونی است. اما آنها خطراتی را که لیتیوم یون ایجاد میکند ندارند.

باتری های NiMH را به عنوان باتری های قابل شارژ AAA، AA، C و D در نظر بگیرید که با ولتاژ 1.2 ولت کار می کنند. آنها تنها 1.2 ولت در هر سلول را فراهم می کنند، در حالی که لیتیوم یون / پلیمر هر کدام 3.7 ولت را ارائه می دهند.

باتری های سرب اسید

ما باتری‌ سرب اسیدی را برای آن دسته از برنامه‌های خاص که به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند و در مکان‌های دورافتاده هستند قرار داده ایم. جدا از این واقعیت که آنها بسیار حجیم هستند، به مدار شارژ با توان بالاتر نیز نیاز دارند.

پاور بانک بسازید

شما به راحتی می توانید پاوربانک خود را بسازید. پاوربانک سمت راست مجهز به 2 سلول لیتیوم یون 18850 می تواند ولتاژ 3.3 ولت یا 5 ولت را ارائه دهد. این دستگاه دارای یک شارژر یکپارچه است که امکان شارژ از پورت USB را فراهم می کند.

ممنون که خواندید و اگر در مورد چیزی سوالی دارید حتما نظر بدهید!