Меняем три батарейки на одну

Наконец надоело искать батарейки и аккумуляторы формата ААА и АА для многочисленных случайно используемых электронных поделок: детская электронная азбука и говорящий зоопарк на стене для дочки, музыкальные погремушки для сына и пр. Эти устройства, как правило, потребляют малый ток, но требуют использование элементов ААА в кол-ве до 3 штук на каждое. А продают их спекулянты магазины в упаковке по 2 или 4 штуки.

Берем для эксперимента подсветку для «третьей руки» (штатив для плат с линзой и подсветкой ZD-10M).

image

Эти два светодиода требую три элемента ААА.

image

Итак, я желаю использовать только одну батарейку.
Попробуем применить следующее достижение буржуйской инженерной мысли:

image

Эта маленькая плата размером 1 кв.см преобразователь напряжения NCP 1402 со следующими характеристиками:
Vin 0.8… 5V
Vout 5V (±2.5%)
I out max 200 mA

Надо отдать должное нато'вцам — когда они не сеют демократию и толерантность у них получаются замечательные вещи. Особенность этой платки — сверхнизкое входное напряжение: заявлено 0.8 вольта. Обычно подобные преобразователи требуют минимум в два раза больше.
Схема подключения элементарная. Контакты на платке аккуратно подписаны.
На контакт Vin подаем плюс с контакта тумблера (который подключен к + батареи). Контакт Vout подаем на светодиоды. Землю соединяем с минусом батареи.

Получается примерно так:

image

image

Для платы преобразователя нашлось достаточно места под тумблером включения (слева).
Также контакт минуса батарейки (с пружинкой) был перемещен, чтобы обеспечить контакт с теперь единственной батарейкой ААА (справа).
Собираем. Проверяем.

image

Все работает. Светодиоды светят.

Результат.
0) С уменьшением количества батареек уменьшился общий вес устройства
1) Можно применять аккумуляторы 1.2 вольта вместо 1.5 без ухудшения характеристик устройства из-за пониженного питания
2) Когда устройство срочно понадобилось, то легче найти одну батарейку или зарядить один аккумулятор чем три.
3) Единственный источник питания используется более эффективно. В том смысле, что устройство продолжит работу даже если батарейка разрядится до 0.3 Вольт. Для старта преобразователя (включения устройства) нужно минимум 0.8 В.

Критика.
При использовании подобных решений нужно понимать следующие очевидные вещи:
0) Кэп говорит, что заряд одной батарейки умрет раньше чем три. Закон сохранения энергии никто не отменял. Считайте потребляемую мощность.
1) Что-то мощное с током потребления больше 200мА вряд ли получиться запитать. Т.е. всякие подвижные игрушки на моторчиках отпадают. Хотя есть преобразователи и помощнее, но у них габариты и входное напряжение побольше.
2) Есть некоторое превышение напряжения. Преобразователь выдает 5 Вольт, а три батарейки ААА 4.5 Вольта. Обычно это не существенно, но надо иметь ввиду.
3) Может «шуметь» (не акустически конечно). Т.к. преобразователь скорее всего использует высокочастотное преобразование напряжения, для чувствительных устройств возможно надо будет добавить конденсатор на выход.
4) Цена вопроса. Готовая платка преобразователь стоит около 5 баксов. Китайского аналога не удалось найти, но надеюсь товарищи коммунисты скоро освоют выпуск таких устройств и цена будет еще меньше. Хотя те же 150 рублей отдаешь за три-четыре хорошие одноразовые батарейки ААА. Но если собрать самому то себистоимость деталек около 50-70 рублей.
5) Рисковано использовать с аккумуляторами. Многие из современных аккумуляторов «не любят» разярд ниже фиксированного порога.

Подробности про преобразователь NCP 1402
Экспериментальный девайс.
Поделиться публикацией
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 64

  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      0
      Тут под устройством я имел ввиду не плату преобразователя (который может и стартанет), а потребителя питания, которому требуется минимум 4.5 вольта и которое (теоретически) преобразователь выдаст при очень сильном разряде на батарейке.
        +1
        Если эта линза стационарна, я бы предпочёл подключить её к блоку питания.
          +1
          Штатив был использован больше для проверки самой возможности использовать NCP1402 в таких применениях. Да и проводников на столе хватает, не всегда хочется увеличения их количества.
          Хотя конечно можно.
          +1
          А продают их спекулянты магазины в упаковке по 2 или 4 штуки.

          Недавно заметил, был этим несколько, так сказать, обескуражен. Пару лет назад ещё покупал нормально по одной, и сейчас одна понадобилась, нужны бывают очень редко (есть вероятность, что лишняя до следующей нужды уже либо состарится либо потеряется) (жаль, что всё меньше устройств идёт на стандартных батарейках — так было удобно поменять пальчиковые батарейки/аккумуляторы в плеере/фотике и юзать дальше). Обегал полрайона — везде только пачками по 4, минимум нашёл по 2. И не столько денег жаль, сколько вообще покупать несколько точно зная, что всем сверх одной прямая дорога в бездну…
            0
            Я давеча тоже был крайне удивлен.
            Мне по работе понадобился срочно кабельный тестер для UTP, я его еле нашел по каталогам, быстро побежал купил, и возвращаясь из магазина на работу решил по дороге открыть и посмотреть его источник питания. Как оказалось он работает на кроне.
            Я обошел около 15-ти магазинов (не вру, реально больше 10-ти), везде были АА, ААА, а крон не было НИГДЕ! Только потом увидел маленький киоск во дворах типа «Хозяюшка», там и нашел крону.

            А ведь раньше (Союз и немного после него) большинство приборов именно на кронах и работало.
              0
              Странно. У нас и сейчас на каждом углу россыпь крон. Китайского дерьма, правда, так что один мультиметр я уже перевел на питание от одной АА.
              0
              Я, когда пользовался mp3-плеером на батарейке (что к слову в разы удобнее) — закупался батарейками в секс-шопах, извините. У меня как раз по дороге до метро был (розовый кролик, вроде) — там продавали по одной.
              +5
              При использовании аккумуляторов в данном случае есть риск убить аккумуляторы слишком глубоким разрядом. У меня дети время от времени забывают выключать игрушки, и некоторые аккумуляторы таки приходится отправлять в помойку. Но если без преобразователя хорошо заметно, когда аккумулятор уже пора заряжать, то эта штука теоретически может высосать его до победного конца.
                0
                Я слышал, что переразряд вреден (и опасен) для LiPo LiFe и прочих литиевых аккамуляторов (которые 3.7 вольта).
                А вроде для остальных (1.2 В) вроде вреден как раз недоразряд :-)
                Может ошибаюсь и отсатл от жизни… надо поискать подробности…
                  +1
                  Литиевые аккумуляторы «умные» — у них свой контроллер, который следит за зарядом/разрядом. А вот «глупым» как раз и достанется по полной.
                    0
                    Не совсем. У них «ум» как раз _может_ быть приделан в отдельном контроллере.
                    А может и не быть.
                    В общем, обращаем внимание на ключевые тэги «PCB» и «protected»
                    0
                    Да, и это тоже верно, в том смысле, что обычные NiCd NiMh время от времени действительно надо разряжать почти до конца (на моём заряднике даже есть специальный режим «разряд»). Но если они сами по себе разрядятся слишком глубоко — скажем, полностью разряженный пробыл некоторое время вставленным в игрушку, или просто недельку полежал на полке и добил сам себя током саморазряда, то что-то там портится необратимо, и потом их проблематично зарядить. Я честно говоря, не вдавался в физику происходящих там процессов — это просто из личного опыта наблюдение.
                      0
                      Не совсем так.
                      У NiMH гораздо менее выражен «эффект памяти», поэтому «время от времени разряжать» их нет необходимости. Если взять LSD (low-self discharge) — то с ними вообще можно обращаться, как с обычными батарейками. В смысле — заряжать и разряжать, как попало.
                        0
                        NiCd есть смысл разряжать «до нуля», NiMH — не менее, чем до 0.8, сильнее не надо
                    +4
                    Для себя понял, что с учетом гигантского количества детских игрушек на батарейках проще раз в несколько месяцев покупать в Икее по паре пачек AA и ААА, по 10 штук в каждой.
                      0
                      В теории может оптовая закупка батареек проще чем спаять три провода.
                      На практике — три батарейки для трех игрушек — удобней чем 12 и позволяет уменьшить хлам квартире.
                        0
                        зато от 3 батареек игрушка работает в 3 раза дольше, а с 1 придется в 3 раза чаще менять батарейки…
                          0
                          Спасибо Кэп. Но про это уже написано — смотри пункт 0 в разделе критики.
                        0
                        79 и 89 рублей соответственно(Новосибирск, в других не знаю)
                          +2
                          На опыте убедился, что икеевские батарейки — жуткая дрянь. Фотоаппарат, например, работает от них от силы с десяток кадров (если без вспышки).
                            0
                            Лично у меня из такой пачки три батарейки банально протекли. Да, стоят мало, но контакты потом все пришлось чистить.
                            0
                            А как себя будут чувствовать аккумуляторы после разряда до 0,8В?
                              0
                              Хреново будут чувствовать. Подобные преобразователи полезны для работы от батарейки, которую они «высасывают досуха». А если используется аккумулятор, обязательно нужна схема контроля разряда, отключающая преобразователь при падении напряжения ниже допустимого. Кстати, в некоторых преобразователях такая схема есть.
                                +2
                                Кстати, можно прочитать так, что хотел я автора обидеть. Автор молодец. Но надо обязательно указать, что при использовании аккумуляторов нужно быть осторожным! Надеюсь добавит в UPD для полноты картины.
                                +1
                                Тут мнения экспертов расходятся.
                                Часть считает, что никелиевые аккумуляторы должны храниться разряженными, а НАСА свои хранит вообще разряженными в ноль и с закорочёнными выводами (никель-кадмий). С этой точки зрения всё в порядке.
                                Но есть и другая часть, которая считает, что от переразряда никель дохнет, поэтому так делать нельзя.

                                … ага, почитал немного. Судя по всему, переразряжать никель-металлгидрид сильно нельзя. Никель-кадмий в принципе, можно, но пишут, что при _регулярных_ переразрядах ниже 0,8 у него унутре накапливается водород (если акк герметичный). Так что тоже не надо эксплуатировать в таком режиме. А вот хранить никель-кадмий можно в разряженном состоянии. А Ni-MH — нельзя — только в заряженном. Так что все правы :), а я, благодаря вашему вопросу и проведённому заново исследованию, узнал нового и поменял мнение :).

                                С литиевыми нельзя переразряжать совершенно точно. Они от этого могут самовоспламениться (некоторые типы). Но там, как правило, схемка для предотврацения саморазряда встроенна в акк. Что, впрочем, не мешает банке переразрядиться за счёт саморазряда за долгое время. Поэтому старый/неиспользуемый литий лучше утилизировать. Или регулярно контролировать с дозарядом.
                                  +1
                                  Все верно, никель-кадмий можно (и нужно) глубоко разряжать. Но пальчиковых NiCd аккумуляторов я уже давно в бытовой технике не встречаю, только NiMH. А для них переразряд вреден.
                                    0
                                    Бывают. Но для особых условий (у NiCD меньше внутреннее сопротивление, и, соответственно, больше токоотдача. + они могут работать на морозе). Соответственно там, где это актуально — по-прежнему ставят кадмиевые банки. И в продаже они есть, только не на каждом углу (как-никак «тяжёлые» металлы)
                                      0
                                      Большие NiCd банки — сколько угодно. Взять хотя бы шуруповерты и прочий инструмент. Но я имел в виду имено маленькие, AA и AAA.
                                        0
                                        Маленькие — тоже. Только не в киосках и сетевых гипермаркетах — а в более специфических магазинах.
                                        Вот, например: радиомагазчик в шаговой доступности от моего места жительства.
                                  0
                                  Думаю, если хорошие аккумуляторы — то это не большая проблема.
                                  По крайней мере при измерении уровня заряда из «высасывают» до 0,9в. током в 0,2С.

                                  Тут вроде ток может получиться существенно больше (если взять 200мА при 5В — то при 1В это уже будет 1А, а учитывая ещё меньшее напряжение и не 100% КПД — там вполне может быть около 1,5А).
                                  При таком токе 0,8В на аккумуляторе, учитывая его собственное внутреннее сопротивление («проседание» под нагрузкой) как раз примерно соответствует 0,9В в нормальных условиях. Скорее всего преобразователь и проектировали в расчёте на аккумулятор.
                                    +1
                                    Нет. Он работает при входном напряжении от 0.3В. Просто при менее чем 0.8В его не удастся запустить (не хватает напряжения для открывания транзисторов, а вот если он уже запустился, то питается от собственного выходного).
                                    Так что если девайс включается ненадолго — то при 0.8В на банке (причем без нагрузки — в момент запуска от аккумулятора потребление еще невелико) работать перестанет. Но если забыть выключить или не выключать вообще (есть и такие устройства) — высосет до нуля.
                                      0
                                      А если добавить последовательно кремниевый диод?
                                      По идее он как раз должен поднять отсечку в безопасный для аккумулятора диапазон.
                                        0
                                        А заодно повысит напряжение запуска до 1.3-1.5В и будет впустую рассеивать около трети заряда батарейки.
                                        В таких применениях обычно или не применяют аккумуляторы, или ставят схему отключения при разряде аккума.
                                  0
                                  Кстати, интересно, а какой порог имеет эффективность применения при снижении тока нагрузки? Ну, например, использовать данный преобразователь в пультах управления бытовыми устройствами думаю не целесообразно, т.к. преобразователь будет работать в холостую и высасывать батарею больше, чем сам пульт.
                                    0
                                    Datasheet говорит вполне определенно: КПД начинает падать при токе нагрузки меньше 20 мА. Хотя сам преобразователь потребляет порядка 15 мкА.

                                    Для слаботочной нагрузки лучше применять преобразователи на переключаемых конденсаторах (зарядовые насосы), например, такие.
                                      0
                                      Спасибо за ссылку про такие не чипы не слышал раньше. Жаль у них минимальное входное 1.8 Вольта, одной батарейки им мало.
                                        0
                                        Я только в качестве примера привел. Наверняка есть и на нужное вам напряжение. Гуглить по словам «charge pump step-up (это повышающий; step-down — понижающий) converter».
                                    +1
                                    Три обычных батарейки по 1.2-1.5В заменяются одним литиевым элементом 3.7-4.2В.
                                    /thread
                                      0
                                      Вроде как без NCP1402 будет напряжение меньше 4 вольт.
                                      Ну или пример в студию.
                                        0
                                        В детскую игрушку — я бы не стал.
                                        Особенно если дети — шилопопы и экспериментаторы.
                                        (не очень хочется проверять, что будет, если они вытащат этот литий и замкнут, например).

                                        ЗЫ: вот LiFePo4 — в принципе, можно. Но у них напряжение поменьше.
                                          0
                                          У аккумуляторов в металлическом корпусе и с PCB две защиты от внешнего КЗ — электронная и механическая (что-то вроде предохранителя прямо в банке). Вот LiPo в мягком корпусе можно легко проткнуть и получить внутреннее КЗ со всеми вытекающими.
                                          Хотя китайский литий и в металле, несмотря на все защиты, благополучно взрывается.
                                          Ну и никелевые тоже КЗ не особо одобряют. Внутреннее сопротивление у них низкое (особенно у NiCd) и при КЗ аккумулятор или нагреется, или нагреет замыкатель (я один раз обжегся, случайно коротнув тонкой проволочкой, она разогрелась до 300-500 градусов практически мгновенно).
                                            0
                                            Я имел в виду LiFePo4 — литий-железофосфатные аккумуляторы, а не LiPo (литий-полимерные). Буквы похожи, но это совершенно иная химия :).
                                            Железофосфатные обладают меньшей ёмкостью и напряжением (типично — 3,2в) — но при этом они гораздо более безопасны и не требуют особой защиты (посмотрите — в продаже есть LiFePo4 батареи для упсов и прочей техники взамен запечатанных свинцово-кислотных. Они рассчитаны на те же условия и не требуют никаких специальных схем защиты).

                                            Что касается самой защиты: PCB — это опция. Её может не быть изначально; либо любознательный отпрыск её достаточно легко сковырнёт, покуда приделывается она к банке снаружи и не рассчитана на детский вандализм.
                                            Внутренняя защита — не от КЗ, а от повышения давления. Типа мембраны. От разгерметизации спецэффектов может избавить только если это самое повышение давления вызвано тем же КЗ (если, например, там химия пошла «в разнос» от переразряда — прерывание не спасёт).

                                            В отличие от всех этих оговорок классические «пальчики» и «мизинчики» (из Икеи, например) гораздо безопаснее. И ток КЗ у них не такой, чтобы мгновенно разогреть докрасна случайную проволочку. Если ребёнок проявит любопытство и такую расковыряет — ну, перепачкается марганцевой пастой, отмоется и любопытство будет удовлетворённым. Конечно, тоже далеко не полезная химия, однако же по сравнению с возможными последствиями от влезания в LiIon или LiPo — совершенно безобидна.
                                              0
                                              Ну основная-то часть твоего коммента про Li-Po/Li-Ion, про LiFePO4 только постскриптум. Так что я про них и писал.
                                              От разгерметизации спецэффектов может избавить только если это самое повышение давления вызвано тем же КЗ

                                              Ну я про КЗ и говорил, вообще-то.
                                              Про пальчики — я говорил не про одноразовые батарейки, а про никелевые аккумуляторы. NiCd легко выдает такой ток. Коротнул я его, ЕМНИП, жилкой от телефонной лапши. Да и содержимое у него не особо полезное.
                                              А батарейки я и сам расковыривал в свое время — угольные стержни добывал.
                                        0
                                        черт, дома порядка трех десятков акк AA и десяток ААА и этого не хватает.
                                        надо думать о беспроводной сети питания и приемнике в формфакторе АА/ААА…
                                          0
                                          Забавно. На данный момент пост плюсанули 44 раза, а в избранное добавили в два раза больше 89.
                                            +1
                                            В избранное могут добавлять любые пользователи, а для плюсования надо карму, и достаточно большую.
                                              0
                                              Спасибо.
                                              Теперь понятно.
                                              Тогда жаль что хабра не считает добавление в избранное как плюс (или хотя бы часть оного) в рейтинг топика или карму автора.
                                            0
                                            проще… зарядить один аккумулятор чем три

                                            С этим не согласен. Все зарядки аккумуляторов, которые я видел, требуют четного количества батареек.
                                            А с учетом того что одна батарейка будет садиться в три раза быстрее (±) чем три, то стоит ли оно того? Другое дело что такую штуку можно использовать не меняя количества батареек, для более долгой их службы, но аккумуляторы все же жалко так садить.
                                              0
                                              Ну данное решение позволяет использовать и две батарейки или аккумулятора. Преобразователю все равно — главное чтобы на входе был меьше 5 вольт.
                                                0
                                                Но название то статьи — «Меняем три батарейки на одну». Тут скорее тогда подошло бы — «Эффективно используем батарейки» или что то в этом духе тогда.
                                              0
                                              Цена вопроса. Преобразователь стоит около 5 баксов.

                                              Вообще, сама МС стоит около 15р (по ценам Промэлектроники, где-то возможно и того дешевле), остальные детали в сумме тоже где-то рублей на 15, так что если изготовление печаток (причем довольно несложных) под SMD не пугает — можно сэкономить. Кроме того, есть и другие аналогичные микросхемы — NCP1400, NCP1450, MCP1640, TPS61040/41 и многие другие.
                                                0
                                                Вот так можно обойтись без 5 баксов. Да, надо спаять пару проводков. Ну их так и так паять придется. Довольно баянистая вещь.
                                                  0
                                                  Мотать катушки и подбирать ферриты лучше, быстрее и компактней? Баян?
                                                  Идите, юноша, переводите еще что-нибудь чужое раз ничего другого кроме тролинга не умеете…
                                                    0
                                                    Если есть где взять кольцо, то да, быстрее. Нет, не компактнее (а кто говорил про компактность?). Да, баян. В некоторых статьях, где делают такие преобразователи на блокинг-генераторе, говорится о нагрузочной способности порядка 30 мА. Да, это не много. Однако есть уйма ситуаций, когда этого достаточно.
                                                    Спасибо за крайне конструктивную критику по поводу перевода. Может быть когда-то дорасту и до Ваших высот. С уважением, юноша.
                                                      –1
                                                      Владимир, вы перепутали теплое с мягким.
                                                      В этом посте никто не строит преобразователь из подручного мусора.
                                                      В этой статье описание практического примера ПРИМЕНЕНИЯ современного готового преобразователя.

                                                      Ваш коммент подобен тому как если бы на статью о комфорте путешествии на новой бмв из пункта а в пункт б, какой-нибудь пациент написал: Да это баян, я по этому маршруту ездил на велосипеде орленок еще 20 лет назад, и совсем бесплатно.
                                                    +1
                                                    Эта схема не отличается ни КПД, ни параметрами. Ее с трудом хватает питать один светодиод (3В 20мА), какая-либо стабилизация в принципе отсутствует.
                                                      0
                                                      Это да, соогласен, стабилизации нет. Но на светодиод-два точно хватает. А в качестве регулирующего элементо можно использовать переменный резистор.
                                                      Я понимаю, что это совсем не замена сабжу. Просто вспомнил, вдруг кому-то пригодится. Для многих ситуаций достаточно.
                                                    0
                                                    Пару вопросов:
                                                    1) Есть ли преобразователи до 3В?
                                                    2) Имеет ли смысл использовать преобразователи в ПДУ?
                                                      0
                                                      1) В описанной платке впаян NCP1402SN50T1, для трех вольт нужна такая же но с чипом NCP1402SN30T1.
                                                      В каталоге продавца я такого к сожалению не вижу.

                                                      Для специалистов вот спецификация на чип преобразователя
                                                      www.pololu.com/file/0J167/NCP1402-D.pdf

                                                      На странице 18 заявлено наличие чипов NCP1402SN30T1 с выходным напряжением 3 вольта.
                                                      Кстати в этой же PDFке есть схема и разводка платы.

                                                      2) Про пульт.
                                                      Если бы был такой преобразователь я бы попробовал с помощью него заменить две батарейки пульта на одну. Понятно, что умрет раньше, но может компенсируется тем что батарейка будет высосана до 0.8 вольта. Кстати если оставить две батарейки но добавить трехвольтовый преобразователь в теории пульт будет работать до разряда батареек до 0.4 вольта — т.е. увеличить время работы пульта.
                                                        0
                                                        Имеет ли смысл использовать преобразователи в ПДУ?

                                                        Врядли. Во первых, в пульте батарейки работают годами. Проще один раз купить пару батареек и забыть про пульт на несколько лет, чем дорабатывать.
                                                        Во вторых — у преобразователя есть свой собственный ток потребления, и в случае пульта он может оказаться выше, чем ток потребления самого пульта. Тогда большая часть заряда батарейки впустую израсходуется преобразователем.
                                                          0
                                                          Да, скорее вы правы.
                                                          Я забыл про ток потребления самого преобразователя.
                                                          Вроде заявлено 30 мкA.
                                                          Наверно оно разрядит пульт в пассиве быстрее.
                                                        0
                                                        Цена деталей — 63 рубля, не считая печатной платы и труда для сборки :)
                                                          0
                                                          Да примерно так. Я в элитане за 13 рублей брал пятивольтовый NCP1402 (трехвольтовый вообще около 8 руб), индуктивность подороже — остальное мелочь.

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое