Pin. Tại sao nên sử dụng 9V?

Với tất cả các công nghệ hiện có với khả năng tăng điện áp hiệu quả khi sử dụng SMPS, tại sao chúng ta vẫn sử dụng pin 9V? Có một số lợi thế bí mật với họ mà tôi không biết?

Nếu bạn nhìn vào kích thước là tốt, 9V chỉ lớn và cồng kềnh và tôi đã thiết kế các dự án nơi tôi có thể sử dụng pin 2xAA và tăng điện áp, điều này sẽ giúp tôi có thời lượng pin dài hơn 9V. Và nó chiếm cùng một không gian.

Rất nhiều mạch ngày nay cũng cần điều tiết, và cách dễ nhất để làm điều đó với 9V là bộ điều chỉnh tuyến tính (thường là khoảng 5V) và tôi biết rằng đây không phải là trường hợp của mọi thiết kế, nhưng điều đó đúng là lãng phí năng lượng, và một lần nữa, việc tăng điện áp từ 1 hoặc 2 pin AA có thể sẽ giúp sản phẩm của bạn có thời hạn sử dụng tốt hơn.

Tôi đã thấy một so sánh giữa pin 9V và một số pin AA, nơi ai đó tìm thấy năng lượng có sẵn và kết thúc với dữ liệu này: LƯU Ý: Những kết quả này là từ pin Energizer kiềm

Vậy với tất cả dữ liệu này, tại sao pin 9V vẫn được sử dụng trong thiết kế? Có một số ứng dụng sẽ thuận lợi khi sử dụng chúng không? Hoặc thường là một ý tưởng tốt hơn chỉ để đi cho giải pháp AA hoặc AAA?

Đã có những lúc tôi cân nhắc sử dụng pin 9V cho một số dự án của mình nhưng dường như sau khi thực hiện các tính toán của tôi, họ không giữ được cũng như những người khác, vậy tôi có thiếu điều gì không?

Để tham khảo, bảng dữ liệu cho các pin được so sánh có ở đây: AA 9V

EDIT: Tôi không có ý định đây là một câu hỏi 'dựa trên ý kiến', thay vào đó, tôi dự định hỏi từ quan điểm thực tế, nếu có những lợi thế khi chọn 9V so với bất kỳ giải pháp nào khác (chẳng hạn như tăng pin AA) . Chỉ muốn làm điều đó rõ ràng!

Đầu tiên, một chiếc AA không phải là pin .. nó là một tế bào. Pin là "pin" của các tế bào, tức là nhiều hơn một tế bào. Một pin 9V chứa sáu tế bào 1,5V. Rip một cái và xem.

Về lý do tại sao chúng tôi vẫn sử dụng pin 9V, đó thực sự là một vấn đề của thiết kế. Điều thú vị về pin 9V là chúng cung cấp cho bạn dải điện áp hoạt động khá rộng trong suốt vòng đời của chúng mà không có điện áp quá cao. Họ cũng đi kèm trong một gói nhỏ gọn thực sự tốt đẹp có một clip khá có thể sử dụng.

Tôi sẽ không bao giờ khuyên bạn nên sử dụng một cái có bộ điều chỉnh tuyến tính để tạo ra 5V mặc dù trừ khi yêu cầu hiện tại về 5V đó là rất nhỏ. Tốt hơn là thiết kế mạch của bạn bằng cách sử dụng thành phần sẽ hoạt động trực tiếp ở 9V.

Nó cũng thực sự phụ thuộc vào bản chất của widget của bạn. Nếu bạn có cảm biến hoặc bộ chuyển đổi yêu cầu điện áp lớn hơn và nó hoạt động bằng pin, thì đơn giản hơn và thường rẻ hơn khi sử dụng pin 9V.

Người ta cũng phải xem xét sự phân nhánh của việc tăng điện áp thấp hơn. Bằng cách làm như vậy, bạn sẽ giới thiệu rất nhiều vấn đề mới, trong đó ít nhất là nhiễu điện từ mà bạn sẽ thêm vào và cần phải giải quyết. Hiệu quả cũng là một vấn đề.

Nhưng cuối cùng, có rất nhiều vấn đề quyết định để câu hỏi này thực sự đi vào hàng ngũ ý kiến.

Viên pin 9V dung lượng 400mAh sẽ kéo dài một năm với mức rút 40 hiện tại.

Bây giờ hãy xem xét một máy dò khói. Đó là mạch tương tự công suất thấp, nhiều khả năng là vẽ ít hơn con số 40 tuổi. Nếu bạn muốn cấp nguồn cho nó từ bộ chuyển đổi tăng tốc và AA, thì bạn cần một bộ chuyển đổi có dòng điện rất thấp.

Nhưng ... khi có lửa, bây giờ bạn cần khá nhiều năng lượng, và đủ volt, để lái loa Piezo. Những điện áp cần. 9V to hơn 3V.

Vì vậy, bộ chuyển đổi DC-DC hiện tại rất nhàn rỗi của bạn cũng cần phải xuất ra dòng điện cao nếu cần.

Bạn cũng cần có khả năng đo trạng thái điện tích chính xác trên các AA.

Tất cả điều này sẽ có giá cao hơn sự khác biệt giữa 9V và 2AA. Và hãy nhớ rằng, khách hàng trả tiền cho pin thay thế, không phải nhà sản xuất!

Mạch Boost có dòng điện hoạt động; một số năng lượng bị lãng phí chỉ đơn giản bằng cách có bộ chuyển đổi tăng. Họ cũng nhận được rất không hiệu quả ở chu kỳ nhiệm vụ thấp.

Vì vậy, nếu bạn có một mạch thường rút ra một dòng điện rất nhỏ nhưng đôi khi cần phải vẽ nhiều hơn, thật khó để giải quyết điều đó với một bộ chuyển đổi tăng cường duy nhất.

Người dùng chính của pin 9V là những thứ như thiết bị báo khói và đồng hồ vạn năng phù hợp chính xác với trường hợp sử dụng này: một số dòng điện thấp hoặc gần như mọi lúc. Nếu bạn mong đợi thời lượng pin sẽ ít hơn, giả sử, 3 năm với pin 9V thì đó có thể là một lựa chọn tồi.

Bạn có thể thấy điều này ở hầu hết mọi thứ có radio - đồ chơi, điều khiển từ xa, v.v. - sẽ sử dụng một vài loại AA hoặc Li có thể sạc lại.

Bộ chuyển đổi Boost không miễn phí, chúng có chi phí và không gian.

(Thiết kế cho phép đồng hồ treo tường giá rẻ để chạy ra một single pin AA là khá gọn gàng, và tôi muốn thấy một kỹ thuật đảo ngược tốt của nó.)

Đồng hồ vạn năng của tôi sử dụng pin 9V và có thể rút ra khoảng 10mA để hoạt động. Nó rất chính xác.

Nếu được cung cấp năng lượng bởi pin 3V, dòng điện trung bình sẽ là 40mA với hiệu suất 75%. Tuy nhiên, dòng điện tăng phải tăng lên 80mA, thông qua một cuộn cảm. Về cơ bản dấu vết, dây pin và cuộn cảm bây giờ hoạt động như một ăng ten phát năng lượng cho các thành phần nhạy cảm của tôi bên trong đồng hồ vạn năng của tôi.

Sau đó, các bài đọc của tôi sẽ nhảy xung quanh và tôi sẽ nguyền rủa và thề sẽ mua một đồng hồ chạy bằng pin 2 pin.

Tôi đã từng có một máy tính lập trình cũ được cung cấp bởi một loạt pin AA. Điều khó chịu về nó là nó sẽ dễ dàng khởi động lại nếu bạn lắc nó. Điều này không bao giờ xảy ra với đồng hồ vạn năng của tôi chạy từ pin 9V.

Ngoài ra, các thiết bị điện tử cần khoảng 5V thường được cung cấp năng lượng bởi pin 3xAA chứ không phải bởi pin 9V. Có thêm một vài volt sẽ đơn giản hóa rất nhiều thiết kế, đặc biệt là với các opamp cũ không thể cung cấp đầu ra từ đường sắt đến đường ray. Điều này ít xảy ra hơn hiện nay, khi hầu hết các bộ phận đều có phiên bản 3.3V.

Pin PP3 là tốt với nhiều chip mét, ví dụ. Trong nhiều trường hợp, tổng năng lượng trên mỗi đô la có thể không quan trọng lắm - nếu pin kéo dài trong một hoặc ba năm thì nó đủ tốt và họ có thể tiết kiệm một chút tiền bằng mạch điện. Một ví dụ khác là thời hạn sử dụng của pin dự phòng quan trọng hơn mật độ năng lượng.

Bạn sẽ thường thấy các tế bào nút được sử dụng, chứa ít năng lượng hơn và có thể đắt một cách ngoạn mục (hoặc khá rẻ) trong các ứng dụng mà tổng năng lượng tiêu thụ trong một thời lượng pin hợp lý không quá cao. Khi cần nhiều năng lượng hơn, các tế bào Li-ion có thể sạc lại phổ biến hơn.

Tôi không nghĩ rằng nhiều ứng dụng mới , ngay cả trong hàng tiêu dùng, sử dụng pin 9V - nhưng sẽ có những thiết bị cũ hơn (và thiết kế cũ hơn) trong nhiều thập kỷ tới.

Khi bạn cố gắng thiết kế thiết bị có độ ồn cực thấp, bộ điều chỉnh tuyến tính yên tĩnh trên pin 9V sẽ đánh bại hầu hết mọi bộ chuyển đổi DC-DC luôn có một số tiếng ồn chuyển đổi (ở đầu ra hoặc phát ra). Đó chắc chắn là quy tắc của bộ phận vật lý thiên văn của chúng tôi (phải thừa nhận rằng đó là một lập luận cũ có thể đã bị thực tế vượt qua).

Những người khác đã chỉ ra lợi thế (về dòng điện chờ) khi sử dụng 9V trong hệ thống có nhu cầu năng lượng thấp nhưng yêu cầu về thời lượng pin dài / công suất tức thời cao (ví dụ như báo cháy). Nhưng bạn đã đúng - nếu mật độ năng lượng là tiêu chí chính, PP9 cũ không phải là một lựa chọn tuyệt vời. Và đó là lý do tại sao bạn không nhìn thấy chúng trong nhiều đèn pin.

Cân nhắc lựa chọn pin có thể bao gồm xu hướng rò rỉ, khả năng hỗ trợ của sản phẩm, nhu cầu tối đa hiện tại và các vấn đề tái chế.

• Rò rỉ các tế bào AA: Trong rò rỉ pin thiết bị điện tử có thể là một vấn đề lớn trừ khi các tính năng thiết kế đặc biệt được tích hợp trong ngăn chứa pin để tránh ăn mòn. Than ôi, địa chỉ liên lạc vàng được mở rộng $ ive. Tôi không biết pin 9 volt có ít nhiều khả năng bị rò rỉ hay không, nhưng nếu bạn có thể tìm ra, điều đó có thể ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn của bạn đối với thiết bị phải không được giám sát trong nhiều năm. Tôi có một số thiết bị bị phá hủy do rò rỉ chất kiềm Duracell AA.
• Khả năng hỗ trợ: Có lẽ tại một thời điểm nào đó, pin 9 volt trong tương lai sẽ trở nên khả dụng như Kodachrom ngày nay. Trong trường hợp đó, bất kỳ thiết bị có thể yêu cầu thay thế. Đây có thể là một hoạt động tiếp thị, không phải là một quyết định kỹ thuật: những người tiếp thị của bạn có thể thích ý tưởng rằng sản phẩm sẽ trở nên vô dụng trong một vài năm và sẽ cần phải được thay thế.
• Nhu cầu hiện tại tối đa: Dòng điện và công suất tối đa được chi phối bởi Thevenin và Norton. Pin hoạt động như thể nó là một nguồn điện áp hoàn hảo nối tiếp với một điện trở. Điện áp và điện trở được thay đổi theo tình trạng bên trong của pin. Và công suất tối đa có sẵn là ở dòng tải giảm một nửa điện áp pin qua điện trở bên trong đó. Một số công việc trong phòng thí nghiệm có thể cần thiết để quyết định pin tốt nhất cho ứng dụng của bạn, tùy thuộc vào nhu cầu năng lượng cao nhất.
• Các vấn đề tái chế: Tất nhiên vì lý do môi trường $, tôi thích tái chế AA Duracells của mình bằng các phương tiện không chính thống để nạp lại và sử dụng lại chúng. Tôi thấy rằng AA Duracell được sạc lại đã trở lại điện áp đầy đủ, nhưng có điện trở trong cao hơn ngăn radio của tôi phát ở âm lượng tối đa. Các tế bào được sạc lại cũng có tuổi thọ ngắn hơn. Nhưng tôi nhận được nhiều giờ chơi hơn với âm lượng thấp hơn. Với pin 9 volt, bạn có thể chỉ có một tế bào chết trong số sáu tế bào, do đó, việc sạc lại để khôi phục pin có thể làm giảm năm pin còn lại bằng cách sạc quá mức. Một số thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sẽ được yêu cầu để xác định cách tốt nhất để đi. Và bất kể kết quả thí nghiệm của bạn là gì, một sự thay đổi trong nhà cung cấp pin hoặc quy trình sản xuất của nhà cung cấp có thể làm mất hiệu lực kết quả của bạn.

Vậy thì chúc may mắn. Trong kỹ thuật của họ có thể không phải là một câu trả lời đúng hay sai. Hầu hết các quyết định là một sự thỏa hiệp giữa các vấn đề cạnh tranh.

Một vài điểm không được giải quyết trong các câu trả lời khác:

So sánh trọng lượng của bạn là công bằng, nhưng tôi nghĩ so sánh khối lượng trực tiếp là không công bằng, bởi vì thường có một số không gian lãng phí khi đóng gói các vật thể tròn. Không gian bị chiếm bởi hình khối chứa một tế bào AA là khoảng 10,5cm3. Nhân số đó với PI / 4 để có thể tích hình trụ và chúng tôi tiến gần đến mức 8.1cm3 trong bảng của bạn.

Với pin PP3 9V, bạn đang trả tiền để có 6 tế bào 1,5V nhỏ (nhỏ hơn AAA) được cung cấp trong một gói tiện lợi. Đây là bao bì "không cần thiết" làm tăng thêm trọng lượng và số lượng lớn. Các ứng dụng sử dụng các pin này đủ nhỏ để chi phí cho bao bì này thường không được coi là có vấn đề.

Nếu một nhà sản xuất thiết bị (thường bán hàng hóa "không bao gồm pin") đang lựa chọn giữa việc sử dụng các tế bào 2xAA cộng với bộ chuyển đổi điện áp hoặc tế bào 1xPP3, anh ta phải xem xét không chỉ chi phí bổ sung của bộ chuyển đổi, mà còn cả đầu nối pin. Pin PP3 có đầu nối rất gọn gàng, kẹp ở một đầu, trong khi các tế bào riêng lẻ cần có bộ giữ pin thích hợp được tích hợp vào sản phẩm, để lấy pin ở cả hai đầu. Do người tiêu dùng hiếm khi cân nhắc chi phí pin khi mua thiết bị, điều đó mang lại cho nhà sản xuất hai lý do để sử dụng PP3.

Tăng cường các bộ điều chỉnh (và các kỹ sư để thiết kế chúng) không phải lúc nào cũng rẻ hay nhỏ. Do đó, có rất nhiều thiết bị trên thị trường sử dụng đường ray 9v không được kiểm soát hoặc bộ điều chỉnh tuyến tính. Báo động khói và đồng hồ vạn năng là một vài ví dụ - thiết kế lại sẽ tốn tiền và sẽ không làm giảm đáng kể chi phí BOM hoặc tăng chức năng thị trường.

(Bây giờ, thiết bị báo khói đã sạc lại siêu tụ điện sử dụng khí thải alpha từ nguồn và không bao giờ cần thay pin sẽ có lợi thế thị trường - không chắc liệu các định luật vật lý có cho phép ...)