Аккумулятор вместо 3 батареек ааа

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).

Эти два светодиода требую три элемента ААА.

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

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:

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.

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.

Посвящается очередному "клиенту", который надысь мне плакался в жилетку.

Вкратце — аккумулятор это перезаряжаемый источник энергии. В отличии от батареи, которая является одноразовой. Пост главным образом про бытовые аккумуляторы (типоразмера АА как самые популярные) и про целесообразность замены батареек на эти самые аккумуляторы. До кучи пройдусь по всем остальным типам.

Итак, самое популярное у нас это батарейки АА. Продаются в каждом магазине. Хорошие стоят по 50-60 руб/штука, дешманские идут по 10 руб/пучок. Это то, что продают в электричках со сроком годности до 2097 года.

Вариантов тут три — солевые (самые дешевые, емкость АА элемента в лучшем случае 1500 мАч, чаще 300-500). Бренды — GP из приличного, подделки в электричках. GP я сам брал, беру и буду брать. Хотя они и уступают алкалинкам по емкости, но цена/емкость у них лучше. Одна батарейка стоит 12-15 рублей, дает 1500 мАч если не наглеть с током потребления. Запомните эту цифру — 100 мАч/руб.

Читайте также:  Что такое microsoft toolkit

Алкалиновые, это уже приличные бренды Дюраселл, Энерджайзер. Тут цена 60-80 руб за элемент (выгодно брать десяток). Емкость 4-5 Ач. Эффективность 80-90 мАч/руб.

Третий вариант этого типоразмера — литий. Очень дорого, чуть более эффективно. 100-120 руб/элемент, емкость 7-8 Ач, эффективность 70-80 мАч/руб.

Замечание номер раз. Солевые батареи не любят больших токов разряда. Идеально для них — часы на стенке. Там они проработают 2-3 года и свою емкость отдадут на 110%. Да, именно 110%, ибо стандартные тесты показывают емкость чуть меньше при токе 0,1С (С = емкость). Часы жрут очень мало, отдаваемая емкость будет больше.

Алкалиновые батареи подходят для средних потребителей. Это фонарики, радио, плееры и прочее. Из моего зоопарка на них работают металлоискатели и GPS-навигатор. Хотя туда можно и солевые запихать. Если время работы прибора на батарейках превышает 8-10 часов — солевые пихать можно. Меньше — лучше алкалин.

Литиевые еще лучше в плане тока разряда. Они спокойно выдерживают мгновенные токи в 2-3С и продолжительный разряд током 1С. Это всякие детские игрушки, фотоаппараты. Да, да. При зарядке вспышки ток от батареи очень даже большой, батарейки это не любят. Поэтому для мыльницы лучше не жалеть, а покупать литий. Они смогут отдать всю емкость. Алкалин сдохнет отдав 50-60%. Солевые сдохнут сразу.

Про срок хранения. Он очень большой если это правильный бренд и соблюдены условия хранения. У меня на даче валяется фонарь, лет 10 назад я впихал туда 3 бочки типоразмера D от Дюраселла и забыл о проблеме. Фонарь работает до сих пор. Когда батарейки сядут я скорее выкину его не открывая. Если они вообще сядут. Хранение на морозе батарейки переносят свободно, летом в доме прохладно, так что самого страшного испытания — перегрева — батарейкам не достается. Поэтому и работают. Дешманские подделки из электричек как ни храни — они текут уже через полгода.

Альтернатива батарейкам — аккумуляторы NiCD (никель-кадмий) и NiMH (никель-металгидрид). Типичные значения емкости — 1500 мАч для кадмия и 2500 для МГ (для размера АА). Типовое напряжение 1,0 — 1,2 вольта, заряд только специальным зарядником. Существенная разница опять же в отдаваемом токе. NiCD мощнее. Гораздо мощнее. Правда таких токов в быту получить сложно, модельная сборка, к примеру, может выдать 50-100А не пискнув. По всем остальным показателям NiMH лучше. Выше емкость, нет эффекта памяти (точнее есть, но не так явно), меньше вес элемента.

Сразу главный нюанс — мало купить аккумуляторы, их нужно правильно заряжать. С этим у 99% пользователей проблемы и отсюда катастрофическое снижение жизненного цикла. Перед зарядом батарею обязательно разряжать до нуля! Причем небольшим током, примерно 0,2С. Ноль это примерно 0,8 вольт/элемент. Примерно раз в 10 зарядок (раз в 3-5 для NiCD) батарею нужно прогонять по циклу разряд-заряд-разряд-заряд. Это убирает эффект памяти и вообще позитивно влияет на емкость. Недавно нашел у себя в заначке сборку NiMH. Элементы были по 2500 мАч, первый прогон показал емкость 700 мАч, после десятого прогона емкость уже 1800 мАч. Еще поработают.

Типичный срок службы при сохранении 70% емкости и реальной эксплуатации — около 200 циклов для дешевых NiCD и до 500 циклов для дорогих NiMH. Если заряжать как попало — 10-20 циклов и на помойку. Иногда восстановить получается.

Из необходимости высаживать NiMH в ноль выросли ноги у старой байки — новый сотовый телефон нужно полностью разрядить. Проблема только в том, что эта байка неприменима к Li-ION аккумуляторам. А старые (которые как раз появлялись на замену NiMH) еще и убивались каждым разрядом до отсечки. Минус 10% емкости и все. Не вернуть.

Переходим к телефонам. Там LiION. Емкость банки 3,6 — 4,2 вольта. Заряд попроще, подал 4,2 вольта через лампочку и жди результата. Но если подать 4,3 вольта. Бабах и пожар гарантированны. Так что лучше не рисковать. Литий не любит перезаряда.

А еще он не любит холода. И жары. И механических повреждений. И вообще очень капризные эти батареи. В быту они стоят почти везде — телефоны, планшеты, ноутбуки, плееры. Для длительной работы батарею желательно держать заряженной. В идеале — 70% емкости и выше. Разряд в ноль необратимо сокращает емкость. Разряд на холоде тоже. Правда на хорошем минусе литий замерзает мгновенно и просто не работает. Потом оттаивает, но полной емкости уже не будет. Старайтесь не высаживать телефон, купите повербанк. Будет дешевле, чем потом батарею менять. А если она еще и вздуется — это попадалово на ремонт корпуса как минимум и треснувший экран как максимум. Про пожары я молчу. Номинальный срок службы LiION — около 1000 циклов заряд-разряд. Тоесть в телефоне его должно хватать на 3 года. У меня хватает, я слежу за батареей. А у вас?

Читайте также:  Windows 10 disable ipv6

Экзотика. Относительная конечно. Батареи типа LiFePO4. Чуть удобнее напряжения — 3,0 — 3,3 рабочее, 3,6 заряд. 4 банки дают пацанские 12 вольт (как в автомобиле). Гораздо лучше рабочие токи, не так быстро замерзают. Это все стоит в электросамокатах, электроскутерах, гироскутерах, электромобилях и прочем крупном. ЛиФерум гораздо более безопасен. Не вздувается, не возгорается, просто медленно теряет емкость. Минус — пока уступают LiION по соотношению Ач на грамм или куб.см.

И последний аргумент — свинец. То, что стоит в машине и в бесперебойнике. Минусы — тяжелый и габаритный. Мелкие батареи имеют плохую емкость из-за необходимости большого и толстого корпуса. Зато на больших емкостях на порядки дешевле всего остального. Очень не любит перегрев. Два совершенно одинаковых бесперебойника, один в серверной при +18, второй в комнате с вечномерзлыми блондинками (+25 им холодно). Первый — батареи плавно деградируют и через 3 года их меняем. Второй — через полгода батареи вздулись и завоняли. Ну и разлив серной кислоты до кучи.

Теперь бытовое. Куда, что, когда и зачем.

Свинец — очень большая емкость. Очень дешево. Но много весит и не любит перегрева. Подойдет для систем резервного или автономного питания (солнечные батареи).

LiFePO4 — системы с большим энергопотреблением — электродвигатели. Обязательно зарядка с балансиром, система защиты от перезаряда и переразряда.

  • Цена: $5.33
  • Перейти в магазин

Вниз
Есть у меня фонарик «Яркий луч» на элементах 3хAAA, которому лет уже с десяток наверное. Лежит он на полке быстрого реагирования. Т.е. когда нужен быстро фонарик, берется именно он. В ту пору когда он покупался, не ходили еще по улицам люди укутанные паром с душком апельсина и вишни, мало кто знал о литиевых 18650, поэтому фонарь на трех мизинчиковых батарейках был очень распространен, как удобный, компактный и в тоже время относительно мощный. Ну и вообще мне нравился его пухлый алюминиевый бочок, яркий свет (на свежих батарейках) и тугая резиновая кнопка)) Время идет, в обиход вошли литиевые элементы питания почти без саморазряда и довольно мощные. И пришла мне мысль как-то заманстырить в мой любимый дежурный фонарик литиевую батарейку. Потому что вечно возьмешь его, а казалось бы новые батарейки уже разряжены. 18650 в него не полезет, значит надо бы что-то компактнее. Скажу сразу, что идеальным вариантом были бы 14500, а лучше 18500 (да-да, есть и такие, потом уже узнал), но на момент, когда мысль о перделке переделке посетила мою голову, пригрезилось мне, что наиболее подходит для этого именно 16340, которые и были заказаны. Для начала дешевые Trustfire (с защитой), на пробу так казать.

Аккумы пришли через 25 дней после заказа и были упакованы очень неплохо: в картонную коробку, затем в пузырчатый пакет и потом уже в маленький зип-пакетик.



Теперь перейдем к нашему несравненному фонарику. Итак. Алюминиевый корпус, сборка из 3хААА, намек на водозащиту, 1 режим свечения, 9 убогих диодов и темлячок — красота:

Многие скажут, на кой тебе это убожество, ведь можно пойти и купить за пару баксов фонарик на литие с ярким диодом и фокусировкой. И будут правы. Все так, да, но я привыкаю к вещам, да и просто жалко выбрасывать этот фонарик, предавать его забвению. К тому же этот уже есть, а другой надо все же покупать. Ну короче что есть, то есть.

Читайте также:  Huawei nova 3 4 128

Тем более, если вы дочитали до этой строчки, значит и у вас есть такой дома фонарик, который жалко выбросить, ровно как и жаль на него постоянно покупать батарейки 🙂 Сказать по правде никакого особого DIY не будет, вынужден вас разочаровать. Будет ровно то, что указано в заголовке. Ну… начнем, помолясь.

Первым делом хочу показать, как светит этот фонарь со старыми ГП и новыми Энерджайзерами. (Далее все замеры будут со сборкой на старых и новых батарейках.) Ну на фото трудно это передать, но так чтобы было понятно… со старыми батарейками можно смотреть непосредственно на диоды, с новыми — нет:

Напряжение выдаваемое сборками соединенными последовательно соответственно 3.66 и 4.74 вольт:

А вот сколько тока кушает фонарь: 60 и 670 мА. Как я понимаю, драйвера никакого просто нет, ток напрямую идет на светодиоды. Точно не знаю, не разбирал. Ну т.е. пока батарейки новые фонарь жарит по полной, но со временем накал все жиже и жиже

Тут надо вернуться к началу обзора, где я говорил про то, что вместо казалось бы подходящих 14500 я выбрал 16340. Было это продиктовано тем, что тогда еще я думал, что мне придется запихать в фонарик стабилизатор напряжения — ну типа такой мелкой платки, понижающей напряжение с переменным резистором. При этом я знал, что в LED фонарях стоят драйверы, поддерживающие определенный ток. Но тут светодиоды другие и вообще я не силен в этих электроделах. Кстати, попробовал вставить один новый Энерджайзер АА (1.5в) и потасканный АА Ni-MH аккум ГП на 2100 мАч (1.2в). Ни с тем, ни с другим фонарь не зажегся. А может там все же есть драйвер. ))

Короче после замеров мне пришла в голову мысль, что если уж напряжение так гуляет в этом фонаре, почему бы не попробовать просто тупо вставить в него литиевую батарейку, напряжение в которой меняется где-то от 4.2 до 2.5 в. Так и порешил — просто вместо сборки 3хААА поставил полностью заряженный элемент 16340:

О как! Неплохое попадание по току — 570 мА. Так тому и быть. Теперь надо организовать плотное прилегание составных частей друг к другу. Для этого нам понадобится кусок картона и винтик М5х25

Сворачиваем картон трубочкой, чтобы аккум не болтался внутри фонаря и попадал своим довольно узким плюсом в пружинку. Также эта картонка убережет при необходимости от замыкания на корпус болтика-удлинителя торцевой пружинки:

Винтик мы просто ввинчиваем в пружинку на нужную длину:

Все. Заворачиваем крышку и идем тестировать фонарь — оставляем на некоторое время включенным. Поначалу был несильный нагрев, который постепенно почти сошел на нет. Как вы догадались по току, светил он поначалу примерно также, как с новыми ААА, постепенно угасая, пока не достиг яркости, при которой можно смотреть на светодиоды — аккум за 2 часа достаточно сел:

И снова попадание в 60 мА. Ну не красота ли)) Т.е. литиевый аккум почти 100% точно повторил питание от трех ААА батареек. Точно не могу сказать, сколько фонарь живет на новых батарейках ААА (типичная емкость щелочной ААА — 1000 мАч), но точно могу сказать, что большая часть заряда уходит у меня просто, пока фонарь лежит без дела. Надеюсь литий исправит эту проблему.

На этом эксперимент по замене питания 3хААА тупо на литий можно считать завершенным, причем удачно)) После этого конечно захотелось бы стабильности по току, но для этого надо купить драйвер. Самый дешевый, что я нашел, на 350 мА на Фасттече за $1.15 и даже заказал его)) Хотя не уверен, буду ли его вживлять или так оставлю.

В общем не ругайте строго за представленный колхоз и минусов не ставьте)) Всем мира и бобра!)