7805 5V 레귤레이터가 9V 배터리를 소모합니까?


9

취미로 DIY를하기 위해 습도가 작은 무선 센서를 만들고 있습니다.

ATmega328은 A로부터 읽고 DHT11 센서 하여 라즈베리 파이로 데이터를 전송 한 후 및 STX882 라디오 트랜스미터 . 10µF 및 100µF 커패시턴스가 있는 7805 5V 레귤레이터 를 사용하는 9V 배터리로 구동됩니다 .

ATmega의 C 코드는 습도와 온도를 읽고 30 분마다 보냅니다.

const unsigned long DELAY = 30*60*1000UL;    // 30 minutes
void loop() {
    delay(DELAY);
    send_data(); // Maybe a little overcomplicated, but I think it is not the point
}

이것은 매력처럼 작동했지만 배터리 수명이 예기치 않게 짧았습니다. 그것은 아주 새롭고, 짧은 지연으로 산발적 인 테스트를 거쳤습니다.

만족 스러웠을 때 30 분의 지연 시간을두고 혼자 두었다가 (약간 위험 할 수 있을까?) 24 시간이 지나지 않아 배터리가 5.4V 방전되었습니다. 그러나 30 분 지연은 수명에 대해 거의 존중되었습니다.

배터리 수명이 짧은 이유는 무엇입니까? 5V 레귤레이터 일 수 있습니까? 오래 지속되는 회로를 어떻게 만들 수 있습니까?

추신 : 나는 여전히 일부 다이어그램을 프리츠하려고하지만, 나와 같은 멍청한 놈에게는 나이가 걸립니다 ...

나는 6lp3146 일반 브랜드 알카라인 9 V 배터리 사용 분명히 훨씬 더 많은 것을 내 회로의 사용보다 100mA 전류에서 300 ~ 500 MAH를 제공합니다.

데이터 시트에서 수집 할 수있는 모든 정보는 다음과 같습니다.

+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
|                 | DHT11       | STX882   | ATmega328 | 7805reg |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
| Voltage         | 3-5.5 V     | 1.2-6 V  | 2.7-5.5 V |         |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
| Active current  | 0.5-2.5 mA  | 34 mA    | 1.5 mA    |         |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
| Standby current | 0.1-0.15 mA | <0.01 µA | 1 µA      | 4-8 mA* |
+-----------------+-------------+----------+-----------+---------+
*"bias current"

올바르게 이해하면 시스템이 30 분마다 몇 초 동안 활성화되므로 대기 전류만으로도 충분하며 실제로 7805 레귤레이터에 의해 구동됩니다.

따라서 최악의 경우 300mAh로 시스템을 40 시간 동안 만 유지할 수 있습니다.

더 큰 크기없이 시스템에 5V를 더 오랫동안 공급할 수있는 방법이 있습니까?

LM 컨버터 대 벅 컨버터에 대한 매우 좋은 비디오는 다음과 같습니다. 벅 컨버터 대 선형 전압 레귤레이터-실제 비교


3
저전력 라이브러리 또는 이와 유사한 것을 사용하여 측정 사이에 ATmega를 휴면 상태로 두는 것이 좋습니다.
calcium3000

2
얼마나 짧습니까?
Scott Seidman 2016 년

1
@Jasen이 링크 에 따르면 78L05의 3mA 바이어스 전류는 낮지 만 문제를 해결하기에는 충분하지 않습니다.
Dan Chaltiel

4
LP2950은 <140uA입니다. MCP1703은 2uA입니다. "데이터 시트에서 수집 할 수있는 모든 정보는 다음과 같습니다."-데이터 시트에 의존하지 말고 대기 전류를 측정 하십시오.
Bruce Abbott

4
9V 배터리와 절대적으로 결혼 했습니까? 왜?
하퍼-복원 모니카

답변:


26

배터리 수명이 짧은 이유는 무엇입니까? 5V 레귤레이터가 될 수 있습니까?

언급했듯이 7805는 약 4mA의 대기 전류를 가지고 있습니다. 배터리에 대한 데이터 시트를 찾아야합니다 (알카라인 셀을 사용하는 경우에는 멋진 배터리 데이터 시트가 있습니다). 아마도 100mAh-100mAh / 4mA = 25 시간을 넘지 않아야하므로 무언가를 말해야합니다.

오래 지속되는 회로를 어떻게 만들 수 있습니까?

7805는 오래된 기술입니다. 더 나은 최신 선형 레귤레이터가 있습니다. 대기 전류를 10 배 적게 사용하고 그보다 더 적은 파기를 사용하는 것을 쉽게 찾을 수 있어야합니다.

더 적은 전력을 사용하려면 낮은 대기 전류를 위해 특별히 설계된 벅 컨버터를 사용하지만 구성 요소 수준에서 보드로 설계 할 준비가되지 않았다고 생각합니다. 작업을 수행 수있는 모듈 이 있을 수 있지만 쇼핑을해야합니다. TI에는 일부 벅 컨버터 모듈이 있지만 최대 전류 전달 및 대기 전류를 위해 해당 기능에 많은주의를 기울이고 싶을 것이다.

전력 소비를 줄이려면 대기 상태 일 때 회로의 전류 소비를 최소화 할 수있는 모든 작업을 수행하십시오. 이를 위해서는 마이크로 프로세서의 절전 기능과 보드의 전원 공급 방식을 관리해야합니다 (예 : 30 분마다 한 번 씩만 켜지는 경우 라디오 및 습도 측정 기능의 전원을 끄는 것이 좋습니다) 회로의 일부).

모든 작동 모드에서 전류 소비를 측정하고이 모드를 사용하여 전체적으로 최악의 범죄자 인 모드를 결정한 다음 가능하면 해당 모드에서 전류를 최소화하는 데 집중하십시오.


2
30 분 동안 조용히 앉아 측정을하고 전송 한 후 다시 잠자기 따라서 대기 전류는 무시할 수 없습니다.
TimWescott 2016 년

3
의미 : 유휴 모드에서 7805는 여전히로드되므로 자체 대기 전류뿐만 아니라 일부 부하 전류를 비효율적 인 방식으로 끌어 들이고 있습니다.
Huisman 2016 년

6
벅 컨버터에 대해 봤는데 실제로 준비가되지 않았다고 생각합니다! 나는 LM2936 (15µA의 대기 전류) 으로 시도 할 것이라고 생각한다 . 유휴 상태 일 때 다른 구성 요소의 전류를 전환하는 것도 매우 흥미 롭습니다. 구현하기에 충분히 간단한 지 살펴 보겠습니다.
Dan Chaltiel 2016 년

2
@DanChaltiel 벅 컨버터는 인덕터를 포함하여 사전 제작 된 모든 회로를 포함하고 선형 레귤레이터를 사용하는 것과 똑같이 사용되는 "선형 레귤레이터 교체"로 판매 될 수 있습니다. 그것들은 스스로 만드는 것만 큼 유연하지는 않지만 디자인 과정에 익숙하지 않거나 귀찮게 할 수 없을 때 가질 수있는 매우 편리한 작은 것들입니다.
난로

4
@Michael 항상 변화하는 시대에 결정적인 것을 말하기 전에 빠른 웹 검색을하는 것이 좋습니다. 는 처음 명중 나는 "낮은 대기 전류 벅 컨버터"에 대한 검색에있어 360을 가지고 하나를 내놓았다 대기 전류 (quiescent current). 선형 레귤레이터를 통한 9V에서 5V 로의 변환은 55 % 효율이면서 90 % 효율입니다.
TimWescott

12

이러한 모든 부품은 3 ~ 5V에서 작동 할 수 있으므로 레귤레이터, 16500 리튬 이온 셀 또는 3xAAA 배터리 팩이 필요없는 배터리를 사용하면 9V와 크기가 같고 해당 범위의 전압이 생성됩니다. (또는 심지어 Li-po 셀)

레귤레이터가 없으면 마이크로 컨트롤러를 셧다운 할 수 있으며 회로에는 몇 마이크로 암페어 만 필요합니다.


2
또는 세 가지 "D"셀을 변경 한 시즌 후 ... D 세포는 ... 비용 대 내구성의 스윗 스팟입니다
하퍼 - 분석 재개 모니카

1
@Harper : 또는 3 개의 NiMH 충전식 AA 배터리. 한 번만 구매하면 최신 저 방전 셀을 사용할 수 있습니다. +1이 답변 : 9V는 실제로 전압과 버스트 전력 기능을 원하는 연기 감지기에는 좋지만 조절해야하는 경우에는 나쁩니다.
Peter Cordes 2016 년

2
lipo를 조심스럽게 사용하여 보호 된 셀을 얻거나 회로 내 과방 전 보호를 받으십시오. 최소한 다시 충전 할 수 있으려면 그런 다음 저전압으로 인해 회로의 부하가 차단되면 회로가 없으면 괜찮을 수 있습니다.
난로

11

7805 레귤레이터의 유휴 전류는 약 4mA이므로 배터리의 암페어 용량으로 무장하고 4mA의 연속 드레인으로 지속되는 시간을 계산하십시오.

이것이 문제임을 확인하면 대기 전류가 상당히 낮은 레귤레이터가 많이 있음을 알 수 있습니다.

배터리가 약 7V로 떨어지면 7805 레귤레이터가 제대로 조절하기 위해 몇 볼트의 헤드 룸이 필요하기 때문에 미끄러운 기울기가 있습니다. 약 6.5V의 라운드에서 회로가 고장날 것으로 예상합니다 (빠른 추측).

방금 언급 한 것을 감안할 때 회로가 포기하기 전에 배터리의 명시된 용량의 50 % 만 사용할 수 있다고 추정합니다. 그것을 명심하십시오.


10

훨씬 더 나은 결과로 비슷한 센서 노드를 실행하고 있습니다. 내 설정에는 몇 가지 차이점이 있습니다.

  • 미니 론용으로 처음 판매 된 (매우 저렴한 USB 충전기와 함께) 충전식 1S LiPo 배터리 (3.7V 공칭)에서 µc를 직접 (레귤레이터 없음) 실행하고 있습니다. µc에는 전체 전압 범위 (4.3V-3.5V)가 허용됩니다. 1
  • 측정하기 전에 켜고 나중에 끌 수있는 포트 핀에서 주변 장치 (귀하의 경우 센서 및 송신기)에 전원을 공급합니다. (DHT11 대신 BME280을 사용하고 있지만 전력 소비에는 문제가 없습니다.)
  • 측정 값을 전송하고 주변 장치를 끈 후 µc를 최대 절전 모드로 보냅니다 . 2

1 물론 ESP8266을 성공적으로 사용하고 있습니다. 물론 문서화 된 절대 최대 Vcc가 3.6 VI라고 생각하기 때문에 권장하지 않습니다.
2 내 ESP8266의 경우 최대 절전 모드에서 다시 부팅하면 재부팅되므로 코드가 맨 위에서 실행되기 시작 setup()하지만 ATmega328에서는 문제가되지 않습니다.


배터리의 기준을 알려주시겠습니까? 포트 핀으로 전체 센서에 전원을 공급하는 것이 좋습니다. (나는 µc가 다루기에는 너무 많은 전류가 될 것이라고 생각한다). DeepSleep 심판에게도 감사드립니다. 많은 도움이 될 것입니다.
Dan Chaltiel

1
@DanChaltiel 지역 쇼핑 플랫폼에서 "1S LiPo"를 검색하면 다음 (4 x 1200 mAh) 또는 (10000 mAh)를 찾을 수 있습니다.
AndreKR

@DanChaltiel 연결 한 데이터 시트에 센서에 2.5mA가 필요하고 트랜스미터 34mA 및 µc가 40을 처리 할 수 ​​있으므로 아무 문제가 없습니다. (보통 짧은 시간 동안 더 많은 것을 처리 할 수 ​​있습니다.)
AndreKR

배터리와 다이오드를 직렬로 연결하여 볼트를 조금 떨어 뜨리는 것을 고려 했습니까? 아니면 전류가 너무 낮아서 다이오드조차 많이 떨어지지 않습니까?
Peter Cordes 2016 년

2
주변 장치 (센서 등)에 I / O 핀으로 전원을 공급할 때 고려해야 할 사항 : 버스 인터페이스 라인 등을 통해 주변 장치에 의도적으로 전원이 공급되지 않는지 확인하십시오. I²C 센서가 여전히 I²C 풀에서 전류를 수신하는 문제가있었습니다. 저항.
Michael

4

"태양 / 배터리 / 인버터 시스템의 범위가 얼마나 작습니까?"와 매우 유사합니다. > 인버터가 항상 회전하기 때문입니다. 직접 배터리로 작동하는 다른 부하를 사용 하고 불필요한 전압 변환을 제거하십시오 .

당신은 공학 101을 완료했고, 당신은 비트를 함께 때렸고 작동합니다. 엔지니어링 (202)은 이들이 유용 할 정도로 효율적으로 작동하게한다.


위와 같이 인버트를 정체하십시오. 4.5V @ 1.5V 배터리 3 개와 같이 바로 사용할 수있는 배터리를 선택하십시오. (2 개는 너무 빨리 3V 아래로 떨어지거나 충분하지 않을 수 있으므로 충분하지 않습니다!)

또한 더 큰 배터리에 대해 생각하십시오.-9V는 특히 용량의 2/3를 버릴 때 바보 같은 작은 용량입니다! (전자 장치에는 3V가 필요하며 9V를 사용하고 나머지는 열로 버립니다.) 장수를 원한다면 크게 생각하십시오-D 세포는 당신의 친구입니다.

사슴 카메라에는 일반적으로 두 개의 완전한 D- 셀 뱅크 가 있으며 둘 중 하나 또는 둘 다 사용할 수 있으며 전체 시즌을 실행할 수 있습니다.

또한 ATMega의 슬립 전류 소모는 매우 인상적이지만 STX882와 센서는 그다지 중요하지 않습니다. 필요하지 않은 경우 ATMega 가 다른 장치의 전원물리적으로 차단할 수있는 방법을 찾으십시오 . 가장 저렴하고 현명한 방법은 작은 릴레이이지만 전력 트랜지스터도 트릭을 수행해야합니다.


마지막 요령. 시스템의 전원이 켜진 듀티 사이클에 따라 수행 할 가치가 없지만 언급 할 가치가 있습니다. 최근 몇 년 동안 CPU는 5V에서 3.3V로 증가했습니다. 왜? 그들은 전류로 작동하기 때문에; 최소값 이상의 전압은 작동을 지원하지 않으며 더 많은 열을 방산합니다. CPU가 더욱 강력 해짐에 따라 열 문제가 제한 요인이되었으므로 전압을 최소로 낮추면 동일한 방열판에서 더 시원하게 작동하고 더 많은 성능을 발휘할 수있었습니다. 전자 장치에도 동일하게 적용됩니다.

허용 가능한 전압 범위의 높은 쪽인 5V에서 작동하려고합니다. 내 3xAA 제안은 4.5V로 제공하지만 리튬 배터리 또는 3 개의 NiCd / NiMH (3.6V)와 같이 더 낮은 배터리 선택을 고려하십시오. NiMH는 용량이 더 크지 만 NiCD는 남용 및 심방 전에 대한 놀라운 저항력을 가지고 있습니다.


당신은 절대적으로 맞습니다, 나는 202로 향하고 있으며 당신의 대답은 이런 식으로 매우 유익합니다. 나는 항상 권장 전압이 5V라고 생각했는데, 3V에서 작동 할 수 있으면 많은 것을 단순화 할 수 있습니다. "ATMega의 슬립 전류 드로우는 매우 인상적이지만 STX882는 그다지 많지 않습니다."
Dan Chaltiel 2016 년

으악, 내 나쁜.
하퍼-복원 모니카

최근 몇 년 동안 CPU는 5V에서 3.3V로 증가했습니다 . P : 요즘 CPU는 mobo의 전압 레귤레이터가 밴드 갭보다 거의 현재 주파수에 대해 가능한 최소 전압으로 작동하도록 프로그래밍합니다. CMOS 로직을위한 V ^ 2의 전력 스케일 (정전 용량 게이트 부하로의 펌핑 충전). 예를 들어, 데스크탑은 터보 대 유휴 클럭 속도에 따라 i7-6700 Skylake CPU를 1.25V와 같은 속도로 실행합니다.
Peter Cordes 2016 년

IDF2015에서 Skylake 전원 관리에 대한 최신 이야기가 있었는데, 이는 현대 (마이크로 컨트롤러가 아닌 고급 데스크톱 / 노트북) CPU 전원 관리의 트레이드 오프에 속합니다. en.wikichip.org/w/images/8/83/... . 이 (인텔 건축가에서) 그 슬라이드가 함께 갈 오디오로 사용,하지만 사라진 :( 슬라이드를 통해 어쩌면 여전히 가치가 내리고 당신의 일이 그런 종류에 대한 호기심이 있다면 보인다.
피터 코르

어쨌든 CPU는 프로그래밍 가능한 부하 변동량의 전압을 원하지만 고전류에서는 mobos가 + 12V 전원에서 정기적으로 CPU 전압에 전력을 공급합니다. 최신 PC 전원 공급 장치에 대한 현재 수요의 대부분은 12V 라인에 있으며 CPU 및 GPU에는 자체 DC-DC 변환기가 있습니다. (현대 DRAM은 DDR4의 경우 1.2V에서 DDR3L의 경우 1.35V에서 감소했습니다.) 다시 DRAM 근처에있는 DC-DC 컨버터에서 전력을 공급합니다. 또는 CPU를 말할 때 OP가 사용하는 것과 같은 마이크로 컨트롤러에 대해서만 이야기하고 있습니까? 그렇다면 접선에 대해 죄송합니다. : P
Peter Cordes

3

스텝 업 컨버터를 대신 사용하십시오

이것이 내가 비슷한 프로젝트를 수행하는 방법입니다. 나는 2.5V-4.8V를 제공하는 3xAA를 사용합니다. atmega가 깨어나 측정이 필요할 때 컨버터를 켜고, VCC에서 5V를 찾고, 측정 및 전송을 수행하고, 컨버터를 비활성화하고, 다시 절전 모드로 돌아갑니다. 몇 년 지속됩니다.


2

숫자에 따르면 센서, 마이크로 컨트롤러 및 레귤레이터 (8ma) 사이에 예상되는 동작이 나타납니다. 더 나은 것을 원하면 컨트롤러를 잠자기 상태로 전환하고 센서를 끄고 더 적합한 조정기를 얻으십시오.


2
  1. 유휴 및 활성 상태에서 실제 전류 드레인이 무엇인지 측정합니다. 배터리와 7805 입력 사이에 전류계를 사용하십시오. 전형적인 새로운 9V 배터리는 300mAh 이상이며, 7805 대기 전류만으로는 실제로 모든 것을 소비 할 수 없었습니다. 나는 9V 배터리를 많이 측정 했으며 일반적으로 500-600mAh입니다. 주의 할 사항은 모두 알칼리성이므로 수명을 늘리려면 알칼리성 배터리를 사용해야합니다.

  2. 어플리케이션에 일회용 9V 배터리를 사용해야하는 실제적인 이유가 있습니까? AA 3 × 또는 4 × AA와 같은 것을 고려 했습니까?


나는 9v 배터리가 더 오래 갈 것이라고 생각했습니다. 나는 분명히 틀렸다.
Dan Chaltiel 2016 년

문장에 실수가 없습니까 (알카라인 두 번)? "주의 사항은 모두 알칼리성이라는 것입니다. 수명을 늘리려면 알칼리성 배터리를 사용해야합니다."
Dan Chaltiel 2016 년

1
혼란 스럽습니다. 죄송합니다. 내 측정 값은 알칼리성으로, 가장 긴 수명을 원할 경우 사용해야하는 것입니다. 배터리는 아연-탄소 일 수 있으며, 이는 빠른 사망을 부분적으로 설명 할 수 있지만, 실제 소비량을 먼저 확인해야한다고 생각합니다.
anrieff 2016 년

1

delayloop함수 에서 Arduino 코드를 사용하는 것처럼 보입니다. 이 delay기능은 활성 루프이므로 마이크로 컨트롤러를 절전 모드로 전환하지 않습니다! Arduino API는 슬립 모드를 지원하지 않습니다.

ATmega328P 데이터 시트를 읽고 장치를 슬립 모드로 전환하는 방법에 대해서는 34 페이지를 참조하십시오.


무엇에 대해 deepsleep?
Dan Chaltiel

1
@ dan-chaltiel MKRZero, MKR1000 및 MKRFox1200과 같은 SAMD21 MCU 전용입니다. ( arduino.cc/ko/Reference/ArduinoLowPower )
paf.goncalves

1

중요 : 사용간에 DHT11 습도 센서의 전원을 수 있으면 배터리 수명을 3 또는 4 배 연장 할 수 있습니다.

DHT11은 대기 모드에서 대기 전류가 100-150 uA입니다. 최악의 값으로 설계해야합니다.
전원을 켤 때 "헤드를 비우려면"1 초가
소요되며 (4 페이지 5 페이지) 인터페이스 설정 시간이 있습니다 (약 10ms).
응답 시간이 전원이 꺼 졌을 때 영향을 받는지 여부는 데이터 시트에서 분명하지 않지만 아마도 아닙니다.

활성화 사이의 시간에 따라 DHT11의 전원을 끄면 시스템 대기 전류가 약 200 uA에서 약 50 uA로 감소 할 수 있습니다.
볼만한 가치가 있습니다.


LM2936 레귤레이터 :

언급 한 LM2936 은 요구 사항을 충족하는 경우 탁월한 레귤레이터입니다. 낮은 드롭 아웃, 낮은 대기 전류, 사용 가능한 출력 전압 범위.

나는 그들의 낮은 Iq가 필요한 제품에서 오래 전에 그것들을 사용했고 그들에게 매우 기뻤습니다. 흠 – 그것은 약 1993 년 – 25 년 이상이었다 – oldie이지만 goody.

최대 출력 Iout은 명목상 50mA이며 이는 표의 요구를 충족시킵니다.
Iq는 100uA 부하에서 10uA이며 훨씬 낮은 부하에서는 적습니다.
Vin은 5.5-40V이며 실제로 Vout에 가깝습니다. 5V 및 3V3 버전을 얻을 수 있습니다.

슬립 모드 부하 전류는 200 uA 미만입니다.
200 uA에서는 배터리 100mAh 당 100 / .2 = 500 시간의 슬립 작동이 발생합니다.
100mAh 당 약 20 일.
따라서 보존 적 측면에서 알카라인 "9V"300-500mAH 배터리를 사용하여 60 일 또는 2 개월이라고 가정하십시오. 6 x 1.5V 알카라인 AA 셀 (약 3000mAh)을 사용하면 약 2 년이 걸립니다.


3 x AA 알카라인에서 직접 작동하면 Vin은 5V 초기 (최대 1.65V / 셀) 및 3.3V (1.1V / 셀)입니다 (약 데드). 약 6 개의 AA 알카라인이 전압을 출력합니다. 3.3-5V 입력을 견딜 수 있다면 3 x 알카라인 만 사용하십시오. 거의 2 년 동안 AA. 적은 AAA.

당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.