Для роботи будь-якої системи необхідне джерело енергії. Без нього будь-яка система-всього лише “шматок заліза”. Дуже важливо правильно вибрати джерело живлення. Підключення малогабаритного переносного пристрою до електричної мережі прив’язує його до розетки, і таке рішення навряд чи можна вважати прийнятним.

Батареї

Батареї – найпоширеніший джерело енергії для портативних електронних систем. Батареї розрізняються за типами, корпусам і енергетичними показниками. Енергетичний показник батареї характеризує кількість зберігається в ній енергії. Батареї бувають двох типів: одноразові (гальванічні елементи) і акумуляторні (акумулятори). Гальванічні елементи дають енергію відразу ж після їх складання і продовжують давати її до тих пір, поки не розрядяться. Перезарядити їх не можна, тому після експлуатації їх доводиться викидати.

Акумулятори необхідно зарядити перед використанням. Протягом терміну експлуатації їх можна перезаряджати багато разів, і тому вони є кращими (у порівнянні зі звичайними батарейками), хоча і більш дорогими. Крім того, питома енергія акумуляторної батареї гірше, ніж у звичайної. Питома енергія – це кількість енергії, що зберігається в батареї, на одиницю її маси. Звичайна батарея може видавати робоча напруга довше, ніж акумуляторна такої ж маси.

Широко поширений вугільно-цинковий гальванічний елемент. Його корпус зроблений з цинку (який служить негативним полюсом). Корпус заповнений пастою з хлориду цинку і хлориду амонію (яка служить електролітом). Позитивний полюс батареї – вугільний або графітовий стрижень, оточений сумішшю діоксиду марганцю і вугільним порошком. У міру використання цинкова оболонка стає тоншою (внаслідок хімічної реакції, що веде до окислення цинку) і в кінцевому підсумку електроліт починає витікати з корпусу. Вугольноцинковими батареї – найдешевші. Випускаються також лужні батареї (рис. 1.16), які схожі на вугільно-цинкові, але в якості електроліту тут застосовується гідроксид калію. Номінальна напруга вугільно-цинкових і лужних гальванічних елементів дорівнює 1,5 В.

Часто зустрічаються гальванічні елементи на основі оксиду срібла і літію. Батарейки на оксиді срібла (їх напруга дорівнює 1,8 В) мають набагато більш високу питому енергію, ніж вугільно-цинкові. В літієвих батареях використовуються різні хімічні сполуки, залежно від комбінації яких напруга може становити від 1,5 до 3,7 В. На рис. 1.17 показані літієві і лужні батарейки у формі таблеток.

Головна проблема з одноразовими батареями полягає в тому, що після розряду їх необхідно відразу переробляти. У цьому плані акумулятори набагато привабливіше: їх можна кілька разів перезарядити (до того, як вам доведеться відправити їх на переробку). Акумуляторні батареї виготовляють як стандартних

Рис. 1.16. Лужні батареї типорозмірів 9 В і ААА

Рис. 1.17. Маленька LR44 – лужна батарея, велика CR2032 – літієва батарея

Рис. 1.18. Літій-іонна батарея

розмірів, так і на замовлення. Найпоширеніші – свинцево-кислотні, нікель- кадмієві, нікель-металлогидрідниє, а також літій-іонні батареї. На рис. 1.18 показана літій-іонна батарея. Для зарядки акумуляторних батарей потрібні спеціальні зарядні пристрої. Так, наприклад, заряджати літій-іонну батарею зарядним пристроєм для нікель-металогідридних батарей не можна, оскільки при цьому батарея буде пошкоджена, що може призвести навіть до її вибуху і пожежі.

Батареї гальванічних елементів і акумуляторів випускаються декількох стандартних розмірів. Деякі з найпоширеніших перераховані в табл. 1.2.

Таблиця 1.2. Позначення батарей та їх розміри

Позначення

Форма

Довжина,

мм

Діаметр / Довжина,

мм

Висота,

мм

ААА

Циліндр

44,5

12

АА

Циліндр

50,5

14,5

9V

Прямокутний паралелепіпед

48,5

17,5

26,5

З

Циліндр

50

26,2

D

Циліндр

61,5

34,2

При виборі батареї необхідно враховувати наступні характеристики:

□ Енергетична ємність. Виражається в ампер-годинах (або в міліампер-годинах). Це важлива характеристика, яка показує, як довго “протримається” батарея до повного розряду. Пам’ятайте, що чим більше ємність батареї, тим більше її розміри.

□ Напруга, що видається батареєю.

П Умови зберігання (коли батарея не використовується).

□ Термін зберігання. Показує, скільки часу пройде до повного саморазряда батареї. Не варто купувати батареї про запас на десять років вперед, якщо термін зберігання становить, наприклад, всього один рік.

□ Робоча температура. Всі хімічні джерела струму мають погані температурні характеристики, т. К. Швидкість протікання хімічних реакцій сильно залежить від температури. При дуже низьких (і високих) температурах батареї працюють дуже погано.

□ Робочий цикл. Деякі батареї працюють краще тоді, коли вони використовуються з перервами. Робочий цикл батареї показує, чи можна включати батарею в безперервному режимі без втрати її характеристик.

Джерело: Гадре, Д., Цікаві проекти на базі мікроконтролерів tinyAVR / Дхананья Гадре, Нігула Мелхотра: Пер. з англ. – СПб .: БХВ-Петербург, 2012. – 352 с .: іл. – (Електроніка)