Baterai. Mengapa menggunakan 9V?

Dengan semua teknologi yang tersedia saat ini dengan mampu meningkatkan tegangan secara efisien menggunakan SMPS, mengapa kita masih menggunakan baterai 9V? Apakah ada keuntungan rahasia dengan mereka yang tidak saya sadari?

Jika Anda melihat ukurannya juga, 9V hanya besar dan tebal dan saya telah merancang proyek di mana saya dapat menggunakan baterai 2xAA dan meningkatkan voltase, yang akan memberi saya usia baterai lebih lama daripada 9V. Dan itu membutuhkan jumlah ruang yang sama.

Banyak sirkuit saat ini juga perlu diatur, dan cara termudah untuk melakukannya dengan 9V adalah regulator linier (biasanya sampai sekitar 5V) dan saya sadar ini bukan kasus untuk setiap desain, tapi itu benar ada energi yang terbuang, dan sekali lagi, meningkatkan voltase dari 1 atau 2 baterai AA mungkin akan memberikan produk Anda umur simpan yang lebih baik.

Saya melihat perbandingan antara baterai 9V dan beberapa baterai AA, di mana seseorang menemukan energi tersedia, dan berakhir dengan data ini: CATATAN: Hasil ini berasal dari baterai Energizer Alkaline

Jadi dengan semua data ini, mengapa baterai 9V masih digunakan dalam desain? Apakah ada beberapa aplikasi di mana akan menguntungkan untuk menggunakannya? Atau biasanya itu ide yang lebih baik hanya untuk mencari solusi AA atau AAA?

Ada saat-saat di mana saya mempertimbangkan untuk menggunakan baterai 9V untuk beberapa proyek saya, tetapi selalu setelah melakukan perhitungan, mereka tidak bertahan seperti yang lain, jadi apakah saya kehilangan sesuatu?

Untuk referensi, lembar data untuk baterai yang dibandingkan ada di sini: AA 9V

EDIT: Saya tidak bermaksud ini menjadi pertanyaan 'berdasarkan opini', melainkan, saya berniat untuk bertanya dari sudut pandang praktis, jika ada keuntungan untuk memilih 9V daripada solusi lain (seperti meningkatkan baterai AA) . Hanya ingin memperjelasnya!

Pertama, AA bukan baterai .. itu sel. Baterai adalah "baterai" sel, yaitu lebih dari satu sel. Baterai 9V berisi enam sel 1.5V. Pisahkan satu dan lihat.

Adapun mengapa kami masih menggunakan baterai 9V, itu benar-benar masalah desain. Yang menyenangkan tentang baterai 9V adalah mereka memberi Anda rentang tegangan operasi yang cukup lebar selama hidup mereka tanpa menjadi tegangan yang terlalu tinggi. Mereka juga datang dalam paket kompak yang sangat bagus yang memiliki klip yang dapat digunakan.

Saya sama sekali tidak merekomendasikan menggunakan satu dengan regulator linier untuk menghasilkan 5V meskipun kecuali persyaratan saat ini pada 5V itu sangat kecil. Lebih baik untuk merancang sirkuit Anda menggunakan komponen yang akan bekerja di 9V secara langsung.

Ini juga sangat tergantung pada sifat widget Anda. Jika Anda memiliki sensor atau transduser yang membutuhkan tegangan lebih besar dan baterai dioperasikan, itu lebih sederhana dan biasanya lebih murah jika menggunakan baterai 9V.

Kita juga harus mempertimbangkan konsekuensi dari meningkatkan tegangan yang lebih rendah. Dengan melakukan itu, Anda akan memperkenalkan banyak masalah baru yang paling tidak adalah kebisingan elektromagnetik yang akan Anda tambahkan dan perlu atasi. Efisiensi juga menjadi masalah.

Namun pada akhirnya, ada banyak kesibukan pada keputusan sehingga pertanyaan ini benar-benar masuk ke dalam jajaran pendapat.

Baterai 400mAh 9V akan bertahan setahun dengan penarikan arus 40μA.

Sekarang pertimbangkan detektor asap. Ini adalah sirkuit analog daya rendah, kemungkinan besar menggambar kurang dari angka 40μA di atas. Jika Anda ingin menyalakannya dari boost converter dan AAs, maka Anda akan memerlukan converter dengan arus idle yang sangat rendah.

Tapi ... ketika ada api, sekarang Anda membutuhkan sedikit tenaga, dan volt yang cukup, untuk menggerakkan pengeras suara piezo. Ini membutuhkan tegangan. 9V lebih keras dari 3V.

Jadi konverter DC-DC idle Anda saat ini sangat rendah juga perlu output arus tinggi jika diperlukan.

Anda juga harus bisa mengukur keadaan muatan secara akurat pada AAS.

Semua ini akan menelan biaya lebih dari selisih antara 9V dan 2AA. Dan ingat, pelanggan membayar baterai pengganti, bukan pabrikan!

Sirkuit pendorong memiliki arus yang diam; sebagian energi terbuang hanya dengan memiliki boost converter. Mereka juga menjadi sangat tidak efisien pada siklus tugas rendah.

Jadi jika Anda memiliki sirkuit yang biasanya menarik arus yang sangat kecil tetapi kadang-kadang perlu menarik lebih banyak, sulit untuk mengatasinya dengan konverter boost tunggal.

Pengguna utama baterai 9V adalah hal-hal seperti alarm asap dan multimeter yang persis sesuai dengan kasus penggunaan ini: arus rendah sebagian atau hampir sepanjang waktu. Jika Anda berharap masa pakai baterai kurang dari, katakanlah, 3 tahun dengan baterai 9V maka itu mungkin pilihan yang buruk.

Anda dapat melihat ini di hampir semua hal yang memiliki radio - mainan, remote control, dll - akan menggunakan beberapa AA atau Li yang dapat diisi ulang.

Boost converter juga tidak gratis, mereka membutuhkan biaya komponen dan ruang.

(Desain yang memungkinkan jam dinding murah untuk menjalankan baterai AA tunggal cukup rapi, dan saya ingin melihat teknik reverse yang baik dari itu.)

Multimeter saya menggunakan baterai 9V dan mungkin berfungsi sekitar 10mA. Ini sangat akurat.

Jika ini didukung oleh baterai 3V, arus rata-rata akan 40mA dengan efisiensi 75%. Namun arus lonjakan harus naik 80mA, melalui induktor. Pada dasarnya jejak, kawat baterai dan induktor sekarang bertindak sebagai antena yang mengeluarkan energi ke komponen sensitif saya di dalam multimeter saya.

Kemudian bacaan saya akan melompat dan saya akan mengutuk dan bersumpah untuk membeli meteran 2 baterai bertenaga AA.

Dulu saya memiliki kalkulator terprogram lama yang ditenagai oleh sekelompok baterai AA. Hal yang mengganggu tentang itu adalah bahwa akan dengan mudah reboot jika Anda mengguncangnya. Ini tidak pernah terjadi pada multimeter saya yang menggunakan baterai 9V.

Juga, elektronik yang membutuhkan sekitar 5V biasanya ditenagai oleh baterai 3xAA, bukan oleh yang 9V. Memiliki beberapa volt ekstra tidak menyederhanakan banyak desain, terutama dengan opamps lama yang tidak dapat memberikan output rail-to-rail. Ini bukan masalah saat ini, ketika sebagian besar memiliki versi 3.3V.

Baterai PP3 baik-baik saja dengan banyak chip meteran, misalnya. Dalam banyak kasus, total energi per dolar mungkin tidak terlalu penting - jika baterai bertahan selama satu atau tiga tahun cukup baik, dan mereka dapat menghemat sedikit uang dengan sirkuit. Contoh lain adalah cadangan baterai yang lebih penting daripada kepadatan energi.

Anda akan sering melihat sel tombol yang digunakan, yang menyimpan energi lebih sedikit dan bisa sangat mahal (atau cukup murah) dalam aplikasi di mana total energi yang dikonsumsi selama masa pakai baterai yang wajar tidak terlalu tinggi. Di mana lebih banyak energi dibutuhkan, sel Li-ion yang dapat diisi ulang lebih umum.

Saya tidak berpikir bahwa banyak aplikasi baru , bahkan dalam barang konsumsi, menggunakan baterai 9V - tetapi akan ada perangkat yang lebih tua (dan desain yang lebih tua) di luar sana selama beberapa dekade mendatang.

Ketika Anda mencoba mendesain peralatan dengan noise sangat rendah, regulator linier yang tenang pada baterai 9V akan mengalahkan hampir semua konverter DC-DC yang selalu memiliki noise switching (baik dalam output, atau dipancarkan). Itu tentu saja adalah aturan praktis di departemen astrofisika kami (memang, itu adalah argumen lama yang mungkin telah dikalahkan oleh kenyataan).

Yang lain telah menunjukkan keunggulan (dalam hal saat ini siaga) menggunakan 9V dalam sistem dengan kebutuhan daya yang rendah tetapi persyaratan daya tahan baterai yang lama / daya instan yang tinggi (misalnya alarm kebakaran). Tapi Anda benar - jika kepadatan daya adalah kriteria utama, PP9 lama bukanlah pilihan yang bagus. Dan itu sebabnya Anda tidak melihatnya dalam banyak senter, misalnya.

Pertimbangan pemilihan baterai dapat mencakup kecenderungan kebocoran, daya dukung suatu produk, permintaan arus maksimum, dan masalah daur ulang.

• Kebocoran sel AA: Dalam peralatan elektronik, kebocoran baterai bisa menjadi masalah besar kecuali fitur desain khusus dimasukkan ke dudukan baterai untuk menghindari korosi. Sayangnya, kontak emas dikeluarkan $ ive. Saya tidak tahu apakah baterai 9 volt lebih atau kurang mungkin bocor, tetapi jika Anda bisa mengetahuinya, itu mungkin memengaruhi keputusan pemilihan Anda untuk peralatan yang harus tidak dijaga selama bertahun-tahun. Saya memiliki beberapa gigi rusak oleh kebocoran alkali Duracell AA.
• Dukungan: Mungkin suatu saat nanti baterai 9 volt akan tersedia seperti halnya Kodachrome saat ini. Dalam hal itu, peralatan apa pun mungkin perlu diganti. Ini mungkin pemasaran, bukan keputusan teknik: orang pemasaran Anda mungkin menyukai gagasan bahwa produk menjadi tidak berguna dalam beberapa tahun dan perlu diganti.
• Permintaan Arus Maksimum: Arus dan daya maksimum diatur oleh Thevenin dan Norton. Baterai bertindak seolah-olah merupakan sumber tegangan sempurna secara seri dengan resistor. Tegangan dan hambatan adalah variabel sesuai dengan kondisi internal baterai. Dan daya maksimum yang tersedia adalah pada arus beban yang turun setengah tegangan baterai melintasi hambatan internal itu. Beberapa pekerjaan laboratorium mungkin diperlukan untuk memutuskan baterai terbaik untuk aplikasi Anda, tergantung pada permintaan daya puncak.
• Masalah Daur Ulang: Untuk alasan lingkungan saja, tentu saja, saya suka mendaur ulang AA Duracells saya dengan cara yang tidak lazim untuk mengisi ulang dan menggunakannya lagi. Saya menemukan bahwa AA Duracell yang diisi ulang kembali ke tegangan penuh, tetapi memiliki resistansi internal yang lebih tinggi yang mencegah radio saya diputar pada volume maksimum. Sel yang diisi ulang juga memiliki umur yang lebih pendek. Tapi saya mendapatkan banyak jam bermain dengan volume lebih rendah. Dengan baterai 9 volt, Anda mungkin hanya memiliki satu sel mati dari enam, jadi pengisian ulang untuk mengembalikan yang satu dapat menurunkan lima lainnya dengan pengisian berlebih. Beberapa eksperimen laboratorium akan diperlukan untuk menentukan cara terbaik untuk pergi. Dan apa pun hasil eksperimen Anda, perubahan pada pemasok baterai atau proses pembuatan pemasok mungkin akan membuat hasil Anda tidak valid.

Jadi, semoga beruntung. Dalam rekayasa mereka mungkin bukan jawaban yang benar atau salah. Sebagian besar keputusan adalah kompromi antara masalah yang bersaing.

Beberapa poin yang tidak dibahas dalam jawaban lain:

Perbandingan berat Anda adil, tetapi saya pikir perbandingan volume-volume langsung tidak adil, karena biasanya ada beberapa ruang yang terbuang saat mengepak benda bulat. Ruang yang ditempati oleh kuboid yang mengandung sel AA adalah sekitar 10,5cm3. Lipat gandakan dengan PI / 4 untuk mendapatkan volume silinder dan kami mendekati 8.1cm3 di tabel Anda.

Dengan baterai PP3 9V, Anda membayar untuk memiliki 6 sel 1.5V kecil (lebih kecil dari AAA) yang disertakan dalam paket yang praktis. Ini adalah kemasan "tidak perlu" yang menambah berat ekstra dan massal. Aplikasi di mana baterai ini digunakan cukup kecil sehingga biaya untuk kemasan ini sering dianggap tidak penting.

Jika produsen peralatan (yang biasanya menjual barang-barangnya "baterai tidak termasuk") memilih antara menggunakan sel 2xAA plus konverter tegangan atau sel 1xPP3, ia harus mempertimbangkan tidak hanya biaya tambahan konverter, tetapi juga konektor baterai. Baterai PP3 memiliki konektor rak yang sangat rapi yang menjepit di satu ujung, sementara sel-sel individual membutuhkan dudukan baterai yang tepat diintegrasikan ke dalam produk, untuk mengambil baterai di kedua ujungnya. Mengingat konsumen jarang mempertimbangkan biaya baterai saat membeli peralatan, itu memberi produsen dua alasan untuk memilih PP3.

Tingkatkan regulator (dan insinyur untuk mendesainnya) tidak selalu murah atau kecil. Akibatnya, ada banyak peralatan di pasar yang menggunakan baik rel 9v yang tidak diatur atau regulator linier. Alarm asap dan multimeter adalah beberapa contoh - mendesain ulang akan membutuhkan biaya dan tidak akan secara substansial mengurangi biaya BOM atau meningkatkan fungsi yang dapat dipasarkan.

(Sekarang, alarm asap yang mengisi ulang superkapasitor menggunakan emisi alfa dari sumbernya dan tidak pernah membutuhkan perubahan baterai akan memiliki keunggulan pasar - tidak yakin apakah hukum fisika memperbolehkan ...)