如何给项目供电


概述

  这个教程将涵盖各种各样你可以给你的电子项目供电的方式。它将涉及你可能想要考虑到的关于电压电流的细节问题。同时当你的项目是移动/远程的,换句话说,当你不准备坐靠近墙上的电源插座时,它会涉及你必须额外考虑的东西。

  如果它恰好是你的第一个项目,你可以选择浏览这个教程,也可以坚持推荐的供应项目,或者你选择的开发板。SparkFun Inventors Kit包含USB电缆,你需要的电源和所有项目的试剂盒以及许多更先进的项目精品。

给项目供电的方式

  下面是给项目供电最常用的方式

  • 交流到直流电源(如电脑或笔记本电脑将使用)
  • 可变直流电源
  • 电池
  • 通过USB电缆

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四种相同方式去给项目通电

我应该选择哪个方式给我的项目供电?

  这个问题的答案很大部分取决于你项目的特殊要求。

  如果你已经用 SparkFun Inventors Kit或者用其他基础开发板开始项目,你将只需要用一根USB线。而Arduino Uno就是一个只需要一根abusb电缆来给项目通电使得项目运行。

  如果你正在建设项目和定期测试电路,推荐你获取 可变直流台式电源。这将允许您根据您的项目需要设置一个特定的电压值。它也给你一些保护,因为你可以设置一个最大允许电流。然后,当你的项目短路 时,电源供应就会关闭,以此防止你项目中的某些成分收到伤害。

  一个特定的 AC到DC电源 常用在验证电路。当你经常一次又一次在你的项目中使用相同的开发板时,这个选择也会是伟大的。这些墙适配器通常有一个电压和电流输出设置,所以重要的是要确保你选择的适配器有正确的规格,而你将供电的项目不超过这些规格。

  如果你希望你的项目是移动的或基于一个偏远的位置,在这个位置你可以从电网收集交流电源,那么电池是你要寻找的答案。电池是一个巨大的品种,所以一定要阅读本教程的后面部分,这样才能弄清楚究竟该怎样选择。常见的选择包括 可充电镍氢AA和 聚合物锂离子

考虑电压/电流

我应该给项目供应多大的电压?

  这在很大程度上取决于电路,所以这个问题没有一个简单的答案。然而,大多数微处理器的开发板像Arduino Uno在板上有一个电压调节器。这使我们能够在规定的电压范围内提供一个电压。许多微处理器和集成电路运行在3.3或5伏特的开发板上但有电压调节器的话就可以运行6V到12V的。

  该电源来自一个电源,然后由一个电压调节器调节,使每个芯片在一个一致的电压供电,即使当前电流可能在不同的时间内有所波动。在这里,我们使用9v电源 来为我们许多工作在3.3V至5V的范围内的产品供电。然而,要验证什么电压是安全的,就建议您检查开发板上的电压调节器来看看由制造商推荐的数据表的电压范围。

我需要为我的项目提供多大的电流?

  这个问题还取决于你使用的开发板和微处理器、你计划把它连接到什么样的电路。如果你的电源不能给你的项目需要的电流量,电路可能会以一种奇怪的,不可预测的方式运行。

  与电压一样,建议检查数据表并估计不同的比特率和电路块可能需要什么。去假设你的电路将需要更多的电流比没有提供足够的电流会更好点。如果您的电路包括需要大电流的元素,如电机或大量的LED,您可能需要一个大的供应甚至为微处理器和额外的电机单独供电的设备。再次强调,获得一个有额定更高电流的电源而不是使用额外的电源比有一个不能提供足够电流的电源有更佳的利益。

不知你的项目需要多大的电流?

  一旦你玩了一段时间的电路,它会更容易估计你的项目需要的电流量。然而,普通的实验方法来找出电流都是使用可变的可读直流电源,或使用数字万用表在你要的电路运行的时候读出电流。如果你不知道如何用万用表测量电流,请看我们的 万用表教程。

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数字万用表

  我们强烈建议你在自己的电子实验箱里有一个万用表。它对于测量电压或者电流有很大用处。

接线

我该如何把电池或者电源供应器连接到我的电路?

  下面是一些你能把电源连接到你项目的方法。

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连接电源到电路上的常见方法

  可变台式电源通常连接到电路采用 香蕉头或者导线直接 连接。这也类似于万用表探头电缆的连接。

  许多项目都是在他们成为最终产品之前先建立在一个 作为原型的面包板上。有许多方法给你的实验电路供电,其中许多涉及相同的这里提到的连接线。

  一旦项目度过原型阶段,它通常会成为一个PCB。最常见用于pcb、消费电子和爱好电子产品的电源连接器,是环式接头,也知道作为一个环端子。这些可能会有不同的大小,但他们的功能相同,并提供一个简单,可靠的方式来对你的项目进行供电。

  电池一般是在电池通过导线或者环端子连接的电路下存在。一些电池像聚合物锂离子电池经常使用 JST连接器。

  要了解更多关于不同的电源连接器,请看我们的连接器教程。

远程/移动电源

我应该选择哪种电池?

  当你供给一个远程电路供电时,找到一个电池,提供适当的电压和电流这个方法仍然适用。电池寿命,或容量,是电池电量的一种测量方法。电池的容量通常是 安培小时(Ah)或 额定毫安小时(mAh),它会告诉你一个完全充电的电池在超过一小时的期间能提供多少安培。例如,2000mAh电池可以提供高达2A(2000mA)一小时。

  当你的项目是移动的时候,电池的大小,形状,重量也是要考虑的事情,特别是它要像一个小的直升机那样飞时。你可以通过访问维基百科表得到一个粗略的了解。在我们的 电池技术教程中可以学习更多关于电池类型。

串联和并联电池

  您可以把电池串联或并联 使得产生你项目所需的电压和你的项目所需的电流。当两个或两个‘以上的电池串联,电池的电压就会加在一起。例如,铅酸汽车电池实际上是由六个单电池铅酸电池串联连接在一起;六个2.1v纽扣电池总计达产生达12.6V。当将两个电池串联时,需要注意的是,他们有相同的化学性质,也要警惕充电电池的串联,因为许多充电器仅限于单电池充电。

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  当你把两个或者更多的电池并联连接时,电容会加大。比如,四个aa电池并联将获得1.5V电压,但是电池的电容会加倍。

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我的项目中需要多大的电池容量?

  一旦你确定了你绘制的电路板的电流量,那么这个问题就更容易回答。在下面的示例中,我们将使用估计。然而,它是根据你用万用表测量驱动你电路电流得到的准确结果而得出的。

  作为一个例子,让我们先从一个电路开始,估计其电流输出,然后选择一个电池,并计算出该电路将运行在电池电源上的时间。让我们选择一个 ATmega 328单片机作为我们电路的大脑。在正常情况下它消耗20ma电流。现在让我们来连接三个 红色LED 和标准 330欧姆的限流电阻到数字I/O引脚的单片机。在这种配置下,每个LED的加入使消耗约10mA电流电路或者更多电流。现在让我们来连接两个微金属电机到单片机。当这些开启时每一个大约使用25ma。我们总可能的电流消耗现在是

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  让我们选择一个标准的碱性AA电池因为它有足够多的电流能力(高达1A),有一个体面的电池容量(通常在1.5范围内2.5ah啊),并且它很常见的。我们假设平均容量为2ah这个例子。使用一个只有1.5V输出电压的碱性AA是不利的,因为我们的其他组件将运行在5V,我们需要提高电压。我们可以利用这个 5V的步骤上的突破 得到我们需要的电压,也可以串联三节AA电池给我们提供4.5 V的电压(是1.5的3倍)。你也可以加一个总电压6伏的电池然后控制电压让我们接近我们所需要的电压。

  估计电源给一个电路供电能维持多久,我们用以下公式:

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  一个电路由3节AA串联连接到电路具有恒定的100mA的电流消耗,这意味着:

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  我们用三个碱性氨基酸并联来理想地获得60个小时的电池寿命。然而,这是很好的做法,“减免”电池,这意味着假设你要得到较理想的电池寿命。让我们保守地说,我们将获得理想的电池寿命的75%,因此,我们的项目得到的约45小时的电池寿命。

  电池寿命也可以根据实际的电流消耗量变化估计。这是由一个劲量AA电池显示其恒流下的电池寿命而绘制一个图形。

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Energizer AA, Current vs Battery Life

  这只是你可以为你的项目供电的众多装置中的一个。

现在你应该知道什么是上拉电阻以及它是如何工作的了吧。


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