Tengo un pequeño dispositivo de 3 voltios con una MCU y 8 LED que actualmente estoy alimentando con dos baterías AAA conectadas en serie. Con baterías nuevas, empiezo con alrededor de 3.2-3.3 voltios y obtengo muy buen brillo en mis LED, son casi más brillantes de lo que deberían ser. Sin embargo, después de un par de meses, el brillo disminuye significativamente (los LED solo parpadean durante una hora más o menos cada día).
Tuve la idea de agregar dos baterías AAA adicionales, para un total de cuatro baterías y un voltaje de 6 voltios (6,4 voltios comenzando con baterías nuevas). Luego los usaría con un convertidor reductor-elevador ajustado a un voltaje de salida de 3 voltios. Sin embargo, hay dos cosas de las que no estoy seguro:
¿Cómo calculo la duración de la batería de esta nueva combinación 6V/buck-boost? Supongo que el dispositivo seguirá funcionando incluso cuando las cuatro baterías tengan una salida muy por debajo de los 3 voltios, pero ¿qué tan bajo puede llegar y seguir alimentando el dispositivo? Supongo que nunca podré obtener más del doble de la duración de la batería de lo que tengo ahora con mi configuración actual de 3V.
¿Estoy pensando demasiado en esto? Tal vez sería mejor agregar las dos baterías AAA adicionales en paralelo. ¿Alguien tiene alguna experiencia?
Como se indica en los comentarios, es probable que la mejor solución utilice 2 AA en serie en lugar de 2 AAA.
Comencemos con los conocidos. Es probable que su MCU consuma una corriente insignificante, a menos que tenga todo tipo de periféricos que no necesita (temporizadores, ADC, etc.), o esté impulsando directamente los LED (lo que suele ser una mala idea, a menos que no estén tirando mucha corriente de los pines de E/S).
El uso de baterías alcalinas de la serie 2 le dio un riel de voltaje de ~ 3V. Las baterías alcalinas son celdas de 1,5 V, pero las nuevas casi siempre le darán una décima parte más de voltaje, de ahí su riel medido de 3,3 V. Esto no durará tanto tiempo.
Sus LED especificados están clasificados para 3.2V a 20mA. Tenga en cuenta que no necesita empujar 20 mA a través de estas resistencias si no necesita que sean tan brillantes. Este es un error común con los diseños LED simples. Reducir la corriente a 10 mA por cadena le dará casi el mismo brillo con el doble de tiempo de funcionamiento. La luminancia del LED no suele tener una relación lineal con el consumo de corriente.
Por otro lado, también podría pulsar los LED de la MCU. Enciéndelos durante 1 ms a plena corriente y apágalos durante 2 o 3 ms. Puede jugar con este ciclo de trabajo PWM para ver cuánto tiempo puede dejar los LED apagados antes de que realmente note la disminución del brillo. Los LED pulsantes como este ahorrarán corriente, ya que solo están encendidos una parte del tiempo y permanecen un poco más fríos, lo que aumenta su vida útil y su eficiencia.
Por supuesto, la única forma de limitar la corriente sin usar un controlador de corriente real es con resistencias en serie.
¿Estás usando resistencias en serie? No lo mencionaste, y otro error común en estos circuitos LED simples es ir barato y renunciar a ellos. Esto casi siempre es una mala idea, especialmente si se manejan desde pines MCU. Si está utilizando resistencias, tiene incluso menos voltaje para caer a través de los LED, y apenas había suficiente para empezar.
Poner 2 baterías AAA más de la serie en paralelo con las 2 originales teóricamente duplicaría la capacidad del banco; sin embargo, esto tampoco es una buena idea. Las baterías no siempre funcionan bien en paralelo, especialmente las alcalinas baratas. Las baterías en paralelo pueden funcionar bien con controladores de carga y disipación, pero siempre correrá el riesgo de que las baterías desequilibradas intenten descargarse unas sobre otras constantemente.
Esto no quiere decir que no funcionará (he visto muchos productos comprados en la tienda haciendo esto), es solo un mal diseño y no funcionará tan bien como se esperaba.
Poner 4 AAA en serie duplicará el voltaje de la fuente. Usando la regulación lineal, esto no lleva a ninguna parte, pero con un buen regulador de conmutación, esto puede aumentar el tiempo de funcionamiento. Aún así , no es tan bueno como aumentar la capacidad de la batería a 2 AA.
Una cosa que podría hacer con un riel de mayor voltaje es colocar un regulador LDO muy económico para reducir el voltaje de la fuente de alimentación de la MCU y alimentar cadenas de LED de 2 series con resistencia en serie directamente desde el riel de 6.4V. Para controlarlos, puede hundir la corriente en los pines MCU (bajo activo) en lugar de obtenerla de los pines. Esto reducirá a la mitad su consumo actual y aumentará el tiempo de ejecución; sin embargo, ha duplicado la cantidad de baterías: una ganancia neta de cero.
Nuevamente, si puede pagar el exceso de tamaño de agregar 2 baterías AAA más, debe usar 2 baterías AA desde el principio.
Andy alias
David Högberg
botánico
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Autista
David Högberg
Cuchara
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