Arduino由9V电池供电

昨天下午，我将Arduino放在一块新鲜的9V碱性电池上运行（+连接至Vin，-连接至GND）。今天早上（16小时后），LCD显示屏不再可见，当我测量挥发度时，我看到电池电量耗尽了，令我惊讶的是，其空闲电压仅为7V。

我的设备是Arduino Uno，带有带LCD背光的LCD 2x16和2个DS18B20传感器。这种设备这么快耗尽9V电池是否正常？

我已经阅读了什么是Arduino的节电选项（或如何使用）以延长电池寿命的答案？问题，我想我看到的可能与此有关，但是我不确定。如果是，是否有一些常见的原理图如何将Arduino高效地连接到电池供电？

能量消耗

与具有类似功能的其他嵌入式系统相比，Arduino板使用了相当多的电源。

有三个主要因素：

• Arduino UNO R3（示意图）中的NCP1117（数据表）5V线性稳压器的静态电流约为6mA。

• ATMega328P（数据表）在8MHz和5V电压下的功耗约为5mA，可能是16MHz时的两倍多。

• user2973：用于USB通信的ATMega16U2也消耗约13mA电流。

LED和其他外围设备也消耗一些电流。在您的电路中，LCD背光也可能消耗4mA电流。

当通过线性稳压器将9V降至5V时，由于稳压器的4V压降，几乎损失了一半的功率。Duncan评论说，这几乎使9V 的静态功耗以及5V的每mA所需的功率增加了一倍，因为电压调节器会浪费掉4/9的功率作为热量。一个高效的开关稳压器可以在几乎不浪费能量的情况下输出5V电压，从而有效地将电池看到的电流消耗降低了4/9倍。

金霸王9V电池（数据表）在约7.5小时内从9V降至7V，消耗的电流为50mA。因此，一个粗略的猜测是您的电路消耗约25mA的电流，根据电路的描述这听起来是正确的。

注意，碱性电池寿命相对于电流是非线性的。对于很小的电流（<1mA），碱性电池的寿命接近锂电池的寿命。

降低电流

以下是一些降低电流消耗的技巧：

• 稳压器：用低静态电流的稳压器或更好的开关稳压器（也采用低静态电流）代替稳压器。开关稳压器使用电流的“脉冲”以及一些外部电感器和电容器来提供合理的稳定电压输出。它不会像线性稳压器的压降那样浪费能量，并且可以实现高达90％的效率。

  • 有些降压（降压）转换器将电池作为输入，然后直接连接到5V和GND，绕过VIN和稳压器。来自Pololu的该器件可上下移动，并具有0.1mA的静态电流。
  • 或者，您可以使用一些1.5V碱性电池和升压（升压）转换器将电压提高到5V（例如，Sparkfun的产品）。升压转换器似乎更常用。
  • 最后，您可以购买带充电护罩的可充电锂电池。这样做的好处是不必购买新电池，对于比9V电池稍大一点的锂电池，其容量要大得多。seeeduino跟踪器防水套件是一个非常酷的产品，其中包括充电电路，电池，太阳能电池板和其他物品。

• ATMega328P：而不是delay用于计时和loop无休止地等待事情发生，而是重新编写代码，以使其在两次传感器读取之间进入休眠状态，等等。那里有一些低功耗库，它们使用看门狗定时器来完成定期从睡眠中唤醒很方便。您可以在睡眠期间使ATMega328P的电流消耗低于0.1mA。

• LCD：关闭背光灯，甚至关闭整个LCD。在设计上添加一个按钮，用户可以按此按钮激活LCD，并在经过一定数量的不活动后将其关闭。

• 外设：大多数外设芯片还具有睡眠模式，可大大降低其功耗。卸下不需要的电源指示灯和其他指示灯。

• ATMegu16U2： user2973注释似乎该芯片非常耗电（user2973）。可以将其删除以节省功率，而仅使用UART，但这似乎有点过头了。有些Arduino Pro板只是没有USB接口而不是UNO的裸露Arduino。

• 电池：其他碱性电池具有更大的容量。例如，1.5V AA的低电流电流超过2000mAh。使用AA电池和升压转换器会增加更换电池之前的时间。使用D电池（16000mAh），它将运行一段时间。：D

摘要

使用适当的电源和编码，您可以从电池中获得合理的使用寿命。使用上述原理，我制作了一个Arduino衍生板，可以测量一些传感器并将读数每半秒存储到SD卡上一次。使用2节AA电池可以持续约4个月，因此绝对有可能低功耗并保留在Arduino生态系统中。

我用于板上低功耗的芯片是LTC3525-3.3V。它的输入电压低至0.8V，升压至3.3V，并且还提供5V版本。由于没有现成的接口，我为此芯片设计了一块PCB，并且在数据手册中有参考设计。选择该芯片的主要标准是它在非常低的电流下仍具有很高的效率。其他一些转换器需要最小的最小电流消耗。

主板上最大的电源消耗者最终是微型SD卡。根据制造商的不同，它的空闲电流可以在0.1mA至1.5mA之间变化。我发现Verbatim和Lexar卡消耗的电量最少。我将用我的micro SD卡功耗测试的结果来更新这个EE.SE问题。

我认为Arduino Uno不适合此类项目。正如@geometrikal正确指出的那样，板上的某些组件消耗的电流太多。如果您要应对挑战，我建议您将您的项目再上一个台阶，准一些。

Sparkfun上有一篇很好的文章，介绍了如何使用Arduino Uno上的ATmega328来延长电池寿命：https : //www.sparkfun.com/tutorials/309

寻找方法来仅使用您真正需要的组件来创建电路，并使您的微控制器尽可能多地睡眠。

另一种选择是寻找为此目的而设计的硬件（Arduino Clone），例如此板：https : //bitbucket.org/talk2/whisper-node-avr/overview

将此类硬件与节电代码技术相结合，您应该能够在电池上长时间运行项目！