Wie ist das Verhältnis zwischen Volt und Ampere bei Batterien?

Als erstes ist zu sagen, dass Sie bei der Verwendung von Laserdioden (oder LEDs für diese Angelegenheit) den Strom in das Gerät begrenzen müssen. Sie können sich nicht auf die Batteriespannung verlassen, um genau 4,5 V x 2 zu erzeugen, denn wenn sie 4,6 V x 2 erzeugt, könnten Sie feststellen, dass der Strom in den Laserdioden (2 in Reihe) von 50 mA auf über 100 mA oder viel höher steigen würde was zur Zerstörung der Laserdiode führt.

Wie LEDs haben Laserdioden einen typischen Durchlassspannungsabfall (in Ihrem Fall 4,5 V) bei Nennstrom (z. B. 50 mA), und einige haben möglicherweise nur 4,4 V, und wenn Sie ein paar davon hätten, wären sie möglicherweise gestorben, und Sie würden es tun Wenn Sie es bereuen, das Geld ausgegeben zu haben, verwenden Sie einen Vorwiderstand oder einen aktiven Stromsteuermechanismus.

Ohne das Datenblatt zu sehen, kann ich mir vorstellen, dass die volle 5-mW-Laserleistung mit etwa 50 mA Strom erreicht wird und dass Ihre Batterieanordnung gerade genug internen Serienwiderstand hat, um den Strom auf sichere Werte zu begrenzen.

Wenn ein Paar Laser in Reihe 50 mA verbraucht, dann würden 4 Paare 200 mA verbrauchen, und bereits eine PP3-Batterie würde beginnen, ihre Ausgangsspannung zu reduzieren und die Laser zu dimmen. Sehen Sie sich die Entladekurve für eine 522 9-V-Batterie von Energizer an: -

Bei 200mA Belastung liegt die Spannung nach 2 Stunden bei 4,8V. Sie können abschätzen, dass es nach 40 Minuten 7,6 V sein würde und deutlich unter den 2 x 4,5 V, die für die Laserdiode benötigt werden. Sie können schätzen, dass jede Minute, die die Batterieklemmenspannung verstreicht, um 35 mV abfällt und nach 2 Stunden dieser Abfall 4,2 V beträgt, also nur noch 4,8 V an den Klemmen übrig sind !!

Wenn die Laserdioden genau 4,5 V hätten, wäre nach einigen Minuten nicht genug Spannung vorhanden, um sie zu aktivieren. Und dies war eine Batterie, mit der einige LEDs einige Stunden lang betrieben wurden!

Der Akkupack aus mehreren 1,5-V-Batterien kann über einen längeren Zeitraum viel mehr Strom erzeugen. Trotzdem würde ich, wenn ich einen Akku verwenden würde, 6 V machen und individuelle Strombegrenzungswiderstände für Laser haben, dh nicht in Reihe schalten.

Um mehr aus der 9-V-Batterie herauszuholen (und Sie werden nicht viel mehr bekommen), können Sie jede einzeln mit einem Strombegrenzungswiderstand von der 9-V-Batterie ansteuern. Sie müssen herausfinden, wie hoch der Vorwärtsstrom des Lasers ist. Ich kann bei 50 mA raten und dies würde bedeuten, dass ein Tropfwiderstand wäre: -

$\dfrac{9V - 4.5V}{50mA} = 90 ohms$

Eine Batterie ist eine Ansammlung von Zellen ; Die Spannung jeder Zelle wird durch ihre Chemie bestimmt, zuzüglich eines kleinen Faktors, der davon abhängt, wie voll sie geladen ist.

Die Stromabgabe wird durch den Innenwiderstand der Batterie begrenzt. Dies hängt vor allem von der Oberfläche der Zellelektroden ab, weshalb für Hochstromanwendungen zwangsläufig größere Akkupacks benötigt werden.

Sie können den Innenwiderstand einer Batterie messen, indem Sie sich ansehen, wie die Spannung bei einer erhöhten Stromaufnahme abfällt, und dann das Ohmsche Gesetz anwenden. Das würde es Ihnen ermöglichen, (4) zu beantworten.

70 Dioden, die jeweils 50 mA verbrauchen, wären 3,5 Ampere, was ziemlich viel ist. Für diese Stromstärke würde ich mir R/C-Akkupacks ansehen; "3S" haben eine Nennspannung von 11,1 V. Dies liegt etwas über der Nennspannung der LEDs, fügen Sie also einen 47- oder 36-Ohm-1/4-Watt-Widerstand in Reihe mit jedem Laserdiodenpaar hinzu .

Eine ideale Batterie hätte einen 9-V-Ausgang und würde diesen 9-V-Ausgang mit 1, 10, 100 Lampen (oder Laserdioden) für 1-2-10-1000 Stunden und für immer halten.

Leider sind reale Batterien anders.

• Jede Batterie hat einen gewissen Serienwiderstand - wenn Sie also immer mehr Lampen (oder Laser) hinzufügen, wird immer mehr Strom an diesen Serienwiderstand verschwendet und Ihre Lampen leuchten gedimmt

• Jede Batterie arbeitet mit einer chemischen Reaktion, und da es in der Batterie keine endlose Quelle von "Treibstoff" gibt, wird die Batterie irgendwann leer. Je nach Belastung kann diese Ablaufzeit akzeptabel sein (z. B. kann ein Garagentoröffner 2 Jahre mit einer Batterie betrieben werden), aber manchmal inakzeptabel schnell.

Es ist sehr schwierig, genaue Zahlen über Batterien in Verbraucherqualität zu finden. Als Faustregel gilt, dass eine 1,5-V-AA-Zelle 1500 mAh hat. Dies bedeutet grob gesagt, dass eine Last mit 1500 mA für eine Stunde betrieben werden kann (dies ist Theorie), oder eine 150-mA-Last für 10 Stunden oder eine 15-mA-Last für 100 Stunden.

Verbraucherbatterien sind für bestimmte Belastungen ausgelegt und optimiert. Beispielsweise ist die 9-V-Batterie für Geräte mit geringem Stromverbrauch wie Transistorradios optimiert und funktioniert am besten, wenn die Last 15 mA oder weniger beträgt. Wenn Sie es mehr laden, gilt die obige Beziehung nicht. Wenn Sie 1000 mA Strom herausholen möchten, wird dies nicht allzu lange dauern.

Achten Sie bei der Auswahl der Batterien auf den typischen Stromverbrauch – Ihr Stromkreis darf nicht mehr ziehen, wenn Sie im sicheren Bereich bleiben wollen. Wählen Sie dann abhängig von Ihrer Ziellaufzeit einen passenden mAh aus. Beispielsweise kann eine 9-V-Batterie normalerweise bis zu 15 mA liefern, und sie hat 500 mAh, sodass Sie eine Laufzeit von 33 Stunden erreichen können.

Beachten Sie, dass eine bessere Chemie viel bessere Ergebnisse liefert. Alkaline, Lithium usw. machen hier einen Unterschied, aber bei Batterien in Verbraucherqualität ist es sehr schwierig, echte Zahlen hinter den Marketing-Bullshit zu bekommen. Daher ist es üblich, Industriebatterien mit Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Chemie zu verwenden, die Ihnen um Lichtjahre bessere Ergebnisse liefern und mit einer klaren und detaillierten Dokumentation über die tatsächlichen Zahlen geliefert werden.