Wo platziere ich den Ein-/Ausschalter in einem Stromkreis mit mehreren Spannungen?

Schaltplan mit mehreren Batterien und mehreren Spannungen

Ich habe ein einfaches Arduino-Setup, bei dem ich einen 3,3-V-Arduino mit ausreichend Strom versorgen muss - und gleichzeitig einen Sensor mit einer höheren Spannung versorgen muss, der 5 V benötigt.

Der Arduino wird durch Umgehung des Reglers mit Strom versorgt (über VCC, nicht RAW-Pin). Das Anschließen an 3 von 4 Batterien bietet somit eine Reichweite von etwa 4,5 V - 2,7 V über die Lebensdauer der Batterien. (Toleranz für ATMega 328P ist 1,8 V bis 5,5 V)

Der Sensor benötigt mindestens ~4,5 Volt (bis zu 12 V und mehr) und ich löse dies, indem ich eine weitere Batterie hinzufüge und eine Spannung von bis zu 6 V hinzufüge (3,6 V, wenn die Batterien leer sind, sodass er sich früher unregelmäßig verhält).

Wo platziere ich den Schalter in einer solchen Schaltung mit mehreren Batterien und mehreren Spannungen?

Wenn ich es auf den VCC / positiven Leitungen hätte, würde ich einen Schalter benötigen, der zwei Leitungen gleichzeitig trennt / verbindet, einen Double Pole Single Throw (DPST) -Schalter.

Ein Schalter an der GND / negativen Leitung würde den Stromkreis unterbrechen, aber ich habe gelesen, dass das Anschließen von VCC zuerst (was dies effektiv tun würde) eine schlechte Praxis ist und Komponenten beschädigen könnte (was in meinem Fall anscheinend nicht der Fall ist, ich probiert, aber trotzdem..). Würde es auch Batterien irgendwie entladen?

Bitte,

schlagen Sie vorerst nicht vor, die Schaltung insgesamt zu ändern, beispielsweise mit einem Aufwärtswandler für den Sensor. Ich muss die Spannungsschwankungen in seinem Stromkreis (glaube ich) auf einfache Weise niedrig halten. Ich habe das Radio im obigen Schema weggelassen. TX würde einen Spannungsabfall verursachen und den Sensor stören. Außerdem scheint es keine Option zu sein, den Arduino bei 5 V mit einer Erhöhung für die gesamte Schaltung zu betreiben. Die zusätzliche Batterie für den Sensor gleicht Spannung und / oder Rauschen (?) In der Schaltung aus, es funktioniert einfach (zumindest aus meiner Anfängersicht) und eine monolithische Stromquelle tat es in meinen Tests nicht. Etwas von der Stufe nach oben störte auch den Sensor und meine Trial-and-Error-Experimente mit Kondensatoren lösten es nicht. Außerdem mehr hin und her: Wenn ich den Arduino hinter einem Regler habe, kann ich die Batterie nicht messenohne externen Spannungsteiler.

Nur eine kleine Randfrage:

Ich habe gemessen, dass die 3 Batterien etwas schneller leer sind als die eine "Sensor-Batterie". Bedeutet: Die hinzugefügte Einzelbatterie hätte immer Spannung über dem Dreierpack. Ist das eine sichere Schaltung? Oder wird es irgendwann so etwas wie Gegenspannung geben? Oder werden meine Batterien schmelzen, wenn sie beginnen, ungleicher/unausgeglichener zu werden?

Aus Gründen, die Sie bereits in Ihrem letzten Absatz erkannt haben, gilt es als schlechte Praxis, Zellen in Reihe zu verdrahten, aber dann unterschiedliche Lasten in die Mitte des Batteriepakets zu stecken. Wenn Sie darauf bestehen, sich an schlechte Praktiken zu halten, werden Sie mit wenig Rückgriff auf diese Probleme stoßen.
Tu das nicht. Verwenden Sie einen LM1117, um Ihre 5 V auf 3,3 V herunterzuregeln - oder verwenden Sie einen Schaltregler, wenn Sie sich Sorgen um die Effizienz machen.
Der LM1117 (wirklich jeder LDO) wäre im Vergleich zu einem Schaltregler besser für Rauschen. Einfacher und auch billiger.
Ich habe dieses Multi-Bat/Tap-Verschiedene-Loads-Setup hier gefunden , von Yveaux, der ein sachkundiger Tüftler zu sein scheint . Ist es nur schlechte Praxis (aber man kann damit leben) oder schlechte Praxis (lesen Sie es als "gefährlich") mit Alkaline / NiMh-Batterien?
Es ist definitiv gefährlich bei bestimmten Arten von Zellen, insbesondere bei Lithium-Polymeren. Die starke Zelle wird weiterhin versuchen, Strom durch die tote Zelle in eine Richtung zu leiten, die sie nicht auflädt, sondern entlädt, was nicht gut ist.
@Toor: ..und mit Alkaline? Oder bei max. NiMh/LSD-NiMH (Eneloops)? OK , oder "selbst das ist gefährlich" ? .. Entlädt das Unterbrechen des Stromkreises "im Boden" die Batterien "auf eine andere Weise", als wenn der DPST positiv ist?
Bei Alkali weiß ich nichts über Gefahren, da es ziemlich viel braucht, um sie in Flammen aufgehen zu lassen, aber dieses Setup kann die Batterien beschädigen. Das Problem mit dem Unterbrechungsstrom im Massepfad ist nicht das Entladen der Batterien; Es liegt an der Ein- / Ausschaltsequenz der daran angeschlossenen Schaltkreise. Es macht auch mehr Rauschen, da Sie einen zusätzlichen Widerstand im Massepfad haben, den alle Schaltkreise als Referenzspannung verwenden.
Wenn die Zellen auf 1,5 V liegen, erhalten Sie 4,5 V für die 3,3-V-Chips und 6 V statt 5 V. Wenn die Zellen bis auf 0,9 V entladen werden, erhalten Sie 2,7 V statt 3,3 V und 3,6 V statt 5 V Wenn die Zellen auf jeweils nur 1,1 V entladen werden, erhalten Sie 3,3 V, aber 4,4 V statt 5 V. Sie sollten Spannungsregler für 3,3 und 5 V und etwa 8 Zellen in Reihe verwenden, um die Zellen bis auf 0,9 herunter entladen zu können oder 0,8 V.
@Uwe: Ja, ich drücke Batterien nicht zu 100% aus, aber nicht wegen des Arduino, der ziemlich gut ausgerichtet ist: Standard-BOD auf meinem Arduino ist 2,7/2,8 V und ich versorge ihn über 3x 1,5 V (= also abschneiden, wenn alle bei 0,9 V liegen). Der Sensor ist der Flaschenhals. Es wird den Betrieb bei 4,5 V einstellen, sodass das Gesamtpaket nicht mehr funktioniert, wenn der Durchschnitt der Batts bei ~ 1,12 V liegt

Antworten (1)

Dies ist zu diesem Zeitpunkt keine vollständige Antwort, aber es kann Ihnen ein wenig helfen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Eine neu gezeichnete Schaltung mit korrekter Batterieausrichtung und herkömmlichem Komponentenlayout zur besseren Lesbarkeit.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Abbildung 2. (a) Der übliche und richtige Weg, um eine doppelte Versorgung zu wechseln. (b) Schalten der negativen Blätter 1,5 V dauerhaft zwischen den beiden Chips verbunden.

Andere haben auf die Probleme hingewiesen, die die Schaffung einer dualen Versorgung mit Batterien verursachen kann. Das ist keine gute Idee. Es ist viel besser, eine Versorgung und einen LDO-Regler zu haben.

In Schaltung B hat das "Mikro" bei ausgeschaltetem Schalter auch eine umgekehrte Polarität der 1,5 V an seinen Versorgungsstiften.
Danke, Howi. Sie kann je nach der relativen Leitfähigkeit jedes Geräts zwischen 0 und -1,5 V liegen. So oder so, es ist ein Chaos.
Abgesehen von der ungleichmäßigen Batterieentladung finde ich Abbildung 2a OK.
Oh Mann, das Problem mit (b) ist mir gar nicht aufgefallen.
@Transistor: Mehrere Probleme mit 2b)! Aber Abbildung 2a) ist aus Schaltersicht in Ordnung. Verstanden. Ich brauche einen DPST-Schalter.
@Transistor: Können Sie Ihre eigenen 2c hinzufügen, wie gefährlich mein "schlechtes Multi-Tap-Setup" mit Alkaline AA- oder AAA-Zellen ist? Ich habe diesen Beitrag gefunden und er lässt mich denken, dass das Entladungsprofil meines schlechten Stromkreises den üblichen Fehlern bei „billigen Spielzeugen oder Konsumgütern“ oder sogar Abweichungen in der Fledermausproduktion ähneln könnte. Und damit sollte es ok sein. Wird mein Schaltkreis Feuer fangen? Welcher Spannungsunterschied (hier DMM) zwischen meinen Batterien kann als "sicheres Ungleichgewicht" für Alkaline angesehen werden?
Ich gebe zu, dass ich nicht die Energie habe, Ihre Frage im Detail zu lesen. Es war ein bisschen lang. Ich habe noch nie von einem Alkali gehört, das tatsächlich Feuer fängt, aber sie haben es wahrscheinlich irgendwo. Mein Hauptziel mit der Antwort war, Ihr Denken zu klären und Ihren Schaltplan verständlich zu machen.
Wo platziere ich den Ein-/Ausschalter in einem Stromkreis mit mehreren Spannungen?
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