¿Una buena forma de proporcionar tensión de 9V/5V con pilas cuando el consumo de corriente es relativamente alto?

Question

Tengo un proyecto (doorlock) con MCU / LCD / Keypad y solenoide (cerradura) conectados entre sí. MCU, LCD y Keypad funciona a 5V mientras que el solenoide funciona a 9V.

Me gustaría proporcionar la energía con una batería, por lo que inicialmente estaba pensando en conseguir una batería de 9V para proporcionar energía al solenoide, y utilizar un regulador LM7805 para proporcionar 5V a la MCU, el LCD y el teclado. El problema es que, en reposo, los componentes de 5V consumen unos 100-130mA de corriente y el solenoide consumirá unos 500mA al activarse (durante unos 5 segundos), por lo que se consumen 630mA de corriente. Me imagino que la batería se calentará mucho o limitará la corriente.

¿Cuál es una buena estrategia para proporcionar un voltaje consistente de 9V/5V con una alta corriente mientras se minimiza el tamaño de la batería? Algo como una batería de coche puede funcionar aquí, pero son demasiado grandes para caber en la caja.

Edición: Los componentes se alimentan normalmente con un adaptador de pared AC/DC. Estoy tratando de hacer un sistema de respaldo de la batería bastante similar a la que se muestra aquí ( http://www.electroschematics.com/6279/battery-backup-circuit/ ), de modo que el cierre se mantenga en funcionamiento si la corriente alterna se corta por cualquier motivo.

Answer 1

Para un mínimo de 100 mA de corriente continua, creo que la única forma práctica de alimentar el sistema es con corriente alterna, con una fuente de alimentación adecuada para producir 9 voltios a 1 amperio, y un convertidor DC-DC para reducir los 9 voltios a 5 voltios para la MCU, etc.

Answer 2

Si la corriente alterna no te funciona, recuerdo que Radio Shack solía tener unas recargables que eran capaces de una corriente inusualmente alta.

Otra idea sería simplemente utilizar varias baterías en paralelo.

Edición: En realidad, una mejor idea podría ser poner un supercondensador a través de la batería, para manejar la carga cuando el solenoide actúa. Poner una resistencia entre la batería y la tapa para limitar la corriente de la batería. Calcula el LM7805 necesita al menos 7,5V de tensión de entrada durante 5 segundos, por lo que tenemos:

$$e^{-\frac{t}{RC}}=\frac{7.5}{9}$$

donde t = 5. Resolviendo para RC:

$$RC=\frac{t}{-\ln\frac{7.5}{9}}=27.4$$

Para medio amperio y 9V, R = 18Ω, por lo que C = 1,5 F.

¿Alguien puede comprobar mis matemáticas y mi razonamiento? Recién estoy volviendo a la electrónica, no he hecho estas cosas en años.

Answer 3

Si he entendido bien el proyecto, su dispositivo se alimentará normalmente de la red eléctrica. Si se corta la corriente, la batería de reserva alimentará temporalmente el sistema para que puedas seguir entrando por la puerta.

Una pila de 9V funcionará bien. Una batería recargable LiPo o LiIon es mejor.

• Detecta si el dispositivo está siendo alimentado por CA o por batería.
• Si el dispositivo se alimenta de la batería, desactive la pantalla y ponga la MCU en un modo de reposo de bajo consumo. Esto debería reducir el consumo de energía al rango de los microamperios si estás usando una MCU moderna.
• Casi cualquier pila alcalina de 9V o célula de litio puede proporcionar con seguridad 500mA para alimentar su solenoide.
• Los reguladores de conmutación son más eficientes que los reguladores lineales (hasta un 40% en este caso) y mejorarán enormemente la duración de la batería.
• Para mejorar la fiabilidad, utiliza una pila de litio recargable que se recarga con CA cuando está encendida. De este modo, nunca tendrás que acordarte de cambiar la batería.

Sólo recuerda que el respaldo de la batería es un recurso de emergencia. Puedes vivir sin la pantalla y utilizar las interrupciones para conservar la energía. Con suerte, tu red eléctrica es lo suficientemente fiable como para que el sistema rara vez tenga que recurrir a la reserva.