Bez elektřiny by nebylo elektroniky. Každé zařízení, jak ho známe, potřebuje ke své funkci energii. Mnoho zařízení získává elektřinu a napětí ze sítě 230 V a jedinou starostí uživatele zůstává délka kabelu do zásuvky nebo počet volných zásuvek v napájecí liště. Ale co mobilní zařízení nebo zařízení, jejichž “svázání” napájecím kabelem by znemožnilo jejich funkčnost, jako jsou mobilní roboti? Nechť tento jednoduchý průvodce rozptýlí vaše pochybnosti!
Napětí je základem
Nejzákladnějšími a nejběžnějšími zdroji energie jsou obyčejné alkalické baterie AA a jejich menší protějšek AAA. Ty se vyznačují napětím 1,5 V, ale pokud jde o jakýkoli projekt, je tato hodnota napětí málo užitečná – napájí pouze nejjednodušší elektrické obvody, jako je jedna LED dioda, i když ani ta není zcela samozřejmá, protože se nerozsvítí ani na plný výkon. Naštěstí má napětí určité vlastnosti, které jsou velmi užitečné. Co to znamená?
Elektronická zařízení obvykle vyžadují přesně definované napájecí napětí. Abychom toho u samočinně napájených systémů dosáhli, můžeme využít vlastností systému napájecích článků, tj. baterií nebo akumulátorů, vhodným propojením jejich pólů. A ty jsou dvě – paralelní a sériové. Typ zapojení vede k různým efektům – podle potřeby a účelu daného obvodu můžeme zvýšit hodnotu napětí, nebo zvýšit celkovou kapacitu – tedy množství náboje, kterým baterie dodává do daného obvodu proud o určitém proudu po určitou dobu – vyjádřeno v ampérhodinách [Ah], např. aby energie vydržela déle.
Sériové připojení
Sériové zapojení baterií nebo akumulátorů zahrnuje spojení článků s protilehlými vývody, tj. kladný se záporným. Vytvořením řetězce článků tímto způsobem dochází k sečtení napětí jednotlivých článků. Odtud pochází název tohoto typu zapojení, neboť články jsou takto uspořádány za sebou, tj. v sérii. V praxi to znamená, že zapojením například dvou baterií AA s napětím 1,5 V dosáhneme napětí 3 V, se třemi články 4,5 V a tak dále, jak budeme do obvodu přidávat další zdroje energie. Je důležité si uvědomit, že abychom mohli použít takto připravený „silný“ zdroj napětí, zapojíme do obvodu sériově levý pól prvního článku a druhý pól posledního článku.
A co kapacita? V tomto případě nic. Sériové zapojení ovlivňuje pouze hodnotu napětí a kapacita každé baterie zapojené do série zůstává stejná, bez ohledu na to, kolik segmentů je zapojeno dohromady. Pokud však máte větší baterie – s vyšší hodnotou napětí – a nechcete již zvyšovat hodnotu napětí, ale chcete, aby zařízení fungovalo déle, měli byste změnit taktiku a použít paralelní zapojení.
Paralelní připojení
Paralelní připojení napájecích článků spočívá v propojení baterií nebo akumulátorů se stejnými vývody, tj. kladný s kladným a záporný se záporným. Toto spojení vede k součtu kapacit jednotlivých článků. V tomto případě si to lze představit tak, jako kdyby byly akumulátory umístěny „vedle sebe“ a připojeny stejným způsobem ke svorkám společného obvodu a se stejnou změnou polarity.
Z toho vyplývá paralelnost tohoto typu připojení. Tímto zapojením jednotlivých článků získáme jeden “velký” zdroj energie (se zvýšenou kapacitou), který postačuje k napájení obvodu po delší dobu. V tomto případě se však hodnota napětí nemění – paralelním zapojením 1,5V baterií máme na svorkách stále 1,5 V, ale takto připravené články prostě vydrží déle.
Dvě cesty, různé aplikace
Užitečné, že? Díky těmto znalostem můžeme úspěšně sestavit výkonné sériové zdroje napětí pro napájení dálkově ovládaných elektromobilů, robotů nebo jednoduše vybrat články pro regulaci otáček jednoduchých větrných mlýnů nebo miniaturních motorů či světelných zdrojů, jako jsou LED diody, jejich zapojením do dostatečně dlouhé série.
Na druhou stranu, pokud najdete zdroj energie se správným napětím a chcete udržet zařízení v provozu co nejdéle, například miniaturní alarm založený na jednoduchém fotorezistoru nebo pokročilejší malý vysílač či mobilní teplotní čidlo – klidně přidejte více článků paralelně.
V elektronice se říká, že má-li něco dobře fungovat, musí to dobře vypadat – dobře navržený obvod, přehledně vedené vodiče a rovnoměrně rozmístěné součástky mimo jiné usnadňují servis a diagnostiku. Nepořádek a nedbalost nevěstí nic dobrého, tím spíše, pokud jde o napájení – dbejme na to, aby připojení bylo trvanlivé, bezpečné a praktické. To platí zejména pro baterie, které bude třeba za nějaký čas vyměnit. Společnost Botland nabízí i takové jednoduché položky, jako jsou koše na baterie. Pokud se nechcete sami namáhat s pájením spojů, vyplatí se použít hotová řešení, zapojená podle potřeby sériově nebo paralelně.
