Bateri AA NiMH vs Alkaline: Berapa Volt Projek Anda Dapat?

Empat sel AA bukan satu voltan yang tetap. Empat sel alkaline baharu memberi lebih kurang 6.4 V; empat sel NiMH yang penuh memberi lebih kurang 5.6 V dan mendatar di 4.8 V. Sama ada servo anda berpusing, sama ada rail 5 V anda bertahan, sama ada barrel jack Uno itu langsung boleh pakai — setiap satu jawapan itu datang daripada jurang tersebut.

Berapa voltan yang sebenarnya keluar daripada pack empat sel AA?

Nombor yang tercetak pada sel AA ialah voltan nominalnya — bahagian tengah discharge yang rata, bukan keseluruhan julatnya. Datasheet alkaline E91 Energizer memberi 1.5 V nominal, dan sel alkaline baharu membaca lebih hampir 1.6 V open-circuit. Buku panduan Ni-MH Panasonic pula memberi 1.2 V nominal, menyebut discharge-nya rata pada 1.2 V, dan meletakkan titik kosong pada 1.0 V setiap sel — sementara sel yang baru keluar daripada charger duduk lebih hampir 1.4 V.

Sebuah holder bateri AA mendawaikan slotnya secara siri, jadi voltan pack ialah satu sel didarab bilangan slot manakala keupayaan arusnya kekal seperti satu sel sahaja. Holder bateri AA 2 slot, 3 slot atau 4 slot menggunakan plastik yang sama dan contact yang sama; bilangan slot menentukan voltan anda dan chemistry yang anda masukkan menentukan selebihnya.

Pack	Penuh (baru keluar charger / baharu)	Nominal	Hampir kosong (1.0 V setiap sel)
2 × NiMH	2.8 V	2.4 V	2.0 V
3 × NiMH	4.2 V	3.6 V	3.0 V
4 × NiMH	5.6 V	4.8 V	4.0 V
2 × alkaline	3.2 V	3.0 V	2.0 V
3 × alkaline	4.8 V	4.5 V	3.0 V
4 × alkaline	6.4 V	6.0 V	4.0 V

Kedua-dua chemistry berakhir di tempat yang sama. Yang berbeza ialah puncak julatnya dan bentuk perjalanan antara dua hujung itu — dan bentuk itulah yang menentukan binaan anda.

Satu semakan sebelum semua itu. Bay pada holder berselang arah, kerana pendawaian siri berjalan dari positif ke negatif menuruni rantaian — jadi hujung bertombol setiap sel mesti bertemu tab logam yang rata dan tapaknya bertemu spring, bay demi bay, jangan sekali-kali keempat-empatnya menghadap arah yang sama. Terbalikkan satu sel dan anda hilang dua, bukan satu: sel yang terbalik itu menolak keluar dan bukannya menambah, jadi empat NiMH membaca 2.4 V dan empat alkaline 3.0 V. Pack yang membaca lebih kurang separuh nilai dalam jadual itu ada satu sel terbalik, dan tiga lagi sedang menolak arus ke arah yang salah menerusinya.

Bahagian mana dalam projek saya yang kisah tentang 4.8 V berbanding 6.0 V?

Casing AA empat slot mendawaikan sel terus ke beban anda tanpa apa-apa di tengah, jadi nilaikan setiap bahagian terhadap keseluruhan julat pack itu, bukan nombor nominalnya. Baca lajur NiMH sambil ingat 5.6 V itu surface charge: keluk discharge Panasonic menunjukkan sel meninggalkan 1.4 V menuju plateau 1.2 V-nya dalam beberapa peratus pertama discharge, jadi bahagian 5 V sebenarnya nampak lebih kurang 5.0–5.2 V.

Tiada apa-apa di tengah juga bermakna tiada fius, dan lead keluar daripada holder sebagai wayar tinned yang terdedah. Pack NiMH yang penuh mempunyai rintangan dalaman yang terlalu kecil sehingga lead yang short akan menarik puluhan ampere sampai wayar atau salah satu sel mengalah. Masukkan sel paling akhir, selepas pendawaian siap, dan tebat mana-mana hujung lead yang anda tak guna. Rechargeable perlukan lebih perhatian di sini berbanding alkaline, bukan kurang: rintangan pack alkaline sendiri mengehadkan kerosakan, pack NiMH tidak.

Beban	Mahu	4 × NiMH (5.6 → 4.0 V)	4 × alkaline (6.4 → 4.0 V)
Servo hobi kelas SG90	4.8–6.0 V	Tepat di tengah sepanjang hampir seluruh hayat pack	Melebihi ratingnya ketika baharu, betul di pertengahan
Rail 5 V untuk sensor atau module	≈4.5–5.5 V	Terus, sehingga pack jatuh bawah 4.5 V	Perlu regulator — 6.4 V di luar julat
Pin 5V Uno / Nano	4.5–5.5 V	Boleh pakai, USB dicabut	Jangan sekali — 6.4 V melebihi had 6.0 V cip itu
DC jack atau pin VIN Uno	Minimum 6 V di pin VIN	Jangan sekali, dari minit pertama	Jangan sekali menerusi jack; pin VIN sahaja, di atas ~6.1 V

Baris terakhir itu “tidak” untuk kedua-duanya. Uno R3 meregulate VIN dengan regulator linear SPX1117 yang dropout-nya 1.1 V pada beban penuh, jadi ia perlukan lebih kurang 6.1 V di pin VIN untuk mengekalkan 5 V di output — sebab itulah datasheet Uno R3 Arduino meletakkan minimum VIN pada 6 V. Barrel jack lagi teruk: skematik board itu sendiri melalukannya menerusi rectifier M7 yang bersiri sebelum VIN, memakan lebih kurang 0.8 V lagi, jadi empat sel alkaline yang betul-betul baharu pada 6.4 V pun tak pernah lepas jack itu. Empat sel NiMH tak lepas mana-mana laluan pun — 5.6 V baru keluar charger sudah pun bawah minimum pin VIN itu sendiri. Empat alkaline boleh menyuap pin VIN buat seketika, kemudian melintasi had itu tanpa amaran: rail 5 V cuma mengekori input turun sampai board brown out di tengah projek.

Pin 5V Uno berada di sebelah sana regulator yang sama, sebab itulah ia menjadi di tempat jack gagal — dan sebab itu juga ia membawa dua peraturan. Tiada apa-apa yang mengawalnya: tiada diode reverse-polarity, tiada regulator di hilir, jadi merah dan hitam yang tertukar pada lead terdedah itu terus masuk ke dalam microcontroller. Dan jangan sekali-kali menyuapnya sambil USB berpalam — pack itu akan bertemu bekalan 5 V board itu sendiri dan menolak arus balik ke port hos menerusi fius resettable board. Pack atau USB, satu pada satu masa; kalau anda perlukan Serial Monitor sementara pack menjalankan projek, letak adapter USB-serial berasingan pada RX dan TX.

Kenapa alkaline jatuh voltan bawah beban sedangkan NiMH kekal mendatar?

Rintangan dalaman sel alkaline AA ialah puncanya, dan Energizer menyatakannya terus pada helaian E91: 150 hingga 300 mΩ ketika baharu. Sel NiMH AA lebih kurang 25 mΩ. Empat bersiri menjadikannya 0.6–1.2 Ω berbanding lebih kurang 0.1 Ω, jadi 500 mA memakan 0.3–0.6 V daripada pack alkaline di dalam selnya sebelum litar anda nampak apa-apa, dan lebih kurang 0.05 V sahaja pada pack NiMH. Lebih teruk lagi, rintangan alkaline naik apabila selnya makin discharge, jadi jatuhnya makin dalam ketika pack sudah pun lemah.

Capacity ikut mekanisme yang sama. Carta capacity E91, diukur sehingga 0.8 V setiap sel pada 21 °C, memberi lebih kurang 3,050 mAh pada drain 25 mA dan lebih kurang 1,530 mAh pada 500 mA — dan separuh yang hilang itu bukan terbakar jadi haba. Ia terperangkap: rintangan sel itu sendiri menyeret voltan terminalnya ke titik cutoff sedangkan banyak lagi chemistry di dalamnya belum bertindak balas. Dan 0.8 V setiap sel bermakna pack 3.2 V, jauh selepas projek 5 V anda berhenti, jadi bahagian yang benar-benar boleh diguna lagi kecil. 2,000 mAh sel NiMH itu pula di-rate sehingga 1.0 V dan ia mengekalkan plateau sambil menghantarnya — itulah caranya ia bertahan lebih lama daripada pack alkaline yang nombor nominalnya lebih besar, dalam apa-apa yang ada motor.

Kalau anda lebih suka tengok keluk itu daripada membacanya dalam jadual, AKIO TV membandingkan tiga chemistry bersaiz AA yang biasa:

Saya perlukan regulator, boost converter, atau tak perlu apa-apa?

Boost converter tak boleh regulate di bawah inputnya sendiri, dan satu peraturan itu sahaja yang menentukan reka bentuk anda. Di dalam module HW-183B, satu switch mengecas inductor dan mencurahkannya menerusi diode Schottky ke dalam capacitor output; apabila setpoint sudah pun berada di bawah input, pin feedback duduk tinggi, switch berhenti bekerja, dan input mengalir terus menerusi inductor dan diode ke output, sampai lebih kurang satu pertiga volt lebih rendah dan tanpa sebarang regulasi. Empat sel NiMH penuh pada 5.6 V yang masuk ke converter yang diset untuk 5 V oleh itu memberi lebih kurang 5.25 V yang mengekori pack turun — bukan rail 5 V.

Penyelesaiannya ialah kurangkan sel. Tiga sel NiMH dalam holder 3 slot berjalan dari 4.2 V turun ke 3.0 V: berada dalam tetingkap input 3–6 V yang dinyatakan module itu sepanjang masa dan sentiasa di bawah 5 V, jadi ia sentiasa boost dan sentiasa mengawal. Empat sel ialah laluan terus, bukan laluan boost — panduan boost berbanding buck kami menerangkan pilihan umum itu.

Empat alkaline tiada jawapan yang bersih di sini, dan eloklah kita cakap terus terang. Pack itu bermula pada 6.4 V dan berakhir hampir 4.0 V, jadi ia duduk di atas rail 5 V untuk bahagian awal hayatnya dan di bawahnya untuk bakinya: boost tak boleh menarik hujung yang segar itu turun, buck tak boleh mengangkat hujung yang penat itu naik, dan hanya converter buck-boost boleh urus kedua-duanya. Yang memang menjadi ialah tiga alkaline — 4.8 V jatuh ke 3.0 V, sentiasa di bawah setpoint, resipi yang sama seperti resipi NiMH tadi — atau empat sel NiMH terus ke pin 5V tanpa converter langsung. Untuk rail 5 V yang stabil, itulah hujah praktikal paling kuat untuk rechargeable.

Dawaikan converter ke lubang yang betul, kemudian barulah set outputnya. Socket USB-C pada HW-183B ialah input untuk bekalan 5 V, bukan jalan masuk untuk bateri: lead merah holder pergi ke pad bertanda VIN+ dan yang hitam ke VIN−, dan setiap satu pad itu ialah lubang plated yang kosong, jadi ini kerja solder. Trimmer multi-turn birunya tiba di kedudukan yang ditinggalkan kilang, jadi hidupkan inputnya, letak multimeter merentas OUT+ dan OUT−, pusing skru kuningan itu sampai bacaannya betul, dan barulah dawaikan litar anda. Dan “tak perlu apa-apa” pun jawapan yang sah: kalau setiap module anda gembira pada 4.8 V, empat sel NiMH terus daripada holder 4 slot ialah bekalan paling cekap yang ada — setiap converter mengambil bahagiannya dalam bentuk haba.

Macam mana nak tengok apa yang pack saya sendiri sedang buat?

ADC Arduino sendiri ialah monitor pack paling murah yang anda ada, dan memerhati pack anda turun akan menyelesaikan setiap hujah di atas. Sketch ini membacanya menerusi voltage divider dua perintang pada A0 dan mencetak volt setiap sel sekali sesaat, mengukur terhadap rujukan dalaman 1.1 V ATmega328P dan bukan terhadap rail 5 V — rail itulah benda yang sedang disyaki, dan mengukur terhadapnya akan menyembunyikan jatuh voltan tadi. Sambungkan lead negatif pack ke GND Arduino dan kuasakan Arduino menerusi USB: di sini board itu ialah meter, bukan projek, jadi ia kekal pada kabel sementara pack memacu beban yang anda sedang uji. Rujukan dalaman itu berbeza sedikit dari cip ke cip, jadi semak satu bacaan dengan multimeter dan edit V_REF supaya padan. Ia compile menjadi 3,718 bait.

// Monitor pack AA - cetak volt pack dan volt setiap sel sekali sesaat.
// Dawaikan divider: pack + --> 100k --> A0 --> 18k --> pack - , dan sambung
// pack - ke GND Arduino. Kuasakan Arduino dari USB semasa anda mengukur.
// 18k / (100k + 18k) = 0.1525, jadi A0 kekal bawah rujukan 1.1 V
// sampai pack melepasi 7.2 V - lebih tinggi daripada apa yang empat sel AA boleh capai.

const int   PIN_PACK = A0;
const int   CELLS    = 4;         // berapa sel ada dalam holder
const float R_TOP    = 100000.0;  // ohm, pack + ke A0
const float R_BOTTOM = 18000.0;   // ohm, A0 ke ground
const float V_REF    = 1.1;       // volt, rujukan dalaman ATmega328P

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  analogReference(INTERNAL);      // 1.1 V pada Uno dan Nano
  analogRead(PIN_PACK);           // bacaan pertama selepas tukar rujukan adalah basi
  delay(10);
}

void loop() {
  long sum = 0;
  // Divider ini sumber 15 k, lebih tinggi daripada 10 k yang ADC ATmega suka, jadi
  // kekal pada satu channel dan baca ia berulang kali - sample capacitor-nya mengisi
  // semula antara bacaan. Purata itu untuk noise, bukan untuk hal tadi.
  for (int i = 0; i < 16; i++) {
    sum += analogRead(PIN_PACK);
    delay(2);
  }

  float counts = sum / 16.0;
  float vAtPin = counts * V_REF / 1023.0;
  float vPack  = vAtPin * (R_TOP + R_BOTTOM) / R_BOTTOM;

  Serial.print(vPack, 2);
  Serial.print(" V pack, ");
  Serial.print(vPack / CELLS, 3);
  Serial.println(" V per cell");
  delay(1000);
}

Kenapa pack sentiasa kosong bila projek dikeluarkan dari laci?

Sel NiMH kehilangan cas walaupun tiada apa-apa disambung, kerana elektrod positifnya yang bercas itu tidak stabil dan perlahan-lahan menurunkan dirinya sendiri di dalam tin yang tertutup. Haba mempercepatkan tindak balas itu, dan buku panduan Panasonic mengukur tepat perkara itu: selepas empat minggu simpanan, selnya mengekalkan lebih kurang 85 % casnya pada 20 °C tetapi hanya lebih kurang 58 % pada 45 °C. Almari di Malaysia duduk antara dua keluk itu, lebih hampir kepada yang panas berbanding apa yang diandaikan oleh ujian bench.

Sel low-self-discharge — kelas Eneloop — menggunakan chemistry separator yang berbeza untuk memperlahankan tindak balas itu, mengorbankan sedikit capacity demi mengekalkan sebahagian besar casnya selama setahun. Anda boleh kenal keduanya di kedai, kerana sel LSD mengiklankan fakta itu terus pada pembalutnya — pre-charged, ready to use — dan mengenakan harga lebih untuknya. Sel 2,000 mAh kami ialah jenis NiMH biasa, jadi layan ia sebagai NiMH biasa: cas pack itu malam sebelum demo, bukan bulan lepas. Alkaline pula sebaliknya, boleh duduk dalam laci bertahun-tahun, sebab itulah jam dinding dan remote masih dijual dengan satu di dalamnya. Ia membayar hayat simpanan itu dengan cara lain: kalau ditinggalkan dalam projek sampai betul-betul kosong, sel alkaline melepaskan potassium hydroxide, dan kerak putih itu memakan spring holder serta tembaga di dalam lead. Sel dikeluarkan daripada holder sebelum projek masuk laci.

Cas NiMH dalam charger NiMH. Charger USB 4 slot itu menerima Ni-MH dan Ni-Cd, dan charger untuk chemistry tersebut mesti memerhati penurunan voltan yang kecil serta kehangatan yang ditunjukkan sel nikel pada saat ia penuh, kerana sel nikel tiada voltan penuh yang tetap seperti sel lithium. Jadi board pengecas lithium atau bench supply bukan penggantinya: kedua-duanya berhenti pada satu voltan, dan di sini tiada voltan untuk berhenti. Tanggalkan pack nikel daripada charger sebaik ia siap, jangan biarkan ia duduk di situ. Sel alkaline pula memang tidak dibina untuk menerima arus cas langsung: memaksanya masuk menghasilkan gas dan haba di dalam tin yang tertutup, yang boleh melepaskan tekanan atau bocor. Alkaline tak pernah masuk charger.

Bila patut berhenti bergelut dengan sel AA dan berpindah ke 18650?

Empat sel AA NiMH menyimpan 4.8 V × 2 Ah ≈ 9.6 Wh dalam lebih kurang 100 g sel. Satu 18650 2,200 mAh menyimpan 3.7 V × 2.2 Ah ≈ 8.1 Wh dalam satu sel 45 g sahaja — hampir tenaga yang sama pada separuh berat, pada voltan nominal yang sudah pun menjadi input asli kebanyakan module boost dan setiap board pengecas USB. Naik taraf bila anda mahu mengecas di tempat menerusi USB dan bukannya mengeluarkan empat sel ke dalam cradle setiap kali.

Semua yang selepas itu ialah lithium, dan panduan ini berhenti di sini dengan sengaja: lihat cara cas 18650 dengan selamat guna TP4056, Li-ion, LiPo dan LiFePO4 dibandingkan, dan power supply untuk projek ESP32.

Kesilapan biasa yang kami lihat daripada pelanggan sebenar

Mencampur sel dalam satu holder. Sel baharu bersebelahan sel yang sudah penat, atau NiMH bersebelahan alkaline: yang paling lemah kosong dahulu dan tiga lagi kemudiannya menolak arus ke belakang menerusinya, dan sel yang dicas songsang itu akan mengeluarkan gas, panas dan bocor ke dalam contact. Padankan chemistry dan usianya, dan tukar sekali gus satu set.

Beli rechargeable tanpa charger untuknya. Sel NiMH sampai dalam keadaan separuh cas, dan tiada cara nak mengisinya daripada port USB atau board lithium. Masukkan charger itu dalam bajet bersama set sel yang pertama.

Menilai pack dengan multimeter tanpa beban. Pack alkaline yang membaca 5.8 V di atas meja boleh jatuh jauh bawah 5 V sebaik sahaja servo bermula, kerana bacaan open-circuit tak pernah menolak arus menerusi rintangan sel. Ukur semasa litar itu berjalan.

Menjalankan board dan motor daripada satu pack AA yang sama. Servo yang mula bergerak menarik pack itu turun menerusi rintangan dalamannya, dan microcontroller yang duduk pada dua wayar yang sama nampak jatuh voltan itu pada bekalannya sendiri lalu reset — projek yang restart setiap kali ada benda bergerak, yang nampak macam bug kod padahal bukan. Beri motor pack sendiri dan sambungkan ground sahaja.

Menyambung lead terdedah holder ke barrel plug. Lead itu berakhir sebagai wayar tinned yang terdedah, dan memasang plug DC untuk jack Uno nampak macam langkah yang jelas — tetapi ia langkah yang salah, atas sebab dropout tadi. Untuk Uno, pack itu pergi menerusi converter ke pin 5V; untuk servo, ia boleh terus.

FAQ

Boleh ke saya guna bateri AA rechargeable 1.2 V ganti alkaline 1.5 V?

Selalunya boleh, tapi semak jumlah pack, bukan selnya: empat NiMH memberi 4.8 V nominal berbanding 6.0 V untuk empat alkaline. Servo dan logik 5 V gembira pada 4.8 V; apa-apa yang mahu 6 V ke atas, termasuk DC jack Arduino, tidak.

Berapa biji bateri AA saya perlukan untuk kuasakan Arduino?

Empat sel NiMH masuk ke pin 5V, USB dicabut, ialah laluan paling mudah: 4.8 V nominal duduk dalam tetingkap 4.5–5.5 V board itu. Bukan DC barrel jack — minimum 6 V Arduino itu dinyatakan pada pin VIN, dan jack pula duduk satu rectifier drop di atas nilai itu lagi, jadi pack NiMH empat sel tak sampai kedua-duanya.

Kenapa projek saya jalan atas alkaline tapi tak jalan atas AA rechargeable?

Hampir selalu kekurangan setiap sel yang cuma nampak bila didarab: 4.8 V dan bukan 6.0 V daripada holder yang sama. Apa-apa yang direka sekitar pack 6 V — input barrel jack, motor 6 V, coil relay — sekarang kurang suapan. Dawaikan holder 3 slot dan 2 slot secara siri untuk pack NiMH lima sel 6 V (7 V baru keluar charger, jadi semak had atas beban anda), atau boost tiga sel kepada 5 V yang diregulate — tapi kedua-duanya pun tak sampai ke barrel jack Arduino, yang memang di luar julat sel AA walau macam mana pun.

Sel NiMH 2000 mAh betul-betul 2000 mAh ke?

Ya, pada drain rendah yang di-rate untuknya dan sehingga 1.0 V setiap sel, dan ia mengekalkan 1.2 V yang rata sambil menghantarnya. Label alkaline yang patut disyaki bawah beban: carta E91 Energizer jatuh daripada lebih kurang 3,050 mAh pada 25 mA kepada lebih kurang 1,530 mAh pada 500 mA.

Kenapa bateri AA rechargeable saya kosong lepas duduk dalam laci?

NiMH biasa memang self-discharge atas rak dan haba mempercepatkannya — Panasonic mengukur lebih kurang 85 % tinggal selepas empat minggu pada 20 °C tetapi hanya lebih kurang 58 % pada 45 °C. Dalam suhu ambien Malaysia, cas malam sebelumnya, atau beli sel low-self-discharge untuk apa-apa yang disimpan antara penggunaan.

Kemas kini terakhir Ogos 2026. Tersangkut? Chat dengan kami di WhatsApp.