開啟物聯網的第一哩路：
IoT 專案的電池基礎與實戰指南
從基礎規格、串並聯原理，到利用 MCU 讀取電壓的實戰技巧
當我們辛辛苦苦做好了 Pico 太陽能環境感測器，卻因為找不到插座而只能「永遠守在窗邊」時，這無疑是物聯網開發最大的痛點。要走向戶外（Off-grid），電池與電源管理系統是我們必須跨越的第一道牆。本文將帶你一次搞懂 Maker 常用的鋰電池知識！
1. 電池的三大核心規格：V、mAh、Wh
在選購電池時，你一定會看到外皮上印著一堆數字，這三個是最重要的指標：
- 電壓 (Voltage, 單位：V)： 就像水管的「水壓」。
以我們最常用的單節鋰電池為例，它的標稱電壓是 3.7V，但請記住，電池充飽時會達到 4.2V，而快沒電時會降到約 3.0V左右。 - 容量 (Capacity, 單位：mAh 或 Ah)： 就像水塔的「大小」。
例如 3000mAh 代表：如果你的電路耗電量是 100mA，這顆電池理論上可以供電 30 小時（3000 / 100 = 30）。 - 能量 (Energy, 單位：Wh 瓦時)： 這是最能真實反映電池「總供電能力」的單位。
計算公式：Wh = (mAh / 1000) × 標稱電壓。因為不同電壓的電池（例如 3.7V 鋰電池與 1.5V 乾電池）不能單憑 mAh 比較大小，必須換算成 Wh 才準確。
2. Maker 常見的兩種鋰電池封裝
在自造者圈子中，我們最常接觸到的單節鋰電池（Lithium-ion / Li-Po）主要有兩種外觀：
- 18650 圓柱型電池： 名字代表「直徑 18mm，長度 65mm」。非常堅固耐用，常用於手電筒、電動車甚至高階的 IoT 設備。
- 鋰聚合物軟包 (Li-Po)： 外觀扁平，可客製化各種尺寸，常見於手機、無人機或穿戴式設備。因沒有金屬外殼保護，應避免穿刺或折彎。
3. 電池串聯 (S) 與並聯 (P)
當單一顆電池的電壓或容量不夠時，我們會將多顆電池組合起來。在規格表上常看到如 「2P」 或 「2S」，它們代表什麼？
- 串聯 (Series - S)： 首尾相連。電壓倍增，容量不變。常用於需要高電壓驅動馬達的專案（如 2S 7.4V 遙控車）。
- 並聯 (Parallel - P)： 正接正、負接負。電壓不變，容量倍增。非常適合長時間部署的 LoRa/物聯網感測器！例如，將兩顆 3000mAh 的 18650 鋰電池並聯（稱為 18650 2P），就能獲得 3.7V / 6000mAh 的超大電量。
鋰電池如果過充（大於 4.2V）會爆炸，過放（低於 2.5V）會永久損壞。因此，絕對不要買沒有「保護電路 (BMS)」的裸電池直接接在專案上！
另外，在台灣購買 18650 電池，建議一定要挑選通過 BSMI 認證的產品，這代表它經過商檢局的容量與安全測試，不會買到虛標（號稱 9900mAh 但實際只有 500mAh）的黑心火神電池。
4. 實戰技巧：用 MCU 讀取電池電壓
為了讓 LoRa 節點能在快沒電時進入「深度睡眠」或發送低電量警報，我們需要讓微控制器（如 Raspberry Pi Pico）自己讀取電池電壓。但是，Pico 的 ADC（類比數位轉換）腳位最高只能承受 3.3V，而滿電的電池有 4.2V，直接接上去會燒毀晶片！
這時，我們需要使用電子學中最經典的「分壓電路 (Voltage Divider)」：
如上圖所示，在我們設計的 Pico LoRa Mesh Solar Shield 擴充板中，我們巧妙地使用了 1.5MΩ (R1) 與 1.0MΩ (R2) 這兩個高阻值電阻來進行分壓。高阻值的好處是幾乎不會消耗電池本身的電量（微安培級）。
透過這個電路，即使電池充飽達到 4.2V，經過分壓後送入 Pico ADC0 (GP26) 的電壓也只有 1.68V，完全在 3.3V 的安全範圍內！在寫程式時，只要將讀到的數值乘回 2.5 倍，就能還原出真實的電池電壓，進而判斷電量狀態。
結語：打造完美的太陽能物聯網供電
一個優秀的戶外 IoT 節點，光有電池是不夠的。在我們完整的架構中，還整合了 TI BQ25185 單節鋰電池充電管理晶片 與 TPS61023 高效率升壓晶片。這代表你可以直接將 1W 或 2W 的太陽能板（5V~12V）接上 VIN 端子，白天由太陽能板供電並為 18650 電池充電，晚上則無縫切換為電池升壓供電，真正實現「部署一次，永久運行」的 Maker 浪漫！
