Пример весьма ёмкого буфера-накопителя на NiMh пальчиках АА. Для зарядки накопителя и для питания нагрузки использован один и тот же импульсный стабилизатор. Автор: Дмитрий Неделяев.
Поделиться этой страницей в:
Для зарядки разных устройств от солнечной батареи у меня возникла идея создать ёмкий и сравнительно небольшой накопитель.
За основу я взял NiMh аккумуляторы размера АА ёмкостью 2700 и 2800 мАч от производителя "Космос". Они были самые дешёвые на рынке в моем городе. NiMh аккумуляторы не нуждаются в сложной схеме зарядки, которая должна быть у Li-Ion аккумуляторов. Так же, NiMh аккумуляторы сложнее повредить при зарядке большим током или перезарядом.
Вначале я решил составить аккумуляторную батарею из 16 последовательно соединённых пальчиков АА. Но прочитав, что больше 10 шт. элементов в батарее могут вызвать значительное рассогласование напряжения на каждом элементе при заряде и разряде, остановился на восьми последовательных пальчиках, но при этом каждый бы состоял из двух запараллеленых банок. Т.е. я соединил каждую пару аккумуляторов параллельно и все 8 пар последовательно. Получил батарею на 9,6 В 5,5 А/ч.
Для получения нужных напряжений для зарядки разных потребителей я использовал . Пришлось ее немного модифицировать. Для меня были нужны следующие напряжения: 4.2 В (зарядка Li-Ion аккумуляторов, питание светодиода на 3 Вт), 5 В (зарядка коммуникатора), 6.2 В (зарядка 4 пальчиков АА для цифровика), 8.4 В (зарядка резервного Li-Ion аккумулятора на 7.4 В 1600 мАч), 12.2 В (зарядка аккумуляторной батареи). Первые три напряжения я получил заменой SMD резисторов в стабилизаторе на другие номиналы, четвертое получил с помощью подстроечного резистора, а пятое – одновременное включение напряжения 5 В и 8.4 В. Т.е. данный вариант полностью избавляет от регулировки напряжения подстроечником.
Далее мне пришлось немного заморочиться с переключателями и входным/выходным разъёмом. Получившаяся схема показана на рисунке:
Рис.1. Схема накопителя.
Таким образом, данный накопитель может работать в нескольких режимах.
1. Зарядка внутренних аккумуляторов. Напряжение зарядки 12В подаётся на гнездо. Переключатель находится в положении "1", ДИП-переключатель - в положении "2".
2. Зарядка и питание устройств. Гнездо - это выход стабилизатора. Переключатель находится в положении "1", ДИП-переключатель - в положении "1".
3. Зарядка аккумуляторов напрямую. Переключатель находится в положении "2", ДИП-переключатель - в положении "1".
4. Использование стабилизатора без аккумуляторов. Переключатель находится в положении "2", ДИП-переключатель - в положении "OFF".
Т.е. гнездо питания может служить как входом – для зарядки, так и выходом – при заряде мобильных устройств. Прошу особо не винить за то, что схема и комментарии написаны от руки. J Но думаю, что тут все понятно. ДИП-переключатель используется, как обычный выключатель, а также для изменения режимов работы.
Для того, чтобы соединить элементы АА парами последовательно, я использовал 4 отсека для 4 АА элементов. Пришлось их также модифицировать, чтобы в одном отсеке 2 элемента соединялись параллельно, и затем ещё с 2-мя последовательно. Т.е., по сути, один отсек должен был выдавать 2.4 В 5.5 Ач. Для этого я соединил пару контактов перемычками, и еще один контакт закрыл куском от печатной платы. Думаю сам процесс модернизации нет смысла описывать, ибо я попытался наглядно показать на фото:
Рис.2. Вид на стабилизатор (торец накопителя) сверху.
На фото выше, ДИП переключатель находится слева, он красного цвета. Второй ДИП-переключатель на 4 позиции синего цвета служит для установки выходного напряжения импульсного стабилизатора напряжения. Для защиты плата стабилизатора промазана эпоксидной шпаклевкой. О ней я уже писал на страницах сайта www.mobipower.ru
Рис. 3. Внешний вид входных и выходных разъёмов.
Рис.4. Текстолит в батарейном отсеке.
Рис.5. Окончательный вид получившегося накопителя. (вся электроника справа).
В процессе тестирования при зарядке аккумуляторов от блока питания на 18 В 1 А после стабилизатора получалось где-то 1.2 А при 12 В (разумеется, напряжение "просаживалось" примерно до 11.2 В при зарядке в начальный момент, а потом росло до 12 В). Напряжение каждого из аккумуляторов при таком соединении расходилось не более, чем на +/- 20 мВ. Думаю, что это допустимо. Аккумуляторы нагревались примерно до 40 градусов, поэтому лучше при зарядке дополнительно использовать небольшой вентилятор для их обдува. :-)
Я связался с Николаем по поводу тока, отдаваемого стабилизатором и получил от него следующий график зависимости выходного тока от выходного напряжения. Это был реально измеренные значения с одного из стабилизаторов.
На рисунке показаны зависимости выходного напряжения от тока для двух значений выставленного выходного напряжения 5.4В и 11В. Также каждое семейство характеристик состоит из нескольких веток, которые измерялись при разных напряжениях питания стабилизатора.
Из графика видно, что чем выше напряжение питания, тем меньше ток, который стабилизатор может отдавать. С другой стороны, это и хорошо, т.к. происходит самоограничение мощности, что исключает сильный перегрев стабилизатора.
Также заметно, что при выходном напряжении 5В максимальный выходной ток слабо зависит от напряжения питания и он даже выше, чем заявлено в характеристиках стабилизатора на сайте, т.е. 1.75А реально, вместо 1.5А заявленных.
При выходном же напряжении 11В зависимость максимального выходного тока от напряжения питания весьма сильная. Как уже писал, это может быть и плюсом.
Конструкция накопителя получилась достаточно простая и, думаю, что она пригодится тем, кто захочет её повторить. Можно использовать всего 2 отсека, т.е. 8 АА аккумуляторов, для кого принципиален небольшой размер и вес, а не ёмкость. По весу конструкция получилась около 500-600 грамм, но зато приличная ёмкость. Если у кого возникнут вопросы или предложения по модернизации, пишите в комментариях, постараюсь ответить.
Автор: Дмитрий Неделяев 13.11.09
--------------------------------------------------- Все статьи на сайте разрешены к копированию, но с обязательным указанием ссылки на нас.
А может проще использовать 1-2 свинцово-кислотных аккумулятора на 12В 1.2 - 2.2Ач типа http://www.loks.lv/ru/view/f7481252-14e7-11dc-b5b5-00167694e762 http://www.loks.lv/ru/view/f7481254-14e7-11dc-b5b5-00167694e762?
А можно ли узнать, сколько точно весит ваш накопитель? (Я в таких случаях беру девайсы, вес которых хочу узнать с собой в магазин и по ходу дела прошу продавца его взвесить).
Раз Дмитрий затягивает, попробую ответить за него. ;)
16АА по 28г = 450г, батарейные отсеки, около 40г, стабилизатор 20г, эпоксидка и т.п. пусть 20г.
Получилось 530г, что почти как указано в статье (500...600г).
Ждём ответа Дмитрия и делаем ставки ;-) на точность расчёта.
Сори, что долго не отвечал. :) Вес накопителя в среднем думаю даже 600 г, т.е. по весу весьма прилично выходит. Все же конечный свой вариант я составил из 8-ми аккумуляторов АА и 2-х отсеков на 4АА. Пусть и емкость стала примерно 25 А/ч, зато размер и вес меньше, а значит, и удобство. А оставшиеся 8 аккамулов запихнул в 2 рации, которые купил, так что зря не пропадают. :)
На главную
