Вторая часть статьи о накопителе "Вампирчик-Цифра". Самая интересная, т.к. представлены результаты реальных тестов изделия, а не рекламные заявки.
Поделиться этой страницей в:
Продолжение. Первую часть статьи можно .
Накопитель.
Внешний вид "Вампирчика" показан на фото.
Рис.8. "Вампирчик-Цифра"
Характеристики дадим с краткими комментариями.
1. Выходное напряжение - от 3.5 до 16В.
Напряжение задается с помощью ДИП-переключателя с 4-мя контактами. Замыкание соответствующего контакта приводит к появлению одного из напряжений на выходе.
Величина напряжения на контактах 1 и 2 задается с помощью переменных резисторов, а 3 и 4 жестко задана и равна 9.5 и 5.4В, соответственно.
2. Выходной ток - до 0.5 А или 1.5 А.
Максимальный выходной ток "Вампирчика" можно искусственно ограничить 0.5 А или 1.5 А. Ограничение тока необходимо при зарядке гаджетов, которые не могут делать это сами, полагаясь на свой адаптер питания, например, некоторые модели сотовых телефонов. Задание максимального тока выполняется джампером. Кроме того, при напряжениях выше 7.5 В, максимальный ток будет дополнительно ограничиваться так, чтобы максимальная выходная мощность "В-Ц" не превысила примерно 10 Вт. Это нужно, чтобы избежать излишнего нагрева электроники "В-Ц" и аккумуляторов.
3. Напряжение питания "В-Ц" - от 5 до 25 В постоянного тока и/или от 5 до 30В переменного (по входу для динамовтулки).
К "Вампирчику" можно одновременно подключать два источника питания (по входу переменного тока и по одному из входов для постоянного), они будут работать независимо, например, динамо-втулку и солнечную батарею.
Заметим, что при зарядке от источника 5 В (от USB), зарядка занимает примерно вдвое больше времени, чем от источников с напряжением 6 В и выше. Это сделано для того, чтобы при подключении к USB порту, мы брали от него ток около 0.5А, чтобы его не спалить. Оптимальное напряжение БП для максимальной скорости и КПД - 7...18В.
Вход переменного тока также имеет свои особенности. Выпрямитель, который стоит на этом входе, а также ограничитель напряжения, рассчитаны на работу от маломощного источника, типа велосипедной динамо-втулки. Мощные блоки питания переменного тока с напряжением выше 25 В могут перегревать "В-Ц".
4. Внутренние аккумуляторы.
Li-Ion, размера 18650, 3.7В, 2200мАч. Расположены в колодках для возможной замены пользователем.
Рис.9. "Вампирчик-Цифра" со снятой верхней крышкой.
5. Разъёмы для зарядки "В-Ц" - круглый 5мм и мини-USB, и круглый 3 мм для переменного тока.
6. Выходные разъёмы - 4 разных типа.
- круглый 5мм и нажимная колодка - на них присутствует напряжение от 3.5 до 16В. - круглый 3мм и USB - защищённый выход. Напряжение на них не превышает 6В.
7. Служебная колодка.
К ней можно подключать внешние аккумуляторы. В зависимости от положения расположенного рядом с ней джампера, эти внешние аккумуляторы либо просто подключаются параллельно внутренним, либо "В-Ц" питается от этих внешних аккумуляторов, не тратя внутренние.
8. Регулировки.
- Установка выходного напряжения - ДИП-переключателем и двумя переменными резисторами. - Установка ограничения максимального тока - джампером "тока". - Задание назначения выходной колодки - джампером. - Настройка на рабочую точку солнечной батареи - джампером. Оптимизация возможна для солнечных батарей с рабочими напряжениями 5 В, 12В и 17В.
Для чего она нужна? Дело в том, что солнечная батарея отдает максимальную мощность только при напряжении равном рабочему (рабочей точки). При меньшем или большем напряжении мы недобираем мощность, а это плохо, особенно, когда солнца мало, зарядка медленная и хочется её ускорить.
Как работает оптимизация? Устанавливая джампер, например, для батареи 12В, мы задаем нижний порог начала работы зарядной схемы "Вампирчика" примерно в 11В, т.е. пока напряжение не поднимется выше 11В зарядка не начнется и "В-Ц" не будет потреблять ток от солнечной батареи. Следовательно, напряжение на ней растет, т.к. без нагрузки оно может достигать 16...18В. При превышении примерно 11В, "В-Ц" начинает плавно отбирать часть мощности солнечной батареи, заряжая свои аккумуляторы. Т.о. устанавливается баланс потребления, и напряжение на солнечной батарее держится около 11В в данном примере, т.е. близко от её рабочей точки, т.е. солнечная батарея отдает максимум, что может при данной освещённости.
9. Выключатели.
Расположены по бокам корпуса. Один включает в работу выходной преобразователь "В-Ц", чтобы на выходе появилось напряжение, другой включает фонарь из 3-х светодиодов.
10. Индикация.
- Цифровой индикатор. Показывает выходной ток, напряжения на выходе, на внутренних аккумуляторах, на зарядном входе, на служебной колодке, процент заряда аккумуляторов, а также режимы работы "В-Ц".
- Светодиоды тока и напряжения около зарядного входа, а также, выхода "В-Ц". Светодиоды напряжения просто горят, когда напряжение присутствует на этих входах/выходах, светодиоды тока - горят, когда есть ток, зарядки или же выходной. Причем, яркость выходных светодиодов пропорциональна току и напряжению на выходе.
- Светодиод около USB разъёма показывает наличие напряжения на нём.
11. Защиты.
В последней на сегодня 5-й версии накопителя установлено столько защит, что спалить его весьма сложно. (В предыдущей 4-й версии ещё нет защит от переполюсовки по входу-выходу.)
- Вход зарядки 5мм - защищён от перепутки полярности и импульсных выбросов напряжения. - Вход зарядки мини-USB - защищен от импульсов высокого напряжения. - Основной выход: разъём 5мм и колодка - защищены от переполюсовки подключаемого аккумулятора. - USB - выход - защищён от появления напряжения выше 6В, чтобы не испортить подключенные USB устройства. - Внутренние аккумуляторы защищены от перезаряда и переразряда. Если подключены внешние аккумуляторы параллельно внутренним, то, соответственно, защищены и они. - В корпусе есть термозащита, т.е. при превышении температуры выше примерно 70...80 гр.С "В-Ц" отключает выход.
Несмотря на защиты, прибор, конечно, можно повредить, поэтому сразу укажу наиболее опасные случаи.
- Нельзя путать полярность подключаемых к служебной колодке аккумуляторов! - Нежелательно долго держать в закороченном состоянии USB выход (и разъём 3мм), т.к. возможен перегрев. Остальные выходы можно. - Лучше не бросать прибор летом на солнце, т.к. нагрев выше 50 градусов портит аккумуляторы. - Ну, и, естественно, нельзя превышать допустимые напряжения, подаваемые на входы.
Ну, хватит технических занудностей, сейчас немного коснёмся прошивки и перейдём к тестированию прибора.
Интеллект.
Как уже говорилось, для надёжности, силовая часть с управлением и защитами почти полностью независима от "интеллектуальной" - микроконтроллера с программой. Задача контроллера - индикация параметров схемы и отключение "Вампирчика" при его работе как зарядника для аккумуляторов.
Обращаю внимание, именно зарядника "голых" аккумуляторов, а не в составе гаджетов. Для зарядки мобильников, планшетов и т.п. контроллер не нужен вообще, пользователю надо лишь нажать кнопочку включения в работу и всё.
Подробно рассматривать все режимы работы контроллера мы не будем, остановимся только на особенностях "В-Ц" именно как зарядника. Алгоритм работы зарядки внешних аккумуляторов у "В-Ц" весьма примитивен - мы задаем максимальное напряжение, до которого нужно заряжать аккумулятор, после достижения которого, "В-Ц" просто отключается. Особенностью же "Вампирчика", является сама возможность задания этого напряжения от 3.9 до 16В с шагом 0.1В, чего не позволяет, полагаю, ни одно ЗУ для аккумуляторов, кроме, может быть, профессиональных.
Естественно, пользователю можно и не знать нужное конечное напряжение - "В-Ц" вначале предлагает выбрать аккумулятор из списка предустановленных.
Рис.10. Пример индикации выбора заряда Li-Ion аккумуляторов 7.4В
Недостатком же "Вампирчика" как зарядника, является отсутствие каких-либо способов механического подключения к контактам заряжаемого аккумулятора, только выходной разъём.
Как бы там ни было, работа в режиме зарядника - это опциональная возможность, а не основное назначение. И, кстати, такой возможности не дает ни один из известных мне типов универсальных аккумуляторов.
Замечу, что используя "Вампирчик" пользователю надо быть внимательным, как известно, свобода предполагает ответственность - выставив неправильные напряжения, устройство или аккумулятор можно повредить.
Тесты.
Приступаем к тестированию характеристик "Вампирчика", чтобы проверить соответствие заявленных характеристик реальным.
Для тестов был взят случайный образец. Конечно, стоило бы взять их несколько штук для осреднения результатов, но это трудозатратно. Впрочем, как показывают обязательные проверки при выходном контроле, разброс характеристик обычно не превышает 5% от среднего.
1. Максимальное напряжение зарядки внутренних аккумуляторов.
Составило 4.22В. Это чуть выше оптимального - 4.2 В, но не превышает разрешённого производителями Li-Ion аккумуляторов 4.25 В.
2. Напряжение отключения при разряде.
Вместо аккумуляторов подключался регулируемый блок питания и напряжение на нём понижалось до отключения схемы. Напряжение выключения составило почти ровно 3 В.
3. Ёмкость внутренних аккумуляторов.
Тестировалась с помощью внешнего зарядного устройства после вытаскивания аккумуляторов из "Вампирчика". Аккумулятор разряжался током 0.5 А с напряжения 4.2 В до 3 В. Емкость получилась даже чуть выше, чем 2200мАч. Аккумуляторы отмаркированы как имеющие ёмкость 2200мАч.
Замечу, что ёмкость не есть нечто неизменное. Она зависит от партии аккумуляторов, срока их хранения и т.д. Поэтому, данная циферка ёмкости говорит нам только о качестве текущей партии.
4. Коэффициент полезного действия (КПД) зарядной части.
Показывает насколько эффективно "Вампирчик" распоряжается энергией источника питания. Характеристики сняты для 3-х напряжений питания 5В, 11В и 15В, которые характерны для стандартных солнечных батарей, на которые "В-Ц" может быть настроен.
Таблица.1. КПД зарядной части "Вампирчик-Цифра".
Как видно из таблицы, КПД не слишком сильно различается и разницу в несколько процентов, думаю, при реальной эксплуатации никто не заметит.
Кстати, одновременно, данный тест показал, что при зарядке от источника 5 В, ток потребляемый от него может достигать 0.8 А, когда аккумуляторы пустые и снижаться до 0.5 А в конце зарядки.
Вторым побочным результатом теста было измерение величины потребляемой мощности от источника питания:
- При питании от 5 В она достигала 4 Вт в начале зарядки, и была около 2.5 Вт в конце. - При питании от 11 В или 15 В, она была около 6.1 Вт вначале и 7.2 Вт в конце зарядки.
5. КПД выходного преобразователя.
Очень важный параметр, показывающий, какой процент энергии аккумуляторов "Вампирчик" отдаёт нагрузке. Снимем график КПД в зависимости от выходного напряжения (5 В и 12 В) и выходного тока (0.2...1.5 А).
Рис.11. КПД преобразователя при выходном напряжении 5 В и 12 В и питании 3.7 В.
Результаты радуют! КПД весьма неплох, особенно, для низковольтной повышающей схемы.
Также было проверено влияние на КПД степени зарядки аккумуляторов "Вампирчика". При полностью заряженных либо почти полностью разряженных аккумуляторах изменение КПД составило не более пары процентов от показанного на графике Рис.11. Поэтому можно считать, что КПД почти не зависит от уровня заряженности внутренних аккумуляторов.
6. Максимальная выходная мощность.
Посмотрим, какую мощность может отдать "В-Ц" в нагрузку, в зависимости от выходного напряжения. График снимем при напряжении на аккумуляторе равном 3.7В, т.е. при средней заряженности аккумулятора.
Таблица.2. Максимальный выходной ток и мощность при Uакк = 3.7В
Или, для наглядности, в виде графиков.
Рис.12. Максимальный выходной ток в зависимости от выходного напряжения.
Рис.13. Максимальная выходная мощность в зависимости от выходного напряжения.
Замечу, что нелинейности графиков вызваны не погрешностями измерения, а влиянием различных схем ограничителей (выходного напряжения, тока, мощности).
Как видим из графиков, "В-Ц" выдаёт ток, даже превышающий заявленный - 1.87 А вместо 1.5 А при 5 В. Такой ток легко обеспечивает зарядку планшетов типа iPad и т.п. Максимальная выходная мощность также превышает максимально заявленную в 9...10 Вт, отдавая при 7.5 В почти 12 Вт. Однако, максимальная мощность зависит от выходного напряжения и это надо учитывать, питая конкретные устройства.
Обращаю внимание, что измеренная максимальная мощность - это, именно, долговременная мощность, которую может отдавать накопитель. Сам преобразователь рассчитан на большие мощности, его возможности ограничены настройками схем защиты.
Даже при отдаче максимальной мощности, "Вампирчик" может также одновременно и заряжаться.
Да, можно поднять выходную мощность "В-Ц", но тогда будет расти температура внутри корпуса прибора, т.к. он небольшой, а аккумуляторы внутри жары "не любят" и будут просто быстрее портиться. А дырявить корпус ради вентиляции не хочется. Выход - металлический корпус, но это, может быть, в будущем.
7. Размеры и вес.
В качестве последнего теста возьмем весы и измерим, сколько же точно весят разные комплекты "Вампирчика".
- "Вампирчик-Цифра" только накопитель - 220 г. - Комплект из накопителя, сумки и батарейного блока с 6-ю аккумуляторами - 640 г. - Комплект из накопителя, сумки и батарейного блока с 2-мя аккумуляторами - 420 г. - Отдельно БП 220 В - 80 г.
Размеры сумки - 150х170х27 мм Размеры "Вампирчика" - 133х68х23 мм
8. Тестирование на реальных потребителях.
А вот его-то при написании статьи мы и не стали делать. Почему? А смысл? В очередной раз убедиться в работоспособности? Это тестирование проводилось уже десятки и сотни раз различными пользователями, и "Вампирчик" просто честно выполнял свою работу - заряжал устройства.
В отличие от "китайских" накопителей, на которых пишут, что заряжают всё, а, по факту - "половину". Это хорошо видно на выставках, где можно одновременно опробовать устройства разных производителей. Когда посетитель, имея капризный гаджет (коммуникатор, сотовый и т.д.) и перепробовав с нулевым результатом кучу "китайцев", подключается к "Вампирчику" и просто, без "танцев с бубнами и шаманства", начинает заряжаться - это впечатляет. Такие наблюдения лучше любой рекламы.
Но, если уж быть совсем точным, то за последний год мне известен лишь один случай, когда от "В-Ц" не смог зарядиться гаджет - кажется, коммуникатор от Samsung (не Galaxy). До причины мы тогда так и не докопались, полагаю, что дело было в неисправном зарядном кабеле от этого устройства, а не в "В-Ц".
Выводы.
1. Накопитель "Вампирчик-Цифра" разработан именно как универсальный инструмент для зарядки различных устройств "в поле". "В-Ц" может быть настроен пользователем так, чтобы эмулировать работу большинства зарядников "мелкой" электроники - раций, GPS, планшетов, спутниковых телефонов и т.д.
2. Универсальность позволяет "Вампирчику" питаться "от чего попало" - в лесу не до капризов, а выдавать потребителю стабильные, чистые напряжение и ток.
3. В отличие от других накопителей, "Вампирчик" может быть настроен на работу с солнечными батареями разных напряжений и токов так, чтобы брать от них максимум мощности. Это важно, т.к. солнечная батарея весьма специфичный источник мощности, с которым надо уметь грамотно обращаться.
4. В отличие от известных накопителей, только "Вампирчик" позволяет пользователю штатно менять внутренние аккумуляторы, а также использовать внешние блоки с заменяемыми (можно и без прерывания работы) аккумуляторами.
5. В отличие от любых накопителей, "Вампирчик" может работать универсальным зарядным устройством для отдельных аккумуляторов разных типов, причем, напряжение заряда может регулироваться произвольно.
6. Накопитель разрабатывался именно для нужд людей "вне цивилизации", поэтому имеет множество защит, недоступных в других аналогах. Это и влагозащита плат лаком, и защиты входов-выходов, а также, схемные решения, позволяющие работать даже при отказе части элементов, и большие запасы по мощности силовых элементов. Цель - неубиваемость.
7. Минусы универсальности - несколько больший вес и сложность в освоении для "не технарей". Желательно, чтобы пользователь понимал, что он делает, чтобы не спалить свои гаджеты. Однако, для совсем уж "чайников" достаточно один раз настроить входные/выходные параметры накопителя, закрыть крышку и больше её не открывать. Тогда прибор будет лишь безопасно эмулировать какой-нибудь из многочисленных аналогов, не используя всех своих возможностей.
Повторюсь, "Вампирчик-Цифра" - это универсальный рабочий инструмент для обеспечения электроники питанием. Как любым инструментом, им надо уметь пользоваться, чтобы получить максимум пользы. А возможностей достаточно.
Автор: Николай Носов 10.12.11
Все статьи на сайте разрешены к копированию, но с обязательным указанием ссылки на нас .
На главную
