Cung cấp ba điện áp khác nhau từ cùng một gói pin sạc NiMH


9

Tôi có một bộ pin mà tôi muốn sử dụng làm nguồn cho tất cả các bộ phận chạy bằng pin của mình trên một chiếc xe đạp đi lại.

Gói của tôi bao gồm (10) các tế bào 1,2V có dây nối tiếp:

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]}  
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

Vấn đề là một số thiết bị của tôi hoạt động với (2) pin AA, một số mất (4) và một số thiết bị cần có 12V. Những gì tôi muốn làm là:

  • nối tất cả các thiết bị vào một gói chung, loại bỏ nhu cầu sử dụng pin riêng lẻ và đơn giản hóa việc sạc lại
  • sử dụng thiết kế mạnh mẽ, chống rung và thời tiết
  • sử dụng thiết kế phù hợp cho các thành phần cường độ thấp
  • cung cấp tất cả các thành phần với hiệu suất gần như 100%
  • dễ dàng phục vụ (nghĩa là định kỳ xác định và thay thế các tế bào xấu)

Từ tất cả các nghiên cứu tôi có thể tìm thấy, dường như có hai giải pháp phổ biến:

1) thêm các bộ chuyển đổi DC-to-DC điện tử sẵn có để giảm điện áp xuống 6V và 3V tương ứng, và chấp nhận sự không hiệu quả của chuyển đổi.

2) nối chuỗi tại các điểm cụ thể để tạo ba mạch.

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]} 
|         |              |                         |
└- 2.4 V -┘              |                         |
|                        |                         |
└-------- 6 V -----------┘                         |
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

3) một lựa chọn thứ ba là chỉ sống với trọng lượng tăng thêm. Cấp nguồn cho từng bộ phận một cách riêng biệt và độc lập và sạc / thay pin khi cần thiết.

Mỗi lựa chọn này đều có nhược điểm của nó. Nhưng # 2 dường như là hứa hẹn nhất. Vấn đề rõ ràng nhất là tải được phân phối không đồng đều giữa các ô trong gói. Nếu tôi có thể vượt qua điều đó, thì tôi nghĩ chúng ta có một giải pháp chiến thắng.

Vì vậy, câu hỏi của tôi là:

Có thể - sử dụng hệ thống dây thông minh và thiết bị điện tử tối thiểu - để cung cấp ba điện áp khác nhau từ cùng một gói pin sạc NiMH?

Nhận xét, đề xuất và ý tưởng đều được đánh giá cao.


Dự đoán tốt nhất của tôi cho đến nay là như sau:

  • kết hợp bộ hẹn giờ và rơle để tạo ra một công tắc hai cực, năm cực, sẽ quay vòng qua từng cặp ô mỗi phút hoặc lâu hơn, cung cấp một luồng ổn định 2,4v
  • kết hợp bộ hẹn giờ và rơle để tạo ra một công tắc hai cực, hai cực, sẽ quay vòng qua một nửa số ô mỗi phút hoặc lâu hơn, cung cấp luồng 6v ổn định
  • kết nối tất cả các thiết bị 12 v với gói như bình thường

Thật không may, tôi bị kẹt trên rơle và cách kết nối bộ hẹn giờ để ngắt các rơle, trong khi vẫn duy trì ba mạch độc lập. Tôi cũng muốn giữ mọi thứ nhỏ gọn. Nó không phải là thực tế để có một bảng mạch kích thước shoebox ngoài bộ pin. Lý tưởng nhất là tôi muốn đóng gói mọi thứ vào hộp chống nước Pelican 1010 .

Lúc đầu, tôi nghĩ rằng tôi chỉ có thể sử dụng điốt và kết nối mọi thứ trong một khối lớn, nhưng tôi đã từ bỏ tùy chọn đó sau một số thử nghiệm trước đó. Dường như các điốt đang trở nên cực kỳ nóng, điều đó tất nhiên có nghĩa là chúng đang tiêu tan rất nhiều năng lượng được cho là đi đến các thành phần.

Một lựa chọn khác tôi đã xem xét là một bộ điều chỉnh điện áp diode Zener. Điều này sẽ kết hợp tốt với một ứng dụng cường độ thấp và thiết bị điện tử tối thiểu, nhưng thật không may, nó cũng bị hiệu quả chuyển đổi.

Đối với hồ sơ, các thành phần của tôi là:

+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| component                 | voltage | usage        | draw  |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| tail light                | 3V      | night time   |  25mA |  
| headlight                 | 6V      | night time   | 250mA |  
| cycling computer          | 3V      | always       |   1mA |  
| turn signals (automotive) | 12V     | intermittent |  55mA |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  

Tin tốt là vì tất cả các thiết bị này đều hoạt động bằng pin, chúng chịu được sự dao động điện áp bình thường của hóa học pin.

Kế hoạch tương lai:
Hệ thống nạp lại trung tâm 6v


Tôi tự hỏi tại sao bạn không sử dụng đèn 6 V cho đuôi và đèn báo rẽ. Điều này sẽ đơn giản hóa thiết kế rất nhiều.
Vovanium

Tôi rất hài lòng với đèn hậu của mình, Cateye TL-LD1100 Nó đặc biệt chắc chắn và cho đến nay là sản phẩm tốt nhất tôi tìm thấy trên thị trường. Thật không may, tôi không thể tìm thấy bất kỳ hệ thống tín hiệu rẽ xe đạp nào được xếp hạng 6v, vì vậy tôi phải tự làm. Một lần nữa sử dụng các bộ phận chắc chắn tốt nhất tôi có thể tìm thấy là đèn LED rơle ô tô EP-34đèn đánh dấu Xe tải . Cả hai đánh giá 12 v.
LeftyMaus

Không quá khó để tự làm đèn LED và lắp đặt nó trong các thùng bạn đã chọn. Ngoài ra còn có rất nhiều mạch nhấp nháy đơn giản mà bạn có thể xây dựng (ví dụ: chỉ có ba phần với IC hẹn giờ ICM7555 CMOS).
Vovanium

Tôi thấy đèn đánh dấu xe tải có thể rất dễ dàng để thay đổi điện áp định mức bằng cách thay thế các điện trở giới hạn hiện tại. Có hai đèn LED và hai điện trở trên tàu, vì vậy có vẻ như chúng cấp nguồn cho đèn LED đơn với điện trở nối tiếp với 12 V (với 20% hiệu suất).
Vovanium

Một ưu điểm khác của các đèn đánh dấu đặc biệt này là chúng được niêm phong siêu âm (thời tiết). Chúng cũng rất nhẹ, làm giảm căng thẳng rung động. Tôi đã gắn chúng trên ngã ba và chỗ ngồi, vì vậy chúng bị trừng phạt bất kể tôi đi trên đường trơn hay gồ ghề. Tôi miễn cưỡng mở chúng ra bởi vì tôi không tự tin rằng tôi sẽ có thể niêm phong lại chúng một lần nữa.
LeftyMaus

Câu trả lời:


8

Bạn nên sử dụng bộ chuyển đổi DC-DC hoặc bộ pin chuyên dụng cho mọi điện áp.

Bạn không nên sử dụng điểm giữa của bộ pin. Điều này dẫn đến mức phí khác nhau trong các tế bào. Kết quả là bạn sẽ nhận được điện áp nghịch đảo trên các tế bào được xả trước và điều này sẽ làm hỏng pin và có thể cả thiết bị.

Sơ đồ dưới đây cho thấy điều này.

Điện áp nghịch đảo xuất hiện khi một trong những pin bán hết được xả hết, do đó không có điện áp trên. Nếu các tế bào khác tiếp tục cung cấp năng lượng, dòng điện vẫn sẽ chảy do đó 'sạc' tế bào chết với điện áp âm.

Tải kết nối với tế bào chết theo cách này có được điện áp cung cấp phân cực ngược, do đó, có thể, chết.

sơ đồ

mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab

Tối ưu nhất (nếu bạn không muốn sử dụng các thiết bị được xếp hạng điện áp khác) Tôi nghĩ là cung cấp trực tiếp thiết bị mạnh nhất (đèn pha 6V) và sử dụng bộ chuyển đổi tăng / giảm tốc cho tất cả các thiết bị khác.


"Yếu tố" nghĩa là gì? Điều gì sẽ nhận được "điện tích khác nhau" hoặc "điện áp nghịch đảo"? Các tế bào tạo nên bộ pin? Hoặc các thành phần của hệ thống chiếu sáng, tức là đèn đuôi hoặc đèn pha?
LeftyMaus

Các yếu tố được bán. Xin lỗi về tiếng Anh kém. Tôi sẽ cải thiện câu trả lời của mình
Vovanium

1

Xuất phát từ những gì Vovanium đề xuất, hãy nhìn vào thứ gọi là Bộ nhân điện áp , hoặc charge-pump. Tôi đã tìm kiếm nhanh xung quanh và thấy rằng gói mạch tích hợp có vẻ phù hợp với các ứng dụng của bạn - cụ thể là dòng điện hoạt động thấp (110uA) và hiệu suất chuyển đổi (98%). Bảng dữ liệu cho biết IC đặc biệt này có dòng đầu ra tối đa 45mA, vì vậy bạn sẽ phải tìm thứ gì đó có thể cung cấp nhiều hơn một chút hiện tại, nhưng tôi chỉ muốn làm cho bạn biết về tùy chọn này.

Tất nhiên, đây là những bộ chuyển đổi DC-DC vì vậy về cơ bản nó giống nhau. Nó có thể dễ dàng thực hiện với một bước tăng (bơm sạc) và bước xuống (chopper) cho ứng dụng của bạn.

Có lẽ chỉ cần một vài trong số các chuyển đổi sẽ làm. Bạn có thể tăng 6V lên 12 V và tăng 6V lên 3V cho nhu cầu của mình. Nó được ghi trong biểu dữ liệu các thiết bị này có công suất cung cấp tới 20W.


Cảm ơn những gợi ý một phần. Tôi sẽ phải cung cấp cho hệ thống 6v một số suy nghĩ thêm ...
LeftyMaus
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.