Copyright © 2011 Igor Y. Kamolov
31.03.2011 г. Российский МИД снимает рекомендацию не ездить на курорты Египта на Красном море, но все еще советует отказаться от отдыха в других районах страны.
Египет вновь открыт для туризма!
10.04.2011 г. На сайте открыт раздел . В нем вы можете найти разную полезную для дайверов и особенно для подводных фото/видео операторов информацию, советы и ссылки на полезные сетевые ресурсы.
Доступен раздел "Полезное"
8.05.2011 г. В разделе размещена статья о порядке сборки и проверки акваланга (скубы) перед погружением.
Инструкция по сборке оборудования
С 1.09.2011 г. бассейн РГУФК работает о обычном режиме.
Режим работы бассейна РГУФК
Список примененных компонентов: супервизоры U1, U3, U5 - MCP100-TT/315, счетверенный оптрон U2, U4, U6 - TLP-521-4GB, сдвоенный D-тригер - HEF-4013. Резисторы типоразмера 0805. Общая стоимость деталей - около 100 рублей. Поверьте, это не слишком высокая цена за здоровье дорогого аккумулятора.
Принципиальная схема контроля батареи из трех элементов (3S) составлена из трех аналогичных датчиков напряжения. В нее добавлен D-триггер которые обеспечивает отключение нагрузки (выход Q2 U7B) в случае снижения напряжения любой ячейки до критического уровня. Повышение напряжения на ячейке после снятия нагрузки не приведет к вторичному включению нагрузки, так как триггер U7А является одноходовым. Возврат схемы в первоначальное состояние возможен только после полного обесточивания. В схеме отсутствует генератор импульса начальной установки. Но он есть на разводке
Рассмотрим логику работы одного элемента схемы контроля. Супервизор U1 двумя выводами Vdd и Vss постоянно замеряет напряжение на контролируемой ячейке V1. При условии что напряжение на ячейке превышает пороговое на выходе RST супервизора имеется сигнал высокого уровня. Таким образом через подключенный к выходу супервизора светоизлучающий диод оптрона U2 закрыт и ток по нему не течет. Соответственно детектор оптрона U2 также закрыт и ток по нему не течет. Как только контролируемое напряжение снижается ниже порогового значения 3,01-3,08V на выходе супервизора появляется сигнал низкого уровня. При этих условиях через излучающий светодиод оптрона начинает течь ток достаточный для срабатывания детектора оптрона. Снимая напряжение появившееся на нагрузке детектора оптрона R3 можно управлять включением нагрузки батареи. Как видите, логика работы схемы проста и не должна вызывать вопросов.
Представленная ниже схема защиты Li-Po аккумуляторных сборок рассчитана на работу с трехэлементной батареей (S3 11,1V). Напряжение срабатывания схемы защиты - 3.08V. Ток потребления - не более 20мкА. Возможно встраивание схемы "мягкого старта" при подключение энергоемких нагрузок подводной электроники. Срабатывание любой из схем контроля напряжения ячеек батареи вызывает полное отключение всей батареи от нагрузки.
Я перепробовал множество способов решения этой проблемы - от использования операционных усилителей до использования источников опорного напряжения, однако все они оказались неэффективными. В итоге я пришел к мысли использования для контроля напряжения каждой ячейки специальных микросхем - супервизоров питания. У этого решения оказалось множество плюсов - малые габариты (SOT-23), четкое (до 5%) отслеживание заданного напряжения, минимум (или полное отсутствие) внешних компонентов, встроенные схемы термокомпенсации и т.д. Еще одним не маловажным плюсом является возможность масштабирования схем контроля простым умножением числа супервизоров.
Разумеется, существуют специализированные интегральные схемы защиты литий-полимерных аккумуляторов (battery protection IC) которые в состоянии решать проблему "переразряда" аккумуляторов. Примером такого решения может быть чип S-8233A (Seico). Но к сожалению такие чипы для контроля сборок от трех и более элементов в нашей стране не встречаются в продаже. Как правило поставщики их готовы поставить "под заказ" как всегда от энного (читай - немалого) количества штук да еще в весьма не малый срок - 4-8 недель. Поэтому использование таких чипов затруднено. Кроме того, если посмотреть схему их включения то становится видно что типовая схема требует большого количества внешних элементов, что "раздувает" размеры печатной платы и отнимает и без того ограниченный внутренний обьем видео/фотобокса.
А вот вторая проблема - "переразряд" как правило не решается. Суть проблемы в том что если допустить разрядку одной или более ячеек ниже критического уровня в 3V то это пагубно скажется на емкости этих ячеек. Фактически это может вызвать полный выход недешевой литий-полимерной сборки из строя. Сначала резко упадет емкость (в разы от номинальной) а потом станет невозможен процесс зарядки сборки в целом. Взрыва не будет, но деньги вы потеряете.
Однако у литий-полимерных аккумуляторов есть и существенные минусы - недопустимость "переразряда" и "перезаряда". И если не принять мер по их устранению то использование литий-полимерных аккумуляторов становится очень накладным финансово и в некоторых случаях не безопасно из за потенциальной возможности возгорания основной составляющей этого типа аккумуляторов - лития. Под "перезарядом" понимается превышение предельно допустимого напряжения базовой ячейки (4,2V) в процессе зарядки аккумуляторной сборки. Если такое происходит, то вся лишняя энергия в какой то из ячеек сборки переходит в тепло и разрушает внутренние структуры ячейки. Такое разрушение чревато возможность возгорания всей сборки, причем тушить ее водой бесполезно. Литий прекрасно горит и в воде. Как правило эта проблема не является большой, поскольку на рынке имеется большое количество достаточно бюджетных решений в виде специализированных зарядных устройств оснащенных так называемым "балансиром" для литий-полимерных аккумуляторов и сборок. Задача "балансира" - не допустить превышения напряжения на какой либо элементе сборки выше предельного при одновременной зарядке недозаряженных элементов. Т.е. балансир просто выключает заряженную до номинала ячейку и продолжает заряжать недозаряженные.
Эра использования никелькадмиевых (Ni-Cd) и металлгидридных (Ni-Mh) в подводном оборудовании подходит к концу. Причин тому множество - "эффект памяти", низкая энергоемкость и как следствие большие габариты. Сейчас все активнее и активнее в качестве автономных источников электропитания используются литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po). Достоинств у них множество - крайне высокая энергоемкость, повышенное напряжение базовой ячейки, малый вес, полное отсутствие "эффекта памяти", способность отдавать высокие токи (до 100 А и более), возможность быстрой зарядки.
1. Схема защиты аккумуляторов от переразряда
Схемы и советы по разработке подводной электроники
Комментариев нет:
Отправить комментарий