sobota, 4 marca 2017

Źródło prądu - źródłem życia ......akumulatora

Uzdrawiania akumulatorów cd...


Artykuł prof. dr Sauera wywrócił mój cały misterny plan procedury odsiarczania.
Zamiast brutalnego traktowania akumulatora wąskimi ale wysokimi impulsami prądu (Katuj! Tratuj! Ja przebaczę wszystko ci jak bratu!) prof. dr zachęca do łagodnego ale uporczywego głaskania prądem nie większym niż 0,01 pojemności przez czas niezbędny do wprowadzenia ładunku wielkości 100-120% nominalnej pojemności baterii.

To niemalże rewolucja technologiczna ale brzmi sensownie więc czemu nie spróbować. Poświęcenie tygodnia czy dwóch nie wydaje się dużym kosztem sprawdzenia w praktyce rewelacji niemieckiego naukowca.
Szczególnie, że koszt takiego doświadczenia jest żaden. Jedyna rzecz jaką potrzebuję to źródło prądu regulowane  w granicach 50 - 200 mA dla testowanych małych akumulatorków 7 i 9Ah.

Mógłbym użyć swojej chińskiej przetwornicy dc-dc mającej w sobie regulacje CC i CV ale będzie ona potrzebna do innych eksperymentów w czasie trwania długiego przecież procesu odsiarczania.

Potrzebuję więc 2-3 szt prostych źródeł prądu o niewielkiej wydajności i niekoniecznie dużej stabilizacji prądu. Zakładam że napięcie na odsiarczanym akumulatorze zmienia się od 13 do 16V a prąd odsiarczania to max 0,1 A

Wariant I - tranzystor


Klasyczne źródło napięciowe. Prąd płynący do odbiornika przepływa przez R7. Wielkość tego prądu wynika z napięcia na dzielniku R9/R6 i oporności R7. Załóżmy, że napięcie na R6 = 1V
Napięcie B-E = około 0,7V. Na oporniku R7 musi pozostać 0,3V. Jeśli chcemy pobierać ze źródła 0,1A to R7 = 0,3/0,1 = 3 om strata mocy na R7= 0,03W.

Minimalne napięcie zasilania jakie potrzebujemy do pracy źródła przy zmieniającym się napięciu odbiornika to 16 V + Uce min (0,2V) + UR7 (0,3V) = 16,5 V
Przyjmując z zapasem U zas = 18V otrzymujemy
maksymalna moc tracona na R7 = 0,03
maksymalna moc tracona na tranzystorze = (18-13) * 0,1 = 0,5W już potrzebny jakiś radiator
Przy zasilaniu 18 V i przy założeniu że R6 = 0,1k to R9 = 1,7k . Moc tracona na obu tych rezystorach to 0,18W.
Łączna maksymalna moc tracona w źródle = 0,03+0,5+0,18 = 0,7 W
Można regulować wielkość prądu źródła wstawiając zamiast rezystora R6 potencjometr 1k.
Fajny układ ale aż 4 elementy do połączenia:) I ma sporą wadę - mocną zależność prądu od temperatury tranzystora wynikającą ze zmian napięcia baza-emiter - 2mV/oC. W moim przypadku daje to zmianę 10 % przy wzroście temperatury tranzystora o ok 30oC. To bardzo dużo

 Wariant II -LM317


Ulubiony i tani (1zł/szt) stabilizator napięcia LM317  nadaje się również do stabilizacji prądu.
Dla prądu 0,1 A rezystor Rf powinien mieć wartość 12,5 om!  ( gdzie coś takiego kupić ?). Moc tracona w rezystorze to ok 0,13W
Minimalny spadek napięcia na LM317 to ok 2V więc napięcie zasilania musi być 2+1,25+16 = ok 19V. Maksymalna moc tracona w LM = (19 - 13 - 1,25)*0,1 = 0,475W. Podobnie jak wyżej ale tylko dwa elementy. Niestety by regulować prąd źródła trzeba dodać potencjometr równolegle do Rf.
Zaleta - bardzo stabilne źródło prądu.

Wariant III

Lubię proste rozwiązania więc może wystarczyłby opornik połączony szeregowo z akumulatorem i wszystko zasilane z regulowanego źródło napięcia by dobrać właściwy poziom napięcia zasilania (mam kilka chińskich przetwornic tylko z regulacją napięcia po 0,4$ szt) Policzmy więc:

Napięcie zasilania - 20 V
Rezystor szeregowy dla prądu 0,1A  i średniego napięcia 14,5 V = ok 55om.
Prąd odsiarczania dla U akku = 13V  to ok 0,13A  moc tracona = 0,9W
Prąd odsiarczania dla U akku = 16V  to ok 0,07A  moc tracona = 0,3W
Wahania  prądu +/- 30 % - trochę dużo

dla napięcia zasilania 24 V
Rezystor szeregowy dla prądu 0,1A  i średniego napięcia 14,5 V = ok 95om.
Prąd odsiarczania dla U akku = 13V  to ok 0,115A  moc tracona = 1,2W
Prąd odsiarczania dla U akku = 16V  to ok 0,085A  moc tracona = 0,7W
wahania prądu +/- 15% do przyjęcia  moc tracona w rezystorze do 1,5 W - będzie już mocno ciepły
ale jeszcze do przyjęcia

Istnieje wiele ciekawych rozwiązań źródeł prądu. Mój ulubiony to układ  ze wzmacniaczem analogowym.


Jego zaleta to możliwość stosowania niewielkich oporności pomiarowych i duża stabilność.
Ale wszystkie powyższe rozwiązania działają w oparciu o liniową zmianę spadku napięcia na elemencie sterującym źródła co zawsze powoduje dodatkowe straty mocy tym większe im bardziej zmienna jest oporność obciążenia.

Jedynym skutecznym rozwiązaniem jest regulator impulsowy - identyczny do tych stosowanych w przetwornicach dc-dc step down. W podstawowej swojej konfiguracji służą do stabilizacji napięcia ale można je delikatnie przekonstruować i zmusić do stabilizacji prądu.

Sięgamy więc do nieprzebranych chińskich zasobów na aliexpress i wybieramy sobie jakiś regulator dc-dc np taki.
To przetwornica z układem LM2596. Schemat jest bajecznie prosty jak na tak złożony w swojej zasadzie działania układ.

A tu propozycja przeróbki tej przetwornicy zaproponowane przez Rosjaninia Catethysis.
Cztery dodatkowe elementy i impulsowe źródło napięcia o sprawności 90% (zamiast 30% jak źródłach analogowych) mamy w zasięgu ręki


 Można z tego zrobić pełnowymiarową przetwornicę CC CV dodając dwie diody (potencjometr już jest w oryginalnym module.


Ot takie elektroniczne poprawianie rzeczywistości....

Wystarczy na dziś tych teoretycznych rozważań - czas działać bo cd nadchodzi...




3 komentarze:

  1. Bardzo inspirujący artykuł. Pozdrawiam !

    OdpowiedzUsuń
  2. W moim przypadku dodatkowym źródłem prądu stała się instalacja fotowoltaiczna i jestem bardzo zadowolona z faktu, że ją posiadam. Jeszcze jak czytałam na stronie https://majsterbudowlany.pl/dlaczego-warto-korzystac-z-paneli-fotowoltaicznych/ to jak najbardziej jest to bardzo fajna sprawa w dzisiejszych czasach.

    OdpowiedzUsuń
  3. Jestem pod wrażeniem. Bardzo fajny wpis.

    OdpowiedzUsuń