Монтаж балансира. Ревизия 2

Общее

В ходе эксплуатации первая ревизия показала неплохой результат. Я не знаю ни единого факта выхода из строя. Вернее факт был - но объективный. Его "зажарили" большим током. Ошибка эксплуатации, так сказать. Не правильно был выставлен предел по напряжению.

Были выявлены некоторые "неправильности". Которые мы с Мельником Александром постарались устранить во второй ревизии.
Из доработок:

• Заменены резисторы в корпусе 2010 на корпус 1206. Ввиду слабой распространённости первых. Стоимости пайки возросла (больше площадок), зато цена деталек упала.
• Общее сопротивление балансировочных резисторов увеличено. Практика показала, что для данного конструктива долговременный балансировочный ток составляет 0.6А.
• Добавлен резистор R10 для возможности питания диода через силовой транзистор. Позволяет не впаивать сигнальный транзистор Q2
• Добавлена цепь для реализации гистерезиса отключения балансировки. При 1MОм - порядка 1мВ. Это позволяет сделать устройство не чувствительным к шумам.
• В цепь базы транзисторов включены ограничительные резисторы.

Ток балансировки - 600 мА.
Ток в дежурном режиме - 400 мкА.
Напряжение срабатывания - 3.61В.
Погрешность 2%.
Размер платы 40 на 20 мм.
Гистерезис - 1мВ

Монтаж

Я не буду повторять описание относительно способов монтажа, они не изменились по сравнению с первой ревизией.

Схема 

Собственно новая схема:

Bill of material:

Для балансировки LiPo АкБ (4.2V) следует изменить номиналы резисторов в делителе:
R2 - 86.6k
R3 - 7.5k

Ввод в эксплуатацию

1. Выставить на зарядном устройстве (ЗУ) напряжение равное количеству последовательных ячеек помноженное на напряжение балансировки
2. Зарядить батарею до загорания светодиодов на всех балансирах
3. Чуть-чуть снизить напряжение на ЗУ, чтобы потухла примерно половина балансиров

В результате в конце заряда будет примерно следующая картинка: загорелся один балансир, потух, загорелся другой, потом будет загораться все больше балансиров. Будет такая себе "цветомузыка". В конце концов все балансиры потухнут. Ток от ЗУ потребляться не будет.

Как выглядит

Платы изготовлены по 10 штук на одной заготовке. Распаиваются они так же по 10 штук.
Вот так выглядит заготовка с 10ю платами и распаянными деталями:

Одна плата:

Приобретение

Теперь по продаже изделия. Возможны 2 варианта:

• Отдельно платы (нераспаянные) - это стоит $0.5 за платку
• Распаянные платки - $2.5 за платку

По вопросу приобретения пишите на адрес yuriy.logvin<сабачка>gmail.com

Будем рады если вам будут полезны наши изделия.

С уважением, Логвин Юрий и Мельник Александр.

Реле Михалыча

Иногда спрашивают что такое реле Михалыча.
Дабы не повторять свои разъяснения в который раз, решил описать оный девайс как я его понимаю.
Собственно это некоторое устройство которое собирается из доступных деталей и используется для восстановления АкБ (как правило свинцовых).
Позволяет чередовать периоды заряда с периодами разряда.

Для формирования интервалов используется реле поворотов, например, со скутера.
DC/DC преобразователь может отсутствовать, если напряжение батареи равно напряжению  питания (заряжается 12ти вольтовая батарея).

Монтаж балансира

Выпущена вторая ревизия балансира!

Введение

Балансир предназначен для шунтирования ячеек литиевой АкБ во время заряда.
Т.е. при превышении на ячейке порогового напряжения, на балансире открывается транзистор и ток начинает течь через балансир. За счёт этого напряжение на ячейке не превышает допустимую величину.

Для данного балансира максимальный ток балансировки - 1.2А. Долговременный ток, при котором балансир может работать достаточно длительное время - 0.5А. Подразумевается что балансир не заключён в контейнер, препятствующий конвекции воздуха и температура окружающей среды - 20 градусов цельсия.

Схема:

Список элементов для монтажа электронной платы:

Монтаж

Паять желательно паяльником с тонким жалом и терморегулятором дабы исключить выход из строя компонентов во время пайки. 

На схеме расположено 2 светодиода, которые физически располагаются с разных сторон платки. Впаивается один из двух. Это нужно в случае соединения балансиров гармошкой(будет рассмотрено ниже).
При пайке учитывайте направление метки как показано на фотографии:

После монтажа элементов, обязательно нужно проверить её работоспособность. Для этого собирается простенький стенд из источника тока и вольтметра. Простейший источник тока можно собрать из зарядки мобильного телефона и резистора с сопротивлением более 10 Ом. 

Порядок проверки: присоединяем клеммы вольтметра к выводам балансира и, соблюдая полярность, подключаем  источник тока. Вольтметр должен показать 3.59 - 3.60 вольта и должен загореться светодиод.

Сборка

Балансир можно использовать присоединяя каждый к своей ячейке, либо собрать все балансиры в "гармошку". Рассмотрим порядок сборки указанного "музыкального инструмента" :). Обратите внимание что соединители между платками располагаются в шахматном порядке.

На плате балансира имеется 8 отверстий диаметром 0.9мм, расположенные двумя группами по 4 штуки. Они и предназначены для формирования последовательного соединения. При этом провода припаивается только на плюсы всех платок. А плюс предыдущей платки переходит на минус последующей через штырьковый соединитель (в народе - расчёска :)) . Со второй стороны платки электрического контакта нету, соединитель запаивается для придания жесткости конструкции. Ниже на фотографиях показан принцип сборки:

Энергонезависимость в быту

Постулаты
Постулат первый
На текущий момент времени централизованное електроснабжение имеет низкую стоимость и никакие альтернативные источники не могут с ним конкурировать.


Предпосылки
Ничто не греет так душу как независимость, в частности и энергетическая :). Понятно что все меры направленные на энергонезависимость имеют целью не экомомический фактор. Хотя мы зачастую и пытаемся все эти действия обосновать экономически, но зачастую они оказываются притянутыми за уши. Поэтому не будем себя обманывать, не в том наша цель.
Второй фактор ̶ не хочется иметь перебои с электроснабжением. Привыкли к хорошему... В многоквартирных домах перебои явление достаточно редкое. Чего не скажешь про частный сектор. То дерево на провода упадёт, то опора упадёт, то ещё какая нибудь болячка... Пару раз в месяц проблемы бывают с завидной регулярностью.
Фактор третий ̶ «романтика».

Что же и как делать
Наверное самый простой вариант ̶ установить блок бесперебойного (ББП) питания на входе в дом и параллельно поставить бензогенератор. Первое время продержит ББП, а потом можно будет переключится на бензогенератор. Все достаточно прозаично.
Но разве это энергонезависимость? Пожалуй нет.
Вариант второй. В центре накопитель энергии(АкБ). К нему подключаются потребители, либо напрямую, либо через преобразователи. В этот накопитель энергия поступает от ветрогенератора, солнечных панелей, бензогенератора, электросети. Данный вариант неплохо описывается на тематических сайтах, поэтому углубляться в тему не буду.

С чего начать
Будем считать что мы переоборудуем уже существующий дом. Как правило до и во время строительства мысли о данном факторе не сильно нас посещают, другим голова забита.
В идеале разделить потребители на группы:
Освещение
Маломощные потребители
Мощные потребители
Думаю, последнюю групу нужно всегда питать от электросети. По крайней мере переводить её на автономные источники нужно в последнюю очередь. А начать лучше с освещения ̶ самый большой психологический эффект во первых, а во вторых на личном опыте проверено, что переход на экономичные лампочки снизил потребление электроэнергии вдвое.

Освещение
Освещение потребляет относительно небольшую мощность. Около киловата на лампочках накаливания и около 300 вт на люминисцентных лампочках. Зачастую эти цифры меньше, а иногда и больше. Можно использовать светодиодные лампочки, но цена на них пока немного завышена. В идеале освещение должно работать непосредственно от накопителя без дополнительного преобразования. Любой преобразователь в лучшем случае имеет КПД около 90%. А чаще — в районе 80. Но не всегда удаётся отказаться от преобразователей т.к. не изобретать же лампочки... А распространённые лампочки имеют напряжение питания в 220В.
Следовательно преобразователь нужно сделать максимально экономичным. Попробуем задуматься как же это сделать. Если взять распространённый преобразователь, который выдаёт синусоиду или так называемую «модифицированную синусоиду», или вообще «прямоугольник». То будем иметь следующие характеристики:
потребление на холостом ходу от 9 до 40 Вт (у многих встроено отключение при нагрузке менее определённого значения)
КПД от 87 до заявленных 99%
Если с указанным КПД можно смирится — то с потерями на ХХ мирится не хочется. 20 часов из 24 освещение отключено. И в то же время централизовано преобразователь включать/выключать не очень интересно. Потеря 10 вт за 24 часа выливается 0,24 кВт/ч. Что может быть соизмеримо с ёмкостью АкБ. Для сравнения АкБ 12В*55А/ч имеет ёмкость 0,66 кВт/ч.
Поэтому интересен преобразователь с меньшими потерями на холостом ходу. Что же можно сделать?
Один из вариантов — отказаться от переменного напряжения. В этом случае потребление холостого хода можно уменьшить почти до нуля т.к. не нужно менять полярность напряжения 100 раз в секунду. Грубо говоря — зарядили конденсатор и следим пока он не начнёт разряжаться.
Вывод: нам нужен конвертор 12DC – 220DC.

В следующих публикациях продолжу...