Способы соединения элементов питания.
При питании радиоаппаратуры от батареек и аккумуляторов полезно знать распространённые схемы соединения батарей и аккумуляторов. Дело в том, что каждый вид батареек имеет допустимый разрядный ток.
Разрядный ток – наиболее оптимальное значение тока, который потребляется от батареи. Если потреблять от батарейки ток, превышающий разрядный, то надолго этой батарейки не хватит, она не сможет полностью отдать свою расчётную мощность.
Наверное, замечали, что для электромеханических часов используются “пальчиковые” (формата АА) или “мизинцевые” (формата ААА) батарейки, а для переносного лампового фонаря батарейки побольше (формат R14 или R20), которые способны отдать значительный ток и имеют большую ёмкость. Размер батарейки имеет значение!
Иногда требуется обеспечить батарейное электропитание прибора, который потребляет значительный ток, но стандартные батареи (например R20, R14) не могут дать необходимый ток, он для них выше разрядного.
Что делать в этом случае?
Ответ прост!
Необходимо взять несколько однотипных батареек и соединить их в батарею.
Параллельное соединение элементов питания.
Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.
На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.
Последовательное соединение элементов питания.
Бывает, что необходимо обеспечит напряжение 4,5 – 6 вольт, применяя батарейки на 1,5 вольта. В таком случае нужно соединить батарейки последовательно, как на рисунке.
Разрядный ток такой составной батареи составит значение для одного элемента, а общее напряжение будет равно сумме напряжений трёх батареек. Для трёх элементов формата АА (“пальчиковых”) разрядный ток составит 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), а суммарное напряжение – 4,5 Вольт.
Итак, подведём итоги.
-
Если необходимо обеспечить значительный ток, то применяется параллельное соединение элементов питания. Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для параллельно составленной батареи питания:
I=IG1* N — общий разрядный ток параллельно составленной батареи.
где N – количество однотипных элементов питания.
IG1 – разрядный ток одного элемента питания.
U=UG1 — общее напряжение параллельно составленной батареи.
где UG1 – напряжение одного элемента питания.
Понятно, что никакого выигрыша по напряжению при параллельном соединении мы не получим.
-
Если требуется обеспечить напряжение в разы большее напряжения отдельного элемента питания, то применяется последовательная схема соединения.
Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для последовательно составленной батареи питания:
U=UG1* N — общее напряжение последовательно составленной батареи.
I=IG1 — общий ток последовательно составленной батареи.
В таком случае мы получаем выигрыш по напряжению.
-
А как быть, если необходимо получить выигрыш и по напряжению и по току? Тогда применяется смешанное соединение элементов питания.
Взгляните на рисунок, думаю, Вам всё станет понятно.
При таком соединении составная батарейка из 6 элементов типоразмера АА обеспечит напряжение 4,5 Вольт и разрядный ток на нагрузке в 200 Ом – 2 * 7,5 = 15mA.
Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч.
Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.
В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.
Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.
Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания.
Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
-
Конструкция, особенности и области применения герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов
-
Как собрать многофункциональную розетку для мастерской радиолюбителя?
-
Простые правила электробезопасности, которые должен знать каждый начинающий радиолюбитель.
Неглупая батарейка / Хабр
Если вы связаны с производством какого-либо продукта, то вы наверняка знаете, что как бы хорош не был продукт, он все равно имеет свойство устаревать. Ну и дальше развитие событий может быть разным, от продолжения выпуска этого продукта в неизмененном виде, до полного прекращения его производства. В нашем случае было решено модернизировать изделие и начали мы с элемента питания.
В 2022-м году, на зло экоактивистам, еще не все перешли на питание своих изделий от аккумуляторов и тому есть разные причины, но конкретно нас интересовала стоимость и форм-фактор элемента питания.
Используемая до этого схема контроля заряда батарейки была сконструирована на уже устаревшей элементной базе и не давала практически никаких данных кроме как уровень напряжения. А хотелось, как всегда, знать больше.
После не долгих поисков была обнаружена интересная микросхема LTC3337. Это монитор состояния батареи со встроенным кулоновским счетчиком. В конечном счете значение из счетчика переводятся в мА*ч и у нас появляется довольно точное представление об остаточном заряде элемента питания.
На этом возможности данной микросхемы не заканчиваются. Как известно, емкость элементов питания зависит от многих факторов, одним из них является температура окружающей среды.
Только посмотрите как сильно зависит емкость батарейки от окружающей температуры.
SAFT LS33600Как видно из графика, знать текущую температуру, для определения остаточной емкости необходимо. И эти данные мы так-же можем получить. Микросхема LTC3337 измеряет температуру своей матрицы которая будет не сильно отличаться от температуры среды окружающей элемент питания.
Ну и конечно LTC3337 предоставляет данные об уровне напряжения на батарейке и ее сопротивлении.
Как видно схема включения до безобразия проста, но есть одно НО. Кулоновский счетчик нельзя сбросить программно да это, собственно, и не нужно, но есть ситуации в которых он обнулится:
Отсутствие питания на контакте AVcc(1.8-3.3V).
КЗ между +U и GND.
Чтобы предотвратить потерю данных из-за КЗ нужно просто контакт AVcc подключить к контакту BAT_IN но иметь в виду, что теперь кулоновский счетчик не будет учитывать потребление самой микросхемы.
Производитель микросхемы приводит таблицу, в которой по заданному значению выходного тока рекомендуется выбирать значение емкости Cout, в моем случае С1.
Как было видно из принципиальной схемы и из топологии ПП, я заложил один конденсатор и сделал это абсолютно не верно. Тут нам следовало обратиться к документации на такой «простой элемент» как конденсатор и там есть прекрасный график, на котором изображена зависимость емкости от приложенного напряжения.
Хватит тут одного конденсатора? Я думаю, что ответ вам известен (хорошая статья на эту тему).
Проверка
Ну что, плата готова, программа написана, пора проверить «умную» батарейку.
Нагрузим батарейку и посмотрим полученные данные из LTC3337.
На графике синим цветом изображено изменение значений кулоновского счетчика, а оранжевым уже переведенные значения в mA*h. Можно заметить, что со временем «ступеньки» становятся короче, это связано с увеличением нагрузки.
На данном графике изображены значения напряжений, замеряемые микросхемой на своем входе и выходе. Здесь изменение графика обусловлено тем, что в начале нагрузка от батарейки отключена, а в конце принимает значение 100 mA.
При температуре в помещении, равной примерно 24°C, микросхема показывала температуру кристалла равной 18.5°C без нагрузки.
Итог
Постарался описать все этапы разработки не сложного, но от этого не менее интересного изделия. Конечно, чтобы пустить данную батарейку в серию, необходимо провести еще довольно много испытаний и написать адекватный софт для управляющего устройства, но уже при первом приближении становятся видны преимущества современной электроники перед старой, как минимум для данной задачи.
Схема изолятора двойной батареи (упрощенная) Схема
Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить ваше взаимодействие с сайтом. Нажимая «Принять и закрыть», вы соглашаетесь на сохранение файлов cookie на вашем устройстве. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности и Условиями использования для получения дополнительной информации.
ПРИНЯТЬ И ПРОДОЛЖИТЬ
Кабели на заказ:
Кабели для автомобильных аккумуляторов:
Кабели для других применений:
Аксессуары, детали и инструменты:
Техническая информация и другие полезные материалы:
Ответив на многочисленные вопросы о различных схемах изоляции батарей, я решил, что будет проще просто создать веб-страницу.
Ниже вы найдете базовую конструкцию 3 типов изоляторов батарей с плюсами и минусами каждого из них.
Примечание: Я получил электронное письмо от кого-то, кто ругал меня за то, что я не рассказываю всю историю, и заявлял, что диаграммы были упрощенными (слишком простыми).
Все верно.
Приведенные ниже схемы предназначены для обзора, и на них отсутствуют некоторые детали.
Диодный изолятор аккумуляторной батареи
Диодный изолятор аккумуляторной батареи использует полупроводниковые диоды для разделения тока от генератора переменного тока и зарядки 2 или более аккумуляторов одновременно. Одна батарея используется для запуска двигателя, а другая используется для питания вспомогательного оборудования.
Нагрузка на дополнительную батарею не разряжает пусковую батарею, поэтому она остается заряженной, даже когда дополнительная батарея разрядится.
Плюсы: Для работы не требуется никаких действий со стороны пользователя
Минусы: Могут потребоваться некоторые изменения проводки — вам нужно отделить стартер/зажигание от вспомогательной проводки. Это может быть сложно в современном автомобиле. Некоторым автомобилям потребуется линия VSense, подключенная к генератору.
Переключатель батареи
Переключатель батареи позволяет переключаться между одной или несколькими батареями, а иногда и комбинацией батарей. Общий переключатель батареи позволяет вам выбрать батарею 1; Аккумулятор 2 или оба. Какой бы аккумулятор вы ни выбрали, он подключается непосредственно к двигателю, генератору переменного тока и аксессуарам. Переключатель позволяет разрядить одну батарею, а затем переключиться на другую, чтобы запустить двигатель. Затем вы должны переключиться на «оба», чтобы зарядить обе батареи или иметь отдельный диодный изолятор батареи.
Плюсы: Нет необходимости отделять проводку стартера/зажигания от вспомогательной проводки.
Минусы: Требует от пользователя ручного переключения между батареями. К выключателю должны быть проложены толстые кабели аккумуляторной батареи.
Соленоид вспомогательной батареи
Соленоидный изолятор использует соленоид непрерывного действия для подключения вспомогательной батареи в определенное время (например, запуск и зарядка), а затем отключается, когда он не используется.
- постоянно
- от
- вкл с зажиганием
Не видите здесь нужный кабель? Заказные кабели для аккумуляторных батарей будут рады изготовить индивидуальный кабель в соответствии с вашими спецификациями. Перейдите на страницу Индивидуальные заказы для получения дополнительной информации.
Поделиться этой страницей
- Электронная почта: [email protected]
- Телефон: 785-4кабель
Copyright © 2003-2023 Custom Battery Cables, LLC и CustomBatteryCables.com . Все права защищены.
png»>
png»> 
.. 
