(Früher habe ich Elektronik entworfen und gebaut - HiFi, Automatisierung, digitale Systeme bis hin zu CPU-basierten Controllern -, damit ich die Grundlagen gut verstehe. Ich habe vor ungefähr 15 Jahren aufgehört, mich auf diesem Gebiet zu engagieren, also mein Wissen von dem, was derzeit in Bezug auf Komponenten verfügbar ist, ist ziemlich neblig.)
Das Gerät ist eine Steuerung für ein wissenschaftliches Instrument. Das gelegentliche Entfernen der Batterien zum Aufladen ist umständlich. Außerdem möchte ich einen nahtlosen Übergang zwischen Batterien und Wechselstrom (also nicht Wechselstrom an sich, sondern externer Gleichstrom bei einer höheren Spannung).
Die Batterie muss 12 V oder etwas höher sein. In Bezug darauf, wie viel Energie es speichern muss, sollte so etwas wie ein kleiner Laptop-Akku ausreichen.
Grundsätzlich muss ich also die Batterieladeschaltung in das Gerät integrieren. Der Akku lässt sich nicht (leicht) herausnehmen. Das Gerät bietet einen Anschluss für eine externe Gleichstromversorgung zum Laden. Das Umschalten zwischen interner Batterie und externem Gleichstrom muss nahtlos sein. Es muss automatisch alle Aufgaben im Zusammenhang mit dem Laden des Akkus erledigen (Strom regulieren, den Ladevorgang beenden, wenn der Akku vollständig aufgeladen ist, das Gerät stoppen, wenn der Akku vollständig entladen ist und kein externer Gleichstrom vorhanden ist usw.). Es wäre schön, den aktuellen Ladezustand anzugeben.
Irgendwelche Vorschläge?
Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich für diesen Zweck einen tatsächlichen Laptop-Akku verwenden könnte. Ich weiß nur nicht, wie ich ihn anschließen soll.
Könnte ich 4 x LiPo oder 4 x 18650 Elemente in Serie verwenden? Ich müsste eine Art Ladegerät / Controller verwenden. Ich bin mir ziemlich sicher, dass so etwas bereits existiert. Ich weiß nur nicht, wo ich anfangen soll, danach zu suchen. Ich weiß, dass diese Elemente pingelig sind.
Jede Hilfe wäre dankbar, danke.
Antworten:
Ein Laptop-Akku ist wahrscheinlich eine gute Wahl, wenn die Li-Ionen-Eigenschaften zu Ihnen passen. Diese können 2 oder 3 oder 4 Zellen in Reihe haben. Einige bieten Zugriff auf alle Zellenverbindungspunkte, andere nicht. Diejenigen, die keinen internen Controller haben, um das Zellgleichgewicht aufrechtzuerhalten.
Wenn es sich um eine einmalige Anwendung oder eine Anwendung mit geringem Volumen handelt, sollten Sie sich die Verwendung des zugehörigen Laptops ansehen. Wenn dies für großvolumige Zwecke vorgesehen ist, verkaufen Digikey und andere eine Reihe geeigneter ICs. Eine Alternative besteht darin, weniger Zellen und einen Aufwärtswandler zu verwenden. Es gibt viele LiPo-Einzelzellenbatterien für Tablets / Telefone / PDAS / .... Für Kameras stehen zahlreiche 2-Zellen-Batterien zur Verfügung. Diese sind normalerweise pro Kapazität teurer, es sei denn, Sie kaufen Aftermarket-Batterien. Ein Vorteil eines Kamera-Akkus besteht darin, dass normalerweise kostengünstige Aftermarket-Ladegeräte verfügbar sind, die auf einen bestimmten Kamerabatterietyp abzielen und die Batterieladung gut genug ausführen. Der Preis für solche Ladegeräte ist oft so niedrig, dass der Einbau eines kommerziellen Ladegeräts in ein Produkt attraktiv sein kann.
Wenn Sie mindestens 12 V wünschen, benötigen Sie 4 Li-Ionen-Zellen - mindestens 12 V (Sie wählen) und knapp 17 V voll aufgeladen.
Eine mögliche Alternative sind versiegelte Blei-Säure-Zellen. Günstiger pro Kapazität, aber geringere Massen- und Volumenenergiedichten und geringere Lebensdauer bei Tiefentladung.
LiFePO4 (Lithiumferrophosphat) hat eine niedrigere Spannung pro Zelle als LiIon und eine geringere Energiedichte, aber möglicherweise eine viel längere Lebensdauer. Langfristig bietet LiFePO4 die besten Kosten pro Zyklus, aber der anfängliche Preis ist hoch.
NiMH - nicht empfohlen.
Hinzugefügt:
Florin kommentierte:
Dieser IC liefert bis zu 80 mA bei 18 V (100 mA + AT 12 V) oder 280 mA bei 5 V aus einer einzelnen LiIon- oder LiFePO4-Zelle. Auf Lager bei Digikey für ~ $ 2/1.
TI / NatSemi LM4510 Synchroner DC / DC-Aufwärtswandler mit echter Abschaltisolation
Der Wirkungsgrad ist über einen angemessenen Lastbereich "OK".
Und die Schaltung bietet ein erträgliches Maß an Komplexität.
Es steht ein Evaluierungskit zur Verfügung, dessen Leiterplatte gute Hinweise auf das richtige Layout gibt:
Eine einzelne Li-Ionen- oder LiFePO4-Zelle versorgt diese Quelle mit Strom. Letzteres hat eine geringere Energiedichte, hat jedoch den Vorteil eines längeren Zyklus und allgemein besserer Tischmanieren. Eine Li-Ion 18650-Zelle (wie sie in den meisten Laptop-Akkus verwendet wird) liefert im Neuzustand etwa 7 bis 9 Wh oder nach der Boost-Konvertierung etwa 6 Wh. Eine LiFePO4 18650-Zelle ergibt etwa 50% des Energiegehalts einer Standard-Li-Ionen-Zelle. Sagen wir 3,5 bis 4 Wattstunden.
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