Pytanie:
Pozyskujesz energię ze starych baterii?
Roman Susi
2013-08-26 21:43:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Stare baterie (mam na myśli baterie typu AA, AAA 1,5 V) mają zwykle trochę energii resztkowej, którą można wykorzystać np. do ładowania telefonów komórkowych / padów. Widziałem kilka schematów w sieci, ale wszystkie z nich próbują łączyć stare baterie szeregowo bez sprawdzania, czy są naprawdę złe.

Myślałem o zbudowaniu inteligentniejszego źródła zasilania przy użyciu starych baterii, ale moja wiedza jest taka nie wystarczy wybrać komponent do włączania i wyłączania baterii.

Pomysł jest prosty: wyjmij baterię z łańcucha, gdy zużywa więcej energii niż wytwarza. Gdyby przełączniki były mechaniczne, mógłbym użyć czegoś takiego:

enter image description here

Gdy bateria jednorazowa B1 ma niski poziom naładowania, S1 i S2 jednocześnie przełączają się na ścieżkę 1 -3 (mechanicznie jest to przełącznik DPDT). Próg może być napięciem szczątkowym. Nie wiem, jaka jest optymalna wartość, ale myślę, że gdy spadnie poniżej 0,6 V (bez napięcia), możemy zadeklarować rozładowany akumulator (może przełączyć się z powrotem przy pewnym wyższym napięciu, powiedzmy, 0,7 V. kombajn ze starą baterią może potrzebować ich niższych).

Pytanie brzmi, co może być elementem przełączającym, który nie będzie wymagał dużo energii do utrzymania stanu? Mogę użyć dużego kondensatora i regulatora napięcia, aby uzyskać stabilne napięcie, więc czas przełączania może być dłuższy. Jednak przełączanie S1 i S2 powinno być synchroniczne.

Rozszerzyłem ten pomysł o kilka serii akumulatorów połączonych równolegle, ale skomplikuje to logikę przełączania i może wymagać MCU do sterowania nim .

AKTUALIZACJA : najbliższym (ale zbyt kosztownym) elementem, który moim zdaniem może służyć temu celowi, jest przekaźnik z podwójną cewką zatrzaskową, po jednym na akumulator. Na przykład. G6SK-2F-H. Co może być bardziej opłacalnym ekonomicznie odpowiednikiem półprzewodnikowym?

Czy słyszałeś o „Joule Thief”?
Możesz po prostu podłączyć wszystkie akumulatory równolegle, każdy z własną diodą. W ten sposób w każdej chwili najsilniejsze ogniwo określa napięcie wyjściowe, podczas gdy ogniwa o niższym napięciu są skutecznie odsprzęgane - aż jedno z nich stanie się najsilniejsze i zacznie zasilać obwód. Diody Schottky'ego lub (symulowane) „idealne” diody mogą zminimalizować dodatkowe straty związane z tym schematem.
@HannoBinder Myślę, że nadal muszę uzyskać wyższe napięcie za pomocą połączenia szeregowego, ale oczywiście mogą być banki równoległych akumulatorów połączonych szeregowo.
@RomanSusi Głupie pytanie: czy właściwie jest sens projektowania takiego obwodu, który zużywa ostatnie 5% energii baterii?Wydaje mi się, że koszt zaprojektowania i zbudowania takiego obwodu znacznie przewyższyłby koszt zaoszczędzonej energii.Myślę, że znacznie lepiej byłoby, gdybyś miał transformator przełączający sieć i uzyskać energię na poziomie ~ 0,1 USD za kilowatogodzinę.To z pewnością interesujący problem projektowy, ale nie mogę wymyślić żadnej rzeczywistej aplikacji.
@horta Zwykle noszę w kieszeni małą latarkę LED, która wykorzystuje konwerter doładowania do napędzania białej diody LED z pojedynczej komórki AA.Podaję mu „martwe” baterie AA wyjęte z innych urządzeń i znajduję dziurkę od klucza w ciemności i zagubione przedmioty w kinach.Strumień światła jest dość jednolity, dopóki bateria nie jest po prostu zbyt daleko, a następnie nagle zawodzi.Pewnie kupiłbym do niego nowe baterie i nosiłbym go mimo wszystko, ale fajnie, że żyje na odpadkach z radia i tym podobnych.
@horta Zrobiłem kilka eksperymentów i tak, nie warto zejść poniżej 0,8 wolta.Jednak teraz znalazłem zastosowanie dla starych baterii AA: włożyłem 10 z nich do uchwytu i podłączam wentylator płyty głównej 12 V.Gdy przestaje działać, wymieniam trochę baterii i znowu działa.Rodzaj zielonego rozwiązania na lato.
@RBerteig RomanSusi Dzięki za przykłady.Aplikacja RBerteig ma trochę więcej sensu, ponieważ przenośność jest koniecznością.Wygląda na to, że pomysł fanów byłby lepszy z punktu widzenia wygody po prostu podłączeniu do zasilania 0,1 USD.Nawet przy pełnej mocy bateria AA prawdopodobnie ma co najwyżej około 2 W * godzin.Przy wartości 0,1 USD za kWh bateria przy pełnym naładowaniu zawiera około 0,0002 USD lub 0,02 centa energii.Gdy pozostało 5-10% energii, musiałbyś użyć ich tysięcy, aby w ogóle wywrzeć jakikolwiek wpływ.To oczywiście zakłada aplikacje nieprzenośne.
Trzy odpowiedzi:
Andy aka
2013-08-26 22:43:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pozwól, że ułatwię Ci życie dzięki uproszczeniu Twojego trudnego do odczytania obwodu: -

enter image description here

Uproszczenie polega na wyeliminowaniu 50% zmiany przełączniki.

Czego możesz użyć z tymi przełącznikami? Rozważałbym użycie tranzystorów MOSFET z kanałem N; dwa na element przełącznika. Będziesz potrzebował obwodu nadzorującego, który oczywiście musi mieć bardzo niższą moc, ale nie widzę w tym trudności jako przeszkody w wydajności.

Dzięki za uproszczenie. Tranzystory MOSFET są w porządku. Połowa pytania brzmi, jak wykryć, że napięcie obwodu otwartego akumulatora jest poniżej pewnego progu? Czy mogę użyć samej baterii do przełącznika? Czy to mogą być JFET (mam 2N6027)? Jak sprawić, by przełączanie było synchroniczne?
@RomanSusi Twoje pytanie wydawało się dotyczyć tylko „elementu przełączającego”, ale moja opinia na temat obwodu nadzorującego jest taka, że ​​jest on oparty na analogowym układzie komparatora małej mocy. Możliwe są tranzystory JFET, ale będzie to wymagało starannego zaprojektowania dowolnego tranzystora FET, którego używasz. To nie jest trywialny projekt, to moje przeczucie. Moje uproszczenie oznacza, że ​​nie masz S1 ORAZ S2, dlatego Twoja pierwotna koncepcja (jak na twoje pytanie) „synchronicznego” jest nieistotna. Synchroniczne przełączanie nie stanowi problemu w indywidualnych tranzystorach MOSFET skonfigurowanych przez C / O.
Czy dobrze zrozumiałem, że jeśli bateria ma się „samowykluczać” / „samowykluczać” sama wymaga znacznie staranniejszego projektu, niż gdybym miał jakiś zewnętrznie zasilany (na przykład) obwód nadzorujący oparty na komparatorze, który będzie sterował tranzystorami MOSFET ? Zresztą wydaje mi się, że mogę już spróbować kilku eksperymentów. (W pewnym momencie myślałem, że jakaś solenoid wypycha zły akumulator po całkowitym wyczerpaniu ;-)
@RomanSusi to trudne napędzanie tranzystorów FET przełączających akumulatory na końcu stosu o wyższym napięciu. Nie jestem pewien, do jakiego napięcia może dojść, gdy wszystkie są nieregularne (mimo że są to prawie zużyte baterie). Na niższym końcu jest łatwiej, ale na wyższym końcu musisz uważać, aby nie uszkodzić bramki tranzystorów FET, gdy napięcie wyłączania spadnie do ziemi - może się okazać, że maksymalne napięcie bramki-źródła jest przekroczone.
Dzieje się tak, jeśli obwód nadzorujący ma „globalną” masę. Myślałem o zrobieniu go w kawałkach, jeśli to możliwe i wykonalne, nawet po jednym na baterię. Wtedy FET zawsze będą radzić sobie z napięciem nie większym niż 1-4 razy napięcie baterii. W każdym razie nie rozważałem tego pytania jako wyłącznie o wyborze elementu przełączającego, ale w związku z tym, jak wyczuwać napięcie resztkowe każdej baterii do sterowania przełączaniem.
Anindo Ghosh
2013-08-29 13:34:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Joule Thief wspomniany w innej odpowiedzi to doskonały sposób na zebranie resztek energii z baterii. Jeśli jednak komponenty do montażu powierzchniowego nie stanowią problemu, można to zrobić nieco lepiej.

Poszukaj ultra energooszczędnych przetworników zwiększających pobór energii firmy Linear Technologies, Texas Instruments i być może innych producentów .

Na przykład TI BQ25504 może pobierać energię do 80 mV, o ile dostępne jest początkowe 330 mV do rozpoczęcia procesu. Typowe wyczerpane akumulatory z ogniwami pierwotnymi zapewniają wyższe napięcie bez obciążenia niż pod obciążeniem, więc uzyskanie początkowego napięcia 330 mV przy rozruchu nie jest trudne.

Standardowy obwód aplikacji z arkusza danych wygląda następująco:

Schematic

Jest to dość skuteczne w wysysaniu energii resztkowej z wyczerpanych baterii do prawie ostatnia kropla.

Aby uzyskać coś prostszego, ale z mniejszymi wymaganiami, konwerter doładowania SparkFun LiPower, który wykorzystuje układ scalony konwertera doładowania TPS61200, można łatwo zmodyfikować tak, aby działał Zasilanie 0,5 V: Oryginalny projektant płyty LiPower opublikował blog o tym, jak wykonać tę modyfikację.

Kluczowa zaleta tych rozwiązań ponad złodziejem dżuli jest zastosowana wysoka częstotliwość przełączania, dzięki wysoce zintegrowanej konstrukcji, a tym samym wymaganej znacznie mniejszej cewce indukcyjnej. W końcu wszystkie są koncepcyjnie podobnymi podejściami, z ilościową różnicą w wykonaniu.

Bardzo podoba mi się ta odpowiedź, dzięki! Myślę, że mogę podłączyć równolegle akumulatory N, zgodnie z sugestią Hanno Bindera w swoim komentarzu. Spróbuję tego projektu, gdy opanuję lutowanie QFN. Tylko jedno pytanie, czy użycie PCB jest niezbędne do działania obwodu (ze względu na możliwe wysokie częstotliwości), czy mogę spróbować najpierw w jakiejś konfiguracji prototypowej?
Akumulatory @RomanSusi równolegle powodują nierównomierne rozładowanie, a zatem słabe wyniki. Nie jestem też pewien, czy jakakolwiek z tych rzeczy o wysokiej częstotliwości działałaby bez odpowiednich obwodów, także przy minimalnej długości połączeń po stronie niskiego napięcia / niskiego napięcia.
Dzięki! Podoba mi się ten sposób, chociaż jeszcze nie zdecydowałem, którego układu użyć.
Co ciekawe, ktoś zrealizował ten pomysł komercyjnie: http://www.pcworld.com/article/2928997/batteriser-is-a-250-gadget-that-extends-disposable-battery-life-by-800-percent.html
@RomanSusi Jestem pod wrażeniem mechanicznego rozmiaru / koncepcji ich implementacji.
I jestem prawie pewien, że to oszustwo: obecnie urządzenia używają konwerterów podwyższających napięcie do podwyższenia napięcia z 2-3 V (2xAA) do 3,3 V lub 5 V dla elektroniki, a te konwertery są zaprojektowane tak, aby działały do ... niespodzianka ... 0,9V na komórkę.Twierdzenie, że urządzenia przestają działać, gdy napięcie spadnie poniżej 1,3V, jest po prostu głupie (jak wtedy działałyby akumulatory? Mają napięcie 1,2V !!!).Jest to również nonsensowne, ponieważ ogniwa AA są uważane za wyczerpane przy 1,0 V lub 0,9 V (w zależności od niskiego / wysokiego poboru prądu).Aha, tak przy okazji ... w arkuszach danych z ogniw AA zobaczysz, że poniżej 1,0 V zostało tylko kilka% soku.
JIm Dearden
2013-08-26 22:08:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jak zauważa Ignacio, „złodziej dżuli” jest dobrze znany z wysysania ostatnich resztek mocy z martwych komórek.

enter image description here

Dziękuję Ci. To ciekawe urządzenie i na pewno spróbuję je zbudować, ale muszę podłączyć kilkadziesiąt akumulatorów (i wyobrażam sobie, że zsynchronizowanie złodziei dżuli może być trudne), aby uzyskać napięcie 5V. Jednak artykuł http://en.wikipedia.org/wiki/Joule_thief wspomina o tranzystorach JFET w trybie zubożenia używanych do podobnych celów (i termoelektrycznych źródłach zasilania).
Właściwie to próbowałem. Akumulatory Helthiera wytwarzają ładną 40-70 kHz Vpp około 3,4 V, ale akumulatory poniżej 0,3 V w ogóle nie powodują oscylacji. Może mam za grube (~ AWG 23, 0,6mm) przewody w cewce lub za mało zwojów (tylko 15 z każdej strony transformatora).
@RomanSusi, możesz być tym zainteresowany - http://www.overunity.com/13175/25mv-joule-thief-powered-by-peltier-merely-using-our-body-heat-free-energy-247/dlattach/ załącznik / 119385 / obraz //
Tak, to jest interesujące. Czekam na części do wypróbowania. Ten 2SK170 wydaje się być przestarzały (w arkuszu danych oznaczono go znakiem wodnym jako nie dla nowych projektów), ale nadal można go zamówić.
Schemat nie jest spójny z układem fizycznym: w pierwszym przypadku rezystor jest podłączony między podstawą a uzwojeniem, w drugim między dodatnim zaciskiem ogniwa a uzwojeniem.Oprócz niespójności, czy działają one tak samo, czy też jedno z nich jest błędne?
@LorenzoDonati Spodziewam się, że działają tak samo.


ⓘ
To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...