Как выбрать аккумулятор для DIY проекта в условиях морозов?
Всем доброго времени суток!
Стоит задача разработки научно-исследовательского устройства (в рамках диссертации), которое характеризуется следующими параметрами:
1) Состав устройства - микроконтроллер (скорее всего Arduino) с сенсором, приемопередатчик (в принципе сойдет ZigBee, но по сути требуется минимум GSM GPRS-модем).
2) Напряжение 5В, потребляемый ток от 4 mA (в паузе) до 1000 mA (в пике, в случае GSM-модема), среднее энергопотребление с резервом в таком случае составит порядка 40 mAh или порядка 1000 mAh в сутки.
3) Условия работы - гермобокс в лесу, возможность подключения к электросети отсутствует. Планируется использовать солнечные панели и накапливать энергию в течении дня. Возможен уход в сон ночью (и в крайнем случае днем) с отключением приемопередатчика при недостаточности накопленной энергии за световой день. Срок работы - круглогодично, минимум 2 года без физического обслуживания.
Собственно говоря, вся структура устройства, его макет и ПО готовы, дело оказалось за малым - выбрать аккумулятор для накопления энергии с солнечных панелей.
Исходя из энергопотребления, плюс запаса на пасмурные дни, хотелось бы иметь емкость аккумулятора не менее 6000mAh (лучше больше), и отдаваемый пиковый ток не менее 1.5А.
Актуальна также возможность зарядки малым током, чтобы в пасмурные часы не терять возможность заряда.
Вначале разработки как-то вообще не задумывались на этот счет и хотели поставить обычный powerbank с li-ion аккумуляторами, но как потом подумали, они ведь к морозам и жаре абсолютно не толерантны (и если от жары еще можно спрятать устройство в тень, то от мороза не спастись). Потом появилась идея использовать суперионисторы, которые в принципе по характеристикам подходят легко, но посчитав, сколько будет стоит требуемый комплект и сравнив с финансированием - впали в совершенное уныние...
Сейчас рассматриваем варианты вплоть до такого, чтобы закопать отдельную гермокапсулу с li-ion аккумулятором под землю, где кое-как условия еще адекватные во время морозов, а контроллер с сенсором и солнечными панели вынести на поверхность...
Буду раз совету сообщества в этом нелегком вопросе :)
P.S.: идеально было бы поставить личный портативный РИТЭГ... Но инженерная мысль пока не дошла до безопасных индивидуальных радиоизотопных источников питания :)
Вполне в духе "сотовых вышек", а там стоят свинцовые аккумуляторы, если настроить их зарядник правильно, то 2 года они проживут легко.
А если захотите закапывать, придётся это делать на глубину примерно полтора метра. Хотя зависит от температур и от бокса в котором будут аккумуляторы. С липольками конечно будет проще - бур и аккумы в гильзу из сантех трубы с утеплителем из вспененного полиэтилена.
Обычный свинцово- кислотный АКБ с приличным запасом по емкости будет в самый раз.
и если от жары еще можно спрятать устройство в тень, то от мороза не спастись
Ну зачем же так печально? Вы что на крайний север в тундру собрались? Если вы не в районе вечной мерзлоты - берете лопату, копаете яму пару метров глубиной, опускаете туда аккумулятор, и прикапываете.
В итоге он у вас работает при постоянной температуре +3градуса.
Вот LiFePO4 самый сложный в этом плане ))
При отрицательных температурах возможность заряда отсекается на контроллере, если все же зарядить - на помойку.
было подобное задание на фирме - методом проб и ошибок пришли к свинцо-кислотным. дубовые как валенок, отличная вещчъ для бэкенда к солнечным панелям. только разряжать сильно не надо, цена не большая поставь с запасом по емкости и панельку побольшее :).
кстати не получилось нормально запустить dc/dc с mppt, так что поставил самый простейший dc/dc c отдельным uvlo входом и резистивным делителем просто задал статичную рабочую точку.
himh превносят большие танцы с бубном при зарядке, как копилка при солнечной панели вааще не вариант, хотя энелупчики таки прикупили :)
литий хреново заряжается при минусах, EEMB представило низкотемпературные аккумы LC серии , но у них даже при -10 гарантируется 70% набираемой мощности при токе 0,2С.
АртемЪ, при превышении некоторого тока (меньше максимально допустимого) генерация срываются и контроллер уходит в полную отключку, откуда выходит с бааальшим скрипом.
я думал там будет ограничение по току или что, но не такие финтифлюшки.
pfg21, Ну дешевые mppt далеки от заявленных характеристик, и зависание при большом токе это частая вещь. Пока руками не перезагрузишь фиг выйдет.
Тут надо или нормальные покупать, или брать с хорошим запасом по току.
Особенно зимой проблема - там часто ток больше номинала бывает.
АртемЪ, микросхемка LTC4142 это дешево или нет ?? я не модули беру :)
солнечная панель по расчетам в лучшем случае не даст ток, превыщающий ее параметры.
а она сука глючит.
АртемЪ, у меня сейчас зимнее небо все в облаках.
Летом в солнечный день для теста снимал вольтамперную характеристику, по расчетам выдало 1,5 Вт в mppt.
заявленная - 3,5 Вт, я не знаю как должно жарить солнце чтобы с панели пошло 3,5 Вт. так что 3,5 Вт принял за максимум, по расчетам этого было более чем достаточно.
pfg21, Все зависит от ситуации и от качества солнечной панели.
Если панель не неизвестный нонейм, она должна тестироваться.
Как правило тестируют их при определенной температуре и освещенности - это и есть заявленная характеристика.
Собственно ток который выдаст панель зависит от двух основных факторов -
1)Количество солнечного излучения падающего на панель в данный момент.
2)Температуры.
Чем больше п.1, и меньше п.2 тем больше ток.
Если повысить освещенность панели в три раза - ток вырастет в три раза.
Добиться этого можно с помощью системы зеркал.
Или чистого белого снега.
Ну и температура панели зимой достаточно низкая
АртемЪ, вполне согласен с твоими теориями - ты умный, это заметно.
только не понял к чему это сейчас всё ??
имеющаяся у меня панель не выдаст не более 3,5 Вт, сомнений у меня в этом нет. исхитрятся, всовывать в каждую какой-либо улучшайзер бессмысленно, ибо партия будет в несколько сотен штук минимум.
АртемЪ, ок, приму к сведению.
ткну пальцем в небо а не статикой ли они пробиваются ??
в хороший буран при морозной сухой погоде статическое электричество на металлических предметах неплохо так набирается. чуть ли не до метровых молний скакать может.
Если устройство стационарное в лесу, прикопайте его.
Хотя бы аккумулятор.
Так аккумулятору будет теплее даже в районах вечной мерзлоты.
И да, свинцовый необслуживаемый аккумулятор подойдет. Выбор большой.
