Авторизация
Зарегистрироваться

Гибкий неон, часть вторая. Индикатор разряда батареи. Самодельный Powerbank.


Предыдущий опыт борьбы со схемой возбуждения гибкого неона оказался неудачным. :( Что бы я ни делал- трансформатор упорно разогревался и плавил коробку. Горячая штучка. ;)

В итоге заказчица отдала мне всю имеющуюся у нее матчасть со словами «делай что хочешь». В мешке с матчастью обнаружились четыре мотка голубого неона по два метра, один метр оранжевого неона, шнурок-ветвитель, и коробочка для питания шнурков от USB. Я воткнул в коробку все девять метров сразу через ветвитель, и запитался от зарядки. Вот что вышло:


Голубой неон оказался в полтора раза ярче оранжевого, и достаточно красивым. Чем-то напоминает рыбок-неонов. :) Но меня интересовало поведение коробки. Производитель рекомендует ее грузить пятью метрами, на некоторых коробочках я даже видел надпись «3М», а тут- девять метров, почти двухкратное превышение рекомендуемой нагрузки. Тем не менее, коробочка не то что не расплавилась, а даже не раскалилась! Температура ее поверхности была примерно 40 градусов Цельсия, хотя гонял я ее несколько часов. Рука спокойно терпела. Отлично!
Сама коробочка очень маленькая, с ушками для крепления к чему-нибудь, наглухо залита эпоксидкой, что, впрочем, от писка трансформатора внутри совершенно не помогает. Из нее торчат два провода- с разъемом USB и разъемом для подключения неонового шнура.


В общем, проблему возбуждения шнурков можно было считать решенной, однако- коробочку надо подключать к какому-нибудь источнику пропитания, а аккумуляторов на пять вольт не существует. В принципе, коробка спокойно работает от обычного 18650, но яркость шнуров существенно падает. Не вариант. Можно, конечно, просто купить готовую павербанку, но во-первых денег жаль, во-вторых не по-джедайски, в-третьих годная банка крупногабаритна зело, в-четвертых аккумуляторы все равно уже закуплены.
Так что было принято решение делать маленькую павербаночку самостоятельно. Схема была выбрана вот такая:

Это упрощенная схема- я поленился рисовать защиту на DW01, схему можно посмотреть в любом даташите: ссылка
Кроме того, у меня нарисован обычный механический выключатель с фиксацией, на деле же он «электронный»- на TTP223B из предыдущего обзора: ссылка
Теперь немного поясню чего я тут навертел, слева направо.
VT1- это очень простая, очень эффективная, и достаточно дешевая защита от переполюсовки. Дело в том, что у 18650 оба конца почти одинаковые, а я использую держатели аккумуляторов с надежными плоскими пружинными контактами, так что вставить батарейку «наоборот» весьма легко. Защита от переполюсовки уберегает схему от негативных последствий такого инцидента. Причем этот транзистор я ставлю до защиты на DW01, поскольку, хоть сама микросхема переполюсовки и не боится, но сопутствующие ключи (обычно 8205) очень весело выгорают буквально за несколько секунд.
Обратите внимание- транзистор включен «наоборот», это не ошибка. При таком включении во время переполюсовки технологический диод внутри запрется и ток по цепи не потечет. При правильном включении батареи через этот же диод начнет протекать в нагрузку некоторый ток, что создаст на истоке достаточный потенциал для открытия транзистора. В отличие от «традиционного» диода, на этом транзисторе почти ничего не падает, поскольку его сопротивление в открытом состоянии сравнимо с сопротивлением контактов батарейкодержателя. Для конструкций с батарейным питанием это критично.

Далее у меня стоит замечательная микросхемка-супервизор.
Супервизоры изначально разрабатывались для работы с микроконтроллерами, причем выход супервизора предполагалось вешать на ногу сброса, потому выход супервизора так и обзывается- «сброс» (reset). Кроме выхода у моего экземпляра только две ноги- плюс питания и минус. Задача микросхемы- отслеживать значение питающего напряжения, и, если оное ниже допустимого уровня, максимально быстро дергать ногой «сброс». Кроме того, в момент подачи питания, либо после восстановления должного уровня напряжения они еще выдерживают «активный» уровень на ноге «сброс» в течении пары-тройки сотен миллисекунд- для того, чтобы контроллер не начинал работу до окончания переходных процессов в цепях питания. Микросхемы эти бывают разные, но все отличаются экстремально низким потребляемым током (десятки микроампер).
У меня стоит max809 ссылка
Тип выхода у нее- push-pull (бывают супервизоры с открытым стоком на выходе), активный уровень на ноге «сброс»- низкий, active-low (бывают так же с высоким). Пороговый уровень напряжения, при котором микросхема срабатывает, я выбрал 2.63 вольта.
Как это работает «на пальцах»: в момент подачи питания нога «сброс» жестко привязана к минусу в течении пары-тройки сотен миллисекунд, далее, если напряжение питания все еще не превышает пороговый уровень- остается привязанной к минусу. Если превышает- жестко привязывается к плюсу. Пока напряжение на микросхеме выше порогового уровня- нога «сброс» жестко привязана к плюсу. Как только напряжение питания упало ниже порогового- нога «сброс» жестко привязывается к минусу и цикл повторяется.
На выход микросхемы я повесил во-первых индикаторный светодиод, который загорается, если батарейка села, и ключик на N-мосфете VT2, который одновременно отключает всю основную нагрузку. Да, получилось немного нехорошо- мосфет разрывает землю, потому, если кому сие критично- рекомендую применять супервизоры с active-high выходом (например, max810) и P-мосфетом (например, AO3401). Но мне было не критично.
Из-за шустрости этих супервизоров был у меня немного неприятный, но в итоге полезный для общего развития случай… В качестве нагрузки я повесил «для проверки» лампочку накаливая. Подключаю питание- светодиод горит всё время, а не только положенные ему первые 250 миллисекунд, лампочка не загорается вообще. Всю голову сломал, пытаясь понять в чем ошибка. Спасибо мужикам с радиокота- надоумили! В момент подачи питания на лампу сопротивление её холодной нити было очень низким- напряжение на батарейке мгновенно проседало, супервизор эту неприятность радостно отрабатывал- и уходил в сброс еще на 250 миллисекунд. И так циклично. Пробовал шунтировать супервизор большой емкостью- не помогло. Немного подумал- повесил в разрыв положительного провода резистор в пару килоом- проблема полностью решилась! Посему- эту «замедляющую» цепь вешать в таких вариантах применения необходимо, во избежание сюрпризов от нагрузки. Ну, либо не ставьте мосфет и зорко отслеживайте- не горит ли светодиод. ;)
Кроме того, обратите внимание- у меня там аж 12 килоом. Учитывая, что супервизор хоть и мало, но все-таки кушает ток- на этом резисторе падает чуть больше 200 милливольт, таким образом- уровень напряжения питания, при котором срабатывает супервизор, уже не 2.63 вольта, а примерно 2.85 вольта- вполне допустимый минимальный уровень напряжения на литий-полимерном аккумуляторе. Profit! Значение этого резистора лучше всего подбирать под конкретный супервизор. Если такая «подгонка» не нужна (например, у вас супервизор с пороговым уровнем 3 вольта)- килоома-двух будет достаточно, падение на таком сопротивлении будет сравнимо с заводской погрешностью порогового уровня. Если вы используете active-high супервизор и P-мосфет- резистор нужно вешать в разрыв отрицательного провода. Правда, есть один неприятный моментик… Напряжение на конденсаторе C1 нарастает не мгновенно- потому транзистор VT2 в момент подачи питания некоторое непродолжительное время пребывает в открытом состоянии. Кому критично- имейте в виду. Выключатель (механический или «электронный») вполне можно поставить не до супервизора, а после- сам супервизор почти ничего не ест, и батарейку не высадит.
Спрашивается- а на кой я поставил DW01, если супервизор есть? Допустим, батарейка у вас села, а вы этого не заметили, батарейку не вынули, питание не отключили, убрали всю конструкцию в шкаф. Через год достали, а батарея сдохла совсем- потому что горящий светодиод ее недопустимо высадил. DW01 такого не допустит. Да, немного паранойи иногда не повредит. Впрочем, если вы в себе уверены- защиту на DW01 можно не ставить.

Теперь главное- собственно, преобразователь напряжения, подтягивающий уровень напряжения на аккумуляторе до нужных пяти вольт. Я его сделал на широко известной и любимой народом микросхеме типа «клоп SOT-23-6»- mt3608. Ничего необычного- типичный повышающий DC-DC преобразователь в стандартной схеме включения из даташита. ссылка
Обзоров на нее понаписаны целые тома, посему- подробно рассматривать я её не буду, но тем не менее, пару слов скажу.
Почему я проигнорировал ногу Enable, и зачем-то отключаю мосфетом всю цепь? Дело вот в чем… Технически, привязка ноги enable к земле действительно останавливает внутренний генератор и отключает встроенный ключ, но при этом ток совершенно спокойно протекает в нагрузку через индуктор и диод Шоттки. Посему- сия нога, в общем, практически бесполезна.
Кроме того, по личному опыту, сей преобразователь крайне плохо работает на динамические нагрузки. Я пытался запитывать от него маленьких дохленький полуваттный усилитель звука- на низких частотах усилок затыкался. Шунтирование гигантскими емкостями по питанию при этом не помогало. В чем причина- я не стал разбираться, просто сделал пометочку в памяти. Если кто победит- поделитесь опытом. ;)
В остальном- с микросхемы вполне можно снимать до ампера постоянного тока в нагрузке, она почти не греется, работает от нуля разницы между входным и выходным напряжениями, проблем никаких не доставляет, ведет себя крайне достойно во всех отношениях.
Кстати, эти микросхемы продаются на алиэкспрессе в составе готовых модулей, однако- применять настоятельно не рекомендую. Во-первых, у этих модулей крайне поганая разводка, почитать об этом можно, например, вот тут: ссылка Или вот тут: ссылка Кроме того- китайцы упорно лепят на все модули индуктора в 22 мкГн, что является максимально допустимым значением по даташиту. Почему и зачем- я так не понял. Физика учит нас, что чем меньше индуктивность катушки- тем больший ток с нее можно отсосать. Не наоборот! Такой вот «парадокс», да. Так что модули должны неплохо работать на слабых токах в нагрузке, а на больших- уже должны начинаться проблемы, и я не хочу выяснять какие именно. Посему- ставлю рекомендованые производителем 4.7 мкГн и не знаю горя, но индукторы беру помощнее- CDR104. Немного избыточные даже…
Учитывая, что преобразователь работает на частоте 1.2 МГц- на вход и выход производитель рекомендует ставить емкости от 22 микрофарад с как можно более низким ESR, лучше всего- керамику. Я повесил и керамику, и на всякий случай электролитик- просто потому что валялся лишний. Имхо еще лучше вешать туда полимерные конденсаторы, обладающие экстремально низкими ESR, но они пока жутко дорогущие. :( А вот зеленый индикаторный светодиод можно вообще не вешать- он несколько лишних миллиампер жрет. Но я человек не злой- мне не жалко. :)
Вся павербанка у меня легко уместилась на пузе батарейкодержателя, за исключением кнопки включения и разъема USB. К черным стоечкам я уже приклеил защитную полоску прозрачного пластика, сделанную из линейки. Вот как-то так:


Комнатные испытания показали, что от одной свежезаряженной банки Liitokala емкостью 3400 мА/ч девять метров светящегося шнура проработали ровно 7 часов 15 минут, что имхо отличный результат.
Кстати, обнаружился интересный эффект: когда батарея севшая- шнуры начинают мигать. Происходит это вот почему: напряжение на батарее падает ниже 2.8 вольт- супервизор отрубает нагрузку. Через какое-то время напряжение на банке немного восстанавливается- супервизор включает нагрузку обратно, но не раньше чем через положенные 250 миллисекунд, из-за этого возникает «предупреждающее мигание».
При этом у меня ничего не расплавилось и не подохло. Посему, вопрос питания гибкого неона можно считать закрытым. Бонусом- от павербанки можно подзарядить мобильник в лесу, так что- всё к лучшему. :)
Планирую купить +26 Добавить в избранное +53 +80
свернуть развернуть
Комментарии (30)
RSS
+
avatar
  • Hector
  • 17 мая 2020, 07:44
+3
Зачем супервизор МАХ809?
DW01 сама отключит аккумулятор при разряде его до 2.4 вольт (все придумано до нас).
+
avatar
0
2.4- мало. Производители батарей рекомендуют ниже 2.7… 3 вольт не высаживать, 2.4- это «последний рубеж».
+
avatar
  • Hector
  • 17 мая 2020, 07:59
+4
Насчёт минимального рабочего напряжения лития есть разные мнения.
Однако производители DW01 не дураки. Кривая разряда после 3 вольт у лития идёт резко вниз (в акуме остаются считанные проценты энергии). Нет большой разницы 2.4 или 2.8 вольт.
Думаю, порог 2.4 вольт выбран не случайно — для возможности работы DW01 с нагрузкой типа лампы накаливания (большой ток и падение напряжения на акуме при старте). Кроме того, после срабатывания защиты от переразряда, акум отключается от нагрузки и напряжение на нем, как правило, опять немного возрастает (закон Ома для полной цепи + химические реакции восстановления).
+
avatar
0
Я вот открыл «LIR18650 Datasheet», и там четко написано «Discharge Cut-off Voltage: 3.0V» Для эксперимента я открыл «NCR18650B datasheet»- вот там уже 2.5 вольта. Что туда пихнет будущая пользовательница- мне неведомо. Посему- я не буду разбираться «кто не дурак», а буду обеспечивать условия, максимально подходящие большинству батарей согласно даташитовским данным. Я скорее уберу DW01 чем супервизор.
+
avatar
  • Hector
  • 17 мая 2020, 08:51
+4
Я вот открыл «LIR18650 Datasheet», и нигде не увидел, чтобы там четко написано «Discharge Cut-off Voltage: 3.0V».
Зато видно, что кривая разряда после 3 вольт у лития идёт резко вниз (что подтверждает мой пост выше).
По мне вся эта затея с МАХ809 выеденного яйца не стоит…
+
avatar
+1
ссылка
Вот тут посмотрите, пункт 5.4
Не стоит- не делайте. «Колхоз- дело добровольное!»
+
avatar
  • Hector
  • 17 мая 2020, 09:04
+6
По вашей ссылке в шапке таблицы также указано Discharge, 2.75V (по русски — разряд до 2.75вольт).
Как и той таблице, что выложил выше я.

Кто дурак?
При этом безболезненно разрядить этот акум можно и до 2.4 вольт, но ёмкости при этом он уже не отдаст практически никакой (химический потенциал реакции исчерпан). Поэтому ограничились уровнем 2.75 вольт.
Ещё одна бесполезная схема…
+
avatar
  • u3712
  • 17 мая 2020, 12:17
+2
У данной схемы низкий гистерезис (см. режим «моргания») и аккумулятор будет высаживаться практически до порогового напряжения отключения.
Напряжение отключения нормируется из условий типичной нагрузки. Чем выше выходной ток, тем меньше напряжение отключения. При этом, реальное минимальное напряжение меняется не столь значительно, из-за внутреннего сопротивления. Т.о. внутренние слои не разряжаются ниже критической величины (которая, естественно, выше напряжения отключения). Чем менее «токовый» аккумулятор, а значит и типовая нагрузка, тем бОльшее напряжение отключения, чтобы не травмировать аккумулятор.
Если высаживать аккумулятор на низком напряжении (а-ля высокотоковый), то это затронет структуру слоев и банка будет портится.
Отсюда, есть два разных пороговых напряжения отключения — низкий для большой нагрузки и высокий для низкой. Из-за ESR. И никак не низкий для низкой.
(без разъяснений)
+
avatar
+3
По вашей ссылке в шапке таблицы также указано Discharge, 2.75V (по русски — разряд до 2.75вольт).
это совсем не тоже самое что и «Discharge Cut-off Voltage: 3.0V»

Вверху в шапке указаны результаты теста и его параметры по замеру ёмкость батареи при токе разряда 0,52а и напряжение 2,75в до которого производитель разряжал батарею при замере ёмкости и это совсем не рекомендация для установки уровня отключения разряда до 2,75в.

Уровень отключения разряда четко указан в пункт 5.4
+
avatar
+1
Спасибо!
Бонусом- от павербанки можно подзарядить мобильник в лесу
это чтобы сообщить кому-надо что неон на ветках чащи развесить получилось и капитально попугать лесника удастся. :)
+
avatar
+1
Зачем делать зарядник самому когда был белый зарядник как помню с функцией повербанка за три бакса где ещё батарею пристегивали резинкой от трусов. Она так плоха?
+
avatar
+5
Всё, что я делаю в своей жизни, объясняется лишь одной причиной: «Потому что мне так хочется». Удовольствие я от этого получаю.
О чем вы говорите- я понятия не имею, но тратить три бакса на резинку от трусов мне совершенно не хочется в любом случае. Это не интересно.
+
avatar
  • mfoto
  • 17 мая 2020, 10:48
+2
Вот об этом он говорит, девайс даже функциональнее вашего изделия, так как там встроена схема зарядка лития.
+
avatar
0
Ну, зарядка мне была не нужна, а то б я ее туда встроил.
Вообще- штука интересная, но шесть баксов, Карл! И на алиэкспрессе не продается… :(
+
avatar
+3
Как-то мне больше хотелось бы найти способ питать их бесшумно, чем так сложно автономно. Пользоваться реально невозможно.
+
avatar
  • latnok
  • 17 мая 2020, 11:19
+1
согласен. есть БП от 5В и от 220В оба пищат ужасно. есть способ питания без этого писка?
+
avatar
-1
В компауд преобразователь залить.
+
avatar
+1
Не помогает.
+
avatar
  • PSVik
  • 17 мая 2020, 14:03
0
Поиск «пискуна», часто повреждённые конденсаторы smd керамика свистят — замена, если же это дроссель/трансформатор и в нём нет трещин, то постараться залить обмотки эпоксидом. Всё это имеет смысл, если БП на самом деле важный и того стоит, ради $2-3 блоков заморачиваться не стоит.
+
avatar
  • latnok
  • 17 мая 2020, 15:45
+1
проблема в том что они уже залиты компаундом. есть ли схема таких блоков. я так понял суть в высокочастотном токе и большом вольтаже
+
avatar
  • x893
  • 17 мая 2020, 10:22
+10
Давно сделал платы 20х11 мм на HV857
Слева разъем 2.54 для питания и разрешения, справа выходной разъем.
На входе 1.8В — 5В, на выходе 95В
EL провода светятся прекрасно от 2хАА.
+
avatar
0
Я делал на HV830, размах выходного у нее такой же. Неон (который оранжевый) технически светился, но еле-еле. :( Потому от сего варианта был вынужден отказаться. В предыдущем обзоре я сей случай упоминал.
+
avatar
0
Пищит?
+
avatar
  • x893
  • 17 мая 2020, 23:30
-1
Только я от счастья.
+
avatar
-1
Не пищит. И не светит. С тем же успехом можно подключиться к обычному булыжнику- даже еще и дешевле.
+
avatar
  • dertyg
  • 17 мая 2020, 12:08
+7
надо брать

+
avatar
0
В продаже готовых решений совсем нет?
+
avatar
0
Есть. Сколько хошь! Вон выше в каментах дажее ссыль привели.
+
avatar
0
@Abyr127
Что то не нашёл схемы повышайки
+
avatar
  • Pash_
  • 18 мая 2020, 12:07
+1
Ё-маё, как вот так люди делают все красиво ровно и аккуратно?..
Сам делаешь, вроде ничего… Потом посмотришь как вот тут, и загрустишь…

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.