Kajakkikalastuskalustoon tarvittava olennainen elektroniikka. Kuvittele insinööri, joka varustaa kalastuskajakkia turnausta varten: tilaa on niukasti, paino on kriittinen, suolaisen veden ympäristö on raaka, eikä epäonnistuminen ole vaihtoehto. Tarvitset antureita, navigointia ja käyttövoimaa. Jos virtajärjestelmäsi kuolee, tehtäväsi on ohi.
Tämä skenaario on mikrokosmos, joka kuvaa tehon suunnittelua teollisille liikkuville laitteille, kuten AGV:ille tai kannettaville lääkinnällisille laitteille. Keskeiset haasteet ovat samat: maksimaalisen suorituskyvyn ja vankan luotettavuuden saavuttaminen tiukoissa fyysisissä rajoissa.
Veteraanina akkuasiantuntijana olen nähnyt, kuinka loistavat mallit ovat rampautuneet, kun virtalähdettä on pidetty jälkikäteen ajateltuna. Tämä on suurin virhe - akku ei ole lisävaruste, vaan koneen sydän. Kajakki-analogiaa käyttäen tämä opas on jäsennelty virtalähteestä ulospäin, ja siinä näytetään, miten rakennetaan järjestelmä, joka toimii kentällä.
12v 100ah lifepo4 akku
Virtajärjestelmä on tärkeämpi kuin ensisijainen hyötykuorma
Liian usein suunnittelutiimit aloittavat päätapahtumasta - anturista, robottikäsivarresta ja lähettimestä. Kokemuksemme mukaan teollisuusasiakkaiden kanssa työskenteleminen säästää kuitenkin paljon päänvaivaa. Ennen kuin edes mietit ensisijaista hyötykuormaa, sinun on määriteltävä oma tehobudjetti.
Mikä on jatkuva kokonaiskuormitus ja huippukuormitus? Mitä käyttöaikaa tarvitset ehdottomasti? Mitkä ovat tarkat tilavuus- ja painorajat, jotka voit antaa akkupaketille? Kun vastaat näihin kysymyksiin ensin, vältyt suunnittelemasta järjestelmää, joka tarvitsee fyysisesti liian suuren tai painavan akun. Loppujen lopuksi virtalähde määrittelee, mitä koko alustasi voi tehdä ja mitä ei.
Suuri keskustelu: LiFePO4 vs. AGM ja uudet kilpailijat
Akkukemian valinta on kriittisin päätös, jonka teet. Se vaikuttaa suoraan painoon, käyttöaikaan ja kokonaiskustannuksiin (TCO). Useimmissa nykyaikaisissa mobiililaitteissa keskustelu rajoittuu yleensä kahteen päätoimijaan.
- LiFePO4 (litium-rautafosfaatti): Tämä kemia on nykyajan mestari, ja hyvästä syystä. Sen energiatiheys on fantastinen, ja se antaa sinulle enemmän tehoa pienemmässä ja kevyemmässä laatikossa. Paino on valtava tekijä. LiFePO4-akku voi olla kirjaimellisesti alle puolet lyijyakun painosta, kun se on samankokoinen kuin lyijyakku. käyttökelpoinen kapasiteetti. Ne antavat myös mukavan tasaisen jännitteen purkautumiskäyrän, joten laitteesi saa tasaisen virran loppuun asti. Mikä tärkeintä, niiden elinkaari on uskomaton - puhutaan 2 000-5 000 syväsyklistä. Ei ihme, että ne ovat suosittuja varastoroboteissa ja kevyissä sähköautoissa, jotka joutuvat koville joka ikinen päivä.
- AGM (absorboiva lasimatto): Ajattele tätä suljettua lyijyakkua edellisen sukupolven luotettavana työhevosena. Se on kestävä ja sen hinta on alhaisempi. Ongelmana on sen paino ja hyvin rajallinen käyttökapasiteetti - voit käyttää turvallisesti vain noin puolet sen nimellistehosta aiheuttamatta pitkäaikaisia vaurioita. Vaikka niitä nähdään edelleen kiinteissä UPS-järjestelmissä, niiden painosta aiheutuva haitta ei ole järkevää uusissa liikkuvissa malleissa.
Tässä on yksinkertainen tapa tarkastella asiaa teollisuushankkeessa:
| Ominaisuus | LiFePO4 | YHTIÖKOKOUS |
|---|
| Paino | Erittäin kevyt | Raskas |
| Käyttökapasiteetti | 80-100% | 50-60% |
| Elinkaari (syklit) | 2,000-5,000 | 300-700 |
| Etukäteiskustannukset | Korkea | Matala |
| Asiantuntijan valinta | Suorituskykyisille, painoherkille liikkuville laitteille. | Paikallaan oleviin varmuuskopioihin tai vanhoihin järjestelmiin, joilla on tiukka budjetti. |
Tiedän, että seuraava kysymys koskee usein kehittyvää teknologiaa, erityisesti - Natrium-ioniakku (Na-ioni). Hankintavirkamiehet rakastavat sitä, koska raaka-aineet ovat halpoja ja runsaita. Juuri nyt sen energiatiheys ei ole aivan samaa luokkaa kuin - LiFePO4-akku, mikä tekee siitä vaikeasti myytävän pienikokoisen kajakkimme. Mutta sen vaikuttava turvallisuusprofiili ja fantastinen suorituskyky äärimmäisissä lämpötiloissa tekevät siitä tekniikan, jota kannattaa tarkkailla kiinteissä energiavarastoissa ja tietyissä teollisuuslaitteissa, joissa paino ei ole tärkein huolenaihe.
Tässä kohtaa matematiikka astuu kuvaan, ja siitä ei voi neuvotella. Jos olet liian pieni, juoksuaikasi epäonnistuu. Jos valitset liian suuren, olet tuhlannut budjettia, tilaa ja painoa. Ampeeritunnit (Ah) ovat vain kapasiteetin mitta - ajattele sitä polttoainesäiliön koona.
Itse kaava on yksinkertainen: x vaadittu käyttöaika (h) = vaadittu kapasiteetti (Ah).
Lisää sitten aina turvapuskuri (20-25% on hyvä nyrkkisääntö) ja ota huomioon kemia. AGM-akkujen osalta tulos on kaksinkertaistettava, jotta sen 50%:n käyttökapasiteetti voidaan ottaa huomioon. LiFePO4-akkujen kohdalla laskemasi luku on paljon lähempänä sitä, mitä todella tarvitset.
- Lasketaanpa numerot: Sanotaan, että anturiryhmä ottaa 0,7 A ja sen on toimittava 24 tuntia.
0,7A x 24h = 16,8 Ah.- 20%-puskurilla:
16,8 x 1,2 = 20,16 Ah..
- Sinulla olisi spesifikaatio 12V 20Ah LiFePO4-akku paketti. Jos haluat saada saman suorituskyvyn AGM-akusta, sinun pitäisi hankkia paljon painavampi 40Ah akku.
Taso 1: "Pakolliset" järjestelmät (operatiivinen ydinkuorma)
Ajattele tätä perustasona - komponentteina, joita laitteesi tarvitsee vain tehdäkseen perustehtävänsä.
1. Kalan etsin / karttaplotteri: Ensisijainen anturi ja ohjausyksikkö
Tämä on hyvä korvike ydintoimintakuormalle. Se on AGV:n LIDAR, lennokin telemetriapaketti tai diagnostiikkatyökalun pääprosessori. Näillä komponenteilla on yleensä pieni mutta tasainen virrankulutus, ja ne vaativat puhdasta ja vakaata jännitettä. Pieni, erityinen 12 V:n 10-20 Ah:n LiFePO4-akku on älykäs tapa eristää nämä herkät elektroniikkalaitteet isompien moottoreiden sähköisestä "melusta".
2. VHF-radio tai PLB: Kriittinen turvallisuus- ja viestintäjärjestelmäsi.
Kaikissa itsenäisissä tai etäjärjestelmissä luodinkestävä tietoliikenneyhteys on ehdoton edellytys. Se voi olla matkapuhelinmodeemi, GPS-seuranta tai vikasietoinen ohjain. Monissa on pienet sisäiset akut, mutta todella ammattimaisessa suunnittelussa on luotettava, merikelpoinen USB-portti, joka varmistaa, että akut pysyvät ladattuina. Kyse on redundanssista.
Taso 2: "Pelinmuuttaja"-järjestelmät (suuren kysynnän järjestelmät ja lisäkuormat)
Nämä komponentit nostavat laitteesi suorituskyvyn seuraavalle tasolle. Ne ovat myös poikkeuksetta nälkäisimpiä tehon suhteen.
1. Uistelumoottori: Propulsiojärjestelmäsi tai suuritehoinen käyttöjärjestelmäsi.
Tämä on suora vertauskuva mille tahansa paljon vetoa vaativalle järjestelmälle: ROV:n työntömoottorille, raskasta nostavaa robottikättä tai hydraulipumpulle. Nämä laitteet voivat vetää 30-50 ampeeria tai enemmän, kun ne ryhtyvät työhön.
Suoraan sanottuna tässä tilanteessa LiFePO4 ei ole enää ylellisyyttä vaan vaatimus. Tällaisen järjestelmän käyttäminen AGM:llä mobiilisovelluksessa johtaa vain turhautumiseen. Jännite laskee massiivisesti kuormituksessa, ja akun käyttöikä tuhoutuu. Erillinen 12V tai 24V 50Ah-100Ah LiFePO4-akkuyksikkö on alan standardi, ja se on rakennettu tuottamaan näiden järjestelmien tarvitsemaa kestävää tehoa.
2. Navigointivalot ja USB-portit: Lisä- ja huoltojärjestelmät
Älä hikoile pienistä asioista, mutta älä myöskään unohda niitä. Merkkivalo-LEDit, jäähdytyspuhaltimet, huoltoportit - ne kaikki ovat tärkeitä. Ammattilaisvinkki: asenna laitteeseen vedenpitävä USB-portti, jossa on sisäänrakennettu jännitemittarin näyttö. Se on halpa ja uskomattoman tehokas tapa, jolla kenttäteknikko saa välittömästi kuvan järjestelmän varaustilasta ja yleisestä kunnosta.
Yksinkertainen, turvallinen integrointisuunnitelma
Parhaat komponentit eivät merkitse paljon, jos niitä ei ole kytketty yhteen oikein. Minkä tahansa litiumpariston sisällä Akun hallintajärjestelmä (BMS) on aivot, jotka suojaavat soluja. Mutta ulkoinen johdotus on sinun tiimissäsi.
Rigging-tarkistuslista:
- Aloita IP-luokitellulla kotelolla: Suojaa akkua säältä. Se on järjestelmäsi elinehto.
- Älä koskaan ohita sulakeryhmää: Tämä ei ole vapaaehtoista. Se on tärkein yksittäinen turvalaite, joka suojaa kallista elektroniikkaasi virtapiikeiltä.
- Vaadi tinattua merenkulkulaatuista johtoa: Korroosio on sähköjärjestelmien hiljainen tappaja. Tinattu kuparijohto on välttämätön kaikissa ympäristöissä, jotka eivät ole täysin ilmasto-ohjattuja.
- Vesitiivis jokainen liitäntä: Käytä kutistemuoviliittimiä. Vesi ja sähkö eivät ole ystäviä.
- Suunnittele huollettavuus: Pidä johdotukset siisteinä ja merkittyinä. Siisti rakenne helpottaa vianetsintää kymmenen kertaa.
FAQ
Voinko käyttää suurta virrankulutusta vaativaa moottoria ja herkkää ohjauselektroniikkaa samalla akulla?
V: Se on yleinen kysymys. Vaikka voi tehdä sen, sitä asetusta emme suosittele. Suuren kulutuksen moottorit aiheuttavat paljon sähköistä kohinaa ja jännitteen aaltoilua, joka voi saada herkät ohjaimet ja anturit toimimaan epäsäännöllisesti. Ammattilaislähestymistapa on käyttää kahta akkua: isoa akkua "likaista" moottorikuormaa varten ja pienempää, eristettyä akkua "puhdasta" elektroniikkaa varten.
Entä jos laitteemme toimivat pakkasessa? Miten se vaikuttaa LiFePO4:ään?
V: Tämä on kriittinen suunnittelukysymys. Et voi maksu tavallisen LiFePO4-akun jäädyttäminen pakkaselle (0°C) aiheuttamatta pysyviä vaurioita. Kylmän sään sovelluksia varten on määritettävä akkupaketti, jossa on sisäänrakennetut lämmityselementit. BMS käyttää automaattisesti pientä osaa akun omasta tehosta lämmittääkseen kennot turvalliseen lämpötilaan ennen latauksen aloittamista.
Miten lataamme LiFePO4-akkujärjestelmän oikein laitoksessamme?
V: Sinun on käytettävä erityisesti LiFePO4:lle suunniteltua laturia (jossa on CC/CV-profiili). Jos käytät tavallista lyijyhappolaturia, et parhaimmillaan lataa akkua täyteen ja pahimmillaan vahingoitat kennoja tai BMS:ää. Sovita laturi aina kemiaan.
Ovatko LiFePO4:n korkeammat alkukustannukset todella sen arvoisia AGM:ään verrattuna?*
V: Kun tarkastellaan kokonaiskustannuksia (TCO), vastaus on selvä kyllä. LiFePO4-akku saattaa maksaa kaksi tai kolme kertaa enemmän, mutta sen käyttöikä on viisi tai kymmenen kertaa pidempi. Tämä tarkoittaa, että AGM-akku voidaan vaihtaa viisi kertaa ennen kuin alkuperäinen LiFePO4-akku alkaa edes hajota. Kun otetaan huomioon kevyemmän painon tuoma suorituskyvyn lisäys ja huoltokäyntien väheneminen, LiFePO4:n kannattavuus on selvä.
Päätelmä
Mikä on lopputulos? Todella luotettavan liikkuvan sähköjärjestelmän rakentaminen - olipa kyseessä sitten kalastajakajakki tai teollisuusrobotti - perustuu muutamaan keskeiseen ajatukseen. Pidä voimajärjestelmää perustana. Valitse tehtävään sopiva kemia, ja useimmissa liikkuvissa tehtävissä se on nykyään LiFePO4. Mitoita se oikein ja integroi se turvallisuutta ja huollettavuutta silmällä pitäen.
Hyvin suunniteltuun sähköjärjestelmään investoiminen ei ole pelkkä kustannuslaskennan rivikohta. Se on investointi tuotteesi suorituskykyyn ja maineeseen. Se varmistaa, että laitteesi tekee työnsä joka kerta.
Jos olet valmis suunnittelemaan sähköjärjestelmän, joka ei vikaannu kentällä, Ota yhteyttä. Voimme käydä läpi seuraavan projektisi erityisvaatimukset ja suunnitella ratkaisun, joka on rakennettu kestämään.