Osnovna elektronika, ki jo potrebujete za svojo opremo za ribolov s kajakom. Predstavljajte si inženirja, ki opremlja ribiški kajak za turnir: prostor je omejen, teža kritična, okolje morske vode je kruto in odpovedi niso možne. Napajate senzorje, navigacijo in pogon. Če se vaš napajalni sistem pokvari, je vaše misije konec.
Ta scenarij je mikrokozmos načrtovanja napajanja industrijske mobilne opreme, kot so vozila AGV ali prenosni medicinski pripomočki. Osnovni izzivi so enaki: doseganje največje zmogljivosti in zanesljive zanesljivosti v okviru strogih fizičnih omejitev.
Kot izkušeni strokovnjak za baterije sem videl odlične zasnove, ki so bile okrnjene, ker je bil vir energije obravnavan kot nepomemben. To je največja napaka - baterija ni dodatek, temveč srce vašega stroja. V tem vodniku je po analogiji s kajakom strukturiran vir napajanja od vira navzven, da bi vam pokazal, kako sestaviti sistem, ki bo deloval tudi na terenu.
12v 100ah lifepo4 baterija
Vaš napajalni sistem je pomembnejši od primarnega tovora
Inženirske ekipe prepogosto začnejo z glavnim dogodkom - senzorjem, robotsko roko, oddajnikom. Toda po naših izkušnjah pri delu z industrijskimi strankami lahko s tem, ko obrnemo scenarij, prihranimo marsikateri glavobol. Preden sploh pomislite na glavni koristni tovor, morate opredeliti svoj proračun za električno energijo.
Kakšna je skupna trajna in konična obremenitev? Kakšen čas delovanja nujno potrebujete? Kakšne so natančne omejitve prostornine in teže, ki jih lahko določite baterijskemu paketu? Če najprej odgovorite na ta vprašanja, se izognete zasnovi sistema, ki potrebuje fizično preveliko ali pretežko baterijo. Konec koncev vir napajanja določa, kaj celotna platforma lahko počne in česa ne.
Velika razprava: LiFePO4 proti AGM in novi tekmeci
Izbira kemijske sestave baterije je najpomembnejša odločitev, ki jo boste sprejeli. Neposredno vpliva na težo, čas delovanja in skupne stroške lastništva (TCO). Pri večini sodobne mobilne opreme se pogovor običajno zoži na dva glavna akterja.
- LiFePO4 (litijev železov fosfat): Ta kemija je sodobna prvakinja, in to z dobrim razlogom. Njena energijska gostota je fantastična, saj vam zagotavlja več moči v manjši in lažji škatli. Teža je pomemben dejavnik. Paket LiFePO4 je lahko dobesedno za polovico lažji od svinčevo-kislinskega akumulatorja z enako uporaben zmogljivosti. Poleg tega zagotavljajo lepo, ravno krivuljo praznjenja napetosti, tako da je vaša oprema stabilno napajana vse do konca. Najpomembneje je, da so življenjski cikel je neverjetno - govorimo o 2.000 do 5.000 globokih ciklih. Zato ni čudno, da jih uporabljajo skladiščni roboti in lahka električna vozila, ki so vsak dan zelo obremenjena.
- AGM (Absorbent Glass Mat): Ta zaprti svinčevo-kislinski akumulator je zanesljiv delovni konj prejšnje generacije. Je vzdržljiv in ima nižjo ceno. Težava je v njeni teži in zelo omejeni uporabni zmogljivosti - varno lahko uporabite le približno polovico njene nazivne moči, ne da bi povzročili dolgoročno škodo. Čeprav jih še vedno srečujemo v stacionarnih sistemih UPS, pa kazen zaradi teže ni smiselna za nove mobilne zasnove.
Za industrijski projekt si to lahko preprosto ogledate na naslednji način:
| Funkcija | LiFePO4 | AGM |
|---|
| Teža | Zelo lahka | Težki |
| Uporabna zmogljivost | 80-100% | 50-60% |
| Življenjska doba (cikli) | 2,000-5,000 | 300-700 |
| Predhodni stroški | Visoka | Nizka |
| Izbira strokovnjaka | Za visoko zmogljivo mobilno opremo, občutljivo na težo | Za stacionarne varnostne kopije ali starejše sisteme z omejenim proračunom |
Vem, da je naslednje vprašanje pogosto o novih tehnologijah, zlasti o Natrijevo-ionska baterija (Na-ion). Uradniki za javna naročila jo obožujejo, ker so surovine poceni in v izobilju. Trenutno njegova energijska gostota ni povsem enaka kot pri Baterija LiFePO4zato je za naš kompaktni kajak zelo težko prodati. Toda njegov impresivni varnostni profil in fantastični delovanje pri ekstremnih temperaturah je to tehnologija, ki jo je treba spremljati za stacionarno shranjevanje energije in določeno industrijsko opremo, pri kateri teža ni najpomembnejša.
Tu nastopi matematika, o kateri se ni mogoče pogajati. Če bo premajhna, bo čas delovanja neuspešen. Če je prevelik, ste zapravili sredstva, prostor in težo. Amper-ur (Ah) je le merilo zmogljivosti - predstavlja velikost rezervoarja za gorivo.
Sama formula je preprosta: Skupna poraba naprave (A) x potreben čas delovanja (h) = potrebna zmogljivost (Ah)
Nato vedno dodajte varnostno rezervo (20-25% je dobro pravilo) in upoštevajte kemijo. Pri akumulatorju AGM boste morali rezultat podvojiti, da boste upoštevali njegovo uporabno zmogljivost 50%. Pri LiFePO4 je izračunano število veliko bližje tistemu, kar dejansko potrebujete.
- Poglejmo številke: Recimo, da polje senzorjev odjema 0,7 A in mora delovati polnih 24 ur.
0,7 A x 24 ur = 16,8 Ah.- Z blažilnikom 20%:
16,8 x 1,2 = 20,16 Ah.
- V tem primeru bi bilo treba določiti 12V 20Ah baterija LiFePO4. Če bi želeli doseči enako zmogljivost baterije AGM, bi morali uporabiti veliko težjo 40Ah baterijo.
Raven 1: Sistemi, ki jih je treba imeti (osnovna operativna obremenitev)
Predstavljajte si ga kot osnovo - komponente, ki jih oprema potrebuje za opravljanje svojega osnovnega dela.
1. Iskalnik rib/kartograf: vaš primarni senzor in nadzorna enota
To je dober nadomestek za osnovno operativno obremenitev. To je LIDAR na vozilu AGV, telemetrični paket na brezpilotnem letalu ali glavni procesor v diagnostičnem orodju. Te komponente imajo običajno majhno, a stalno porabo energije in zahtevajo čisto, stabilno napetost. Majhna 12-voltna baterija LiFePO4 s kapaciteto 10-20 Ah je pameten način za izolacijo te občutljive elektronike od električnega "hrupa" večjih motorjev.
2. Radio VHF ali PLB: vaš ključni varnostni in komunikacijski sistem
Za vsak avtonomni ali oddaljeni sistem je neprebojna komunikacijska povezava nepogrešljiva. To je lahko mobilni modem, sledilnik GPS ali kontroler, ki je varen pred okvarami. Mnogi imajo majhne notranje baterije, vendar resnično profesionalna zasnova vključuje zanesljiva vrata USB, primerna za plovila, ki zagotavljajo, da se baterije napolnijo. Gre za redundanco.
Stopnja 2: Sistemi, ki spreminjajo pravila igre (velike zahteve in pomožne obremenitve)
To so sestavni deli, ki zmogljivost vaše opreme dvignejo na višjo raven. Prav tako so brez dvoma najbolj željne energije.
1. Motor za vleko: Vaš pogonski ali visokozmogljivi sistem
To je neposredna analogija za vsak sistem z veliko porabo: pogonski motor na plovilu ROV, robotska roka za dvigovanje težkih bremen ali hidravlična črpalka. Te stvari lahko med delom porabijo 30-50 ali več amperov.
Iskreno povedano, tu LiFePO4 ni več razkošje, temveč zahteva. Poskus napajanja takšnega sistema z AGM v mobilni aplikaciji bo privedel le do razočaranja. Pri obremenitvi bo prišlo do velikega upada napetosti in uničili boste življenjsko dobo baterije. Namenski 12V ali 24V 50Ah-100Ah LiFePO4 baterijski paket je na tem področju industrijski standard, zasnovan za zagotavljanje trajne moči, ki jo ti sistemi potrebujejo.
2. Navigacijske luči in priključki USB: Dodatni in servisni sistemi
Ne obremenjujte se z malenkostmi, vendar jih tudi ne pozabite. Indikatorji LED, ventilatorji za hlajenje, servisni priključki - vse to se sešteva. Tukaj je nasvet za profesionalce: vgradite vodoodporna vrata USB, ki imajo vgrajen prikazovalnik voltmetra. To je poceni in izjemno učinkovit način, s katerim lahko terenski tehnik takoj ugotovi stanje napolnjenosti in splošno stanje sistema.
Enostaven in varen načrt integracije
Najboljše komponente ne pomenijo veliko, če niso pravilno povezane. V vsaki litijevi bateriji je Sistem za upravljanje baterije (BMS) so možgani, ki ščitijo celice. Zunanja napeljava je v vaši ekipi.
Kontrolni seznam za pritrjevanje:
- Začnite z ohišjem z oznako IP: Zaščitite baterijo pred vremenskimi vplivi. To je življenjska sila vašega sistema.
- Nikoli ne preskočite bloka varovalk: To ni neobvezno. Gre za najpomembnejšo varnostno napravo, ki varuje vašo drago elektroniko pred električnimi prenapetostmi.
- Vztrajajte pri kositreni žici za plovila: Korozija je tihi ubijalec električnih sistemov. V vsakem okolju, ki ni popolnoma klimatizirano, je treba uporabiti kositrno bakreno žico.
- Vsak priključek je vodotesen: Uporabite toplotno krčljive konektorje. Voda in elektrika nista prijatelja.
- Načrtujte uporabnost: Ožičenje naj bo urejeno in označeno. Čista zgradba desetkrat olajša odpravljanje težav v prihodnosti.
POGOSTA VPRAŠANJA
Ali lahko iz istega baterijskega sklopa poganjam motor z visoko porabo in občutljivo krmilno elektroniko?
O: To je pogosto vprašanje. Medtem ko ste lahko je to nastavitev, ki jo močno odsvetujemo. Motorji z visoko porabo ustvarjajo veliko električnega šuma in valovanja napetosti, zaradi česar lahko občutljivi krmilniki in senzorji delujejo nepravilno. Strokovni pristop je uporaba dveh baterij: velike za "umazano" obremenitev motorja in manjše, izolirane baterije za "čisto" elektroniko.
Kaj če naša oprema deluje pri temperaturah pod ničlo? Kako to vpliva na LiFePO4?
O: To je ključni dejavnik pri načrtovanju. Ne morete zaračuna . standardne baterije LiFePO4 pod lediščem (0 °C), ne da bi povzročili trajne poškodbe. Za uporabo v hladnem vremenu morate izbrati baterijski paket z vgrajenimi grelnimi elementi. Sistem BMS samodejno uporabi majhen del lastne energije baterije, da segreje celice na varno temperaturo, preden se začne polnjenje.
Kako pravilno napolniti baterijski sistem LiFePO4 v našem objektu?
O: Uporabiti morate polnilec, ki je posebej zasnovan za LiFePO4 (s profilom CC/CV). Če boste uporabili standardni polnilnik za svinčene kisline, vam v najboljšem primeru ne bo uspelo popolnoma napolniti baterije, v najslabšem pa boste poškodovali celice ali sistem BMS. Vedno prilagodite polnilnik kemijski sestavi.
Ali so višji začetni stroški LiFePO4 v primerjavi z AGM res vredni?*
O: Če pogledate celotne stroške lastništva (TCO), je odgovor pritrdilen. Baterija LiFePO4 je morda dvakrat ali trikrat dražja, vendar ima pet- do desetkrat daljšo življenjsko dobo. To pomeni, da lahko baterijo AGM zamenjate petkrat, preden se prvotni paket LiFePO4 sploh začne kvariti. Če upoštevate še večjo zmogljivost zaradi manjše teže in manjše število servisnih posegov, je donosnost naložbe v baterijo LiFePO4 jasna.
Zaključek
Kaj je torej bistvo? Pri izdelavi resnično zanesljivega mobilnega napajalnega sistema - bodisi za ribiški kajak bodisi za industrijskega robota - gre za nekaj ključnih idej. Napajalni sistem obravnavajte kot temelj. Izberite pravo kemikalijo za nalogo in za večino današnjih mobilnih delovnih mest je to LiFePO4. Ustrezno ga dimenzionirajte in vključite z mislijo na varnost in uporabnost.
Naložba v dobro zasnovan napajalni sistem ni le postavka na kosovnici. To je naložba v zmogljivost in ugled vašega izdelka. Zagotavlja, da vaša oprema vsakič opravi svoje delo.
Če ste pripravljeni zasnovati napajalni sistem, ki ne bo odpovedal na terenu, Pišite nam. Pregledamo lahko posebne zahteve vašega naslednjega projekta in pripravimo rešitev, ki bo trajna.