Hjälp med batterityp och fråga om "supercap" som backup

[baron3d]

Skulle en sådan duga:http://www.biltema.se/sv/Kontor---Tekni ... Ah-240140/
Kjell&Co har också liknande.

[Magnus_K]

Absolut något jag ska kika närmre på. Egentligen tar den nog lite för stor plats då jag försöker hålla nere storleken på enheten men jag ska kika lite på dom olika alternativen. Tack för förslaget!

När det kommer till dummylasten så gjorde jag följande:

Detta är en "burst" från databladet

CapturefromGSM.JPG

Då jag behövde en pulskvot på under 50% och jag orkade inte böka med att invertera output:en från en 555:a så mekade jag dit en liten PIC istället och PWM:ade så nära jag kunde komma.
Målet var 217 Hz, 12,5% pulskvot och 577µs pulsbredd. Nedan blev resultatet.

Burst_simulation.jpg

När detta var gjort så kopplade jag upp ett "simuleringskort" som ser ut som nedan. Jag monterade en 2-pin header för att leka med olika kondingar och fick dit en "burst-switch" (som tidigare är tagen från en trasig leksak). Hoppas det fungerar... Tyvärr är jag för trött för att göra en sista kolla av det samt provköra men det får bli en annan dag. Måste handla batterier också!
På återseende!

EDIT: Kortet innehåller för övrigt en nMOSFET för att sänka batteriet genom en lågohmig resistor. Förhoppningsvis har jag räknat rätt. Utöver det är det bara pulldown:s på ovan och undersidan samt ett motstånd för att simulera tomgångsströmmen. Har uppskattat den till ca 10 mA.

DSC_2616.jpg

[xxargs]

Ett problem med USB-batteripack av den här typen är att det sitter en omvandlare i denna för att höja från cellens spänning (3.5 - 4.2 Volt) till utgångens 5.0 - 5.2 Volt och denna stänger av sig om förbrukningen är för liten (under 50 - 100 mA eller så)

Den i länkade biltema (samma modell finns på clas i sjön och kjell) startar man genom att skaka på batteripacken - den har ingen startknapp.

(edit - biltemas verkar ha startknapp, medans den i clas i sjön har inte det)

Jag har under åren provat ett antal av dessa 'powerbank' med olika kapacitet och olika välbyggt 'inre' och somliga blir helt strömlösa på sin utgång när den stänger av (bör göra så) - andra så sjunker utspänningen till cellspänningen minus 0.2 volt ungefär och ytterligare någon variant hade ingen skydd som stängde av helt i något läge ens när batterispänningen gick under 3 Volt och det blev svullet batteri och transport till återvinningen med detta.

Med andra ord standard USB-batteripacken (powerbank) fungerar _inte_ i tillämpningar där utrustning arbetar i sleep-läge under lång tid med mycket sparsam strömuttag och vid någon event vaknar till och tex skall ringa iväg ett datameddelande och behöver mer ström.

[danielr112]

LiPo battterier typ 18650 har ju både inbyggda laddningsskydd och urladdningsskydd. Det är förmodligen sådanna som är avsett att sitta där. Du kan i regel ladda dessa på samma sätt som NiMh batterier utan att behöva tänka allt för mycket.

[Sverige]

De kan ha det ja...
(Inte alla.)

[Magnus_K]

Tänkte beställa detta -> Laddare + batterier
Hittade ett datablad till batterierna hos ELFA och dom verkar ha ungefär samma siffror som Duracellerna - > datablad

Ska ut och resa ett par månader nu så jag får vänta med testet. Lovar dock att redovisa i tråden hur det gick.

[xxargs]

Det finns både med och utan skyddskrets så det gäller att titta noga vid beställning

Och dessa måste man ändå ha laddelektronik då skyddskretsen är just skyddskrets - och kör man ändläge till ändläge (dvs ladda och höjer spänning tills det bryter, laddar ur tills det bryter) så kan man inte förvänta sig speciellt många urladdningscykler.

dessutom finns det olika varianter där skyddskretsen är transparent mot batteriet när det är öppen - andra varianter (tex 18650 för LED-ficklampor där man måste höja spänningen 0.3 - 0.5 Volt extra vid laddning innan batteriet tar ström och levereas med sina egna laddare

Ytterligare varianter med inbyggd omvandlare/seriediod för att ta ned spänningen från 3.7 Volt till 3 Volt för att simulera engångsbatteri lithium (gäller främst uppladdningsbara CR123-batterier)

med andra ord en ganska vild skog av olika alternativ och inte lätt att veta vilken man får när man beställer...

[Magnus_K]

Har personligen aldrig använt powerbanks innan men är det som du säger xxargs så måste jag nog utesluta det.

Har en liten undring som jag inte blir riktigt klok på:

För att räkna grovt på vilken effekt det låg-ohmiga motståndet måste tåla så blev den första tanken P = I x U, vilket i detta fallet grovt räknat blir 7,2W = 2A x 3,6V.
Tyvärr hade jag slut på effekttåliga motstånd hemma men min tanke var att eftersom jag bara kör denna ström i ~13% så borde jag kunna klara mig med ett 1W-motstånd pga pulskvoten (7,2 x 13). Tänker jag rätt eller kommer jag elda motståndet efter en stunds "burstande"?

[LaRdA]

Det borde fungera som du har tänkt, men beroende på hur pulståligt ditt motstånd är så det skadar inte om du har lite mer marginal, är ju bara att serie/paralellkoppla lämpligt antal 0.25w motstånd för att få rätt effekttålighet.

[Magnus_K]

Så sant, så sant.
Nja, får nog pilla dit något mer motstånd. Vore tråkigt att elda riggen på något sånt här enkelt.

EDIT: HMM! Med laddaren jag länkade till ovan ser jag att man ska ladda batterierna parvis (eller 4), det blir ju jobbigt när jag bara använder 3 celler.
Någon som har erfarenhet om hur en sån laddare skulle bete sig om man hänger dit 1 uppladdad och 3 dränerade ackar?

[Magnus_K]

Läste på lite mer angående min EDIT i förra inlägget. Tydligen fungerar det inte att ladda udda antal celler i dessa laddare så antingen får jag köpa en extra uppsättning batterier eller köpa en laddare som laddar 4 celler induviduellt, dock är dessa ganska dyra.
Får se vart det slutar men blir nog mest troligt den dyrare laddaren så jag även ser eventuella effekter av att använda samma celler hela tiden.

[Magnus_K]

Dags för liten uppdatering!

Var och köpte denna laddare med 4 ackar idag -> GP Powerbank H500
Valet föll på den pga jag tyckte det var ett vettigt pris för en NiMh-laddare med 4 st individuella kanaler samt 4 st 2700 mAh.

Tyvärr kom jag på för sent att sätta dessa på laddning så mitt första test med riggen fick bli med ICA:s alkaliska batterier.
Detta blev mest också ett test för att verifiera så riggen fungerar och jag förstår vad/hur jag ska mäta för att få ett vettigt resultat.

Det blev bara två mätningar i rumstemp. Efter mätning insåg jag också att jag måste gå upp mer i last-resistor. I nuläget drar jag bara dryga amperen vid en "burst" vilket är lite för lite. Ska fixa detta tills imorrn.
Drainmotståndet som ska simulera stby-ström är uppmätt till ca 15mA så det blir också bra för att ha något att utgå ifrån.

Första bilden är bara för att visa hur kretsen är byggd. Har ni tips på mindre modifikationer så uppskattas detta mycket.
Det som inte ritats ut är kodningen men den ligger över matningen.

Batterytestcircuit.JPG

Denna bilden visar en burst utan någon konding alls.
Spänningsfallet varar under ganska exakt 600µs (vilket är tänkt) och är på ca 720mV. Obs. Detta är alltså med bara 1,2A och inte 2A som tänkt.

Withoutcap.jpg

Denna bilden visar en burst med en 1000µF konding på plats. Det är absolut ingen låg-ESR (som tidigare påpekats det bör vara) och den är också av för liten kapacitans. Valet blev denna för jag det var den som låg närmst
Tyvärr missade jag också att ställa in skopet exakt lika så det blev två bra jämförelsebilder men det får gå för denna gång.
Resultatet blev i alla fall att spänningsfallet blev denna gång bara ~430mV (jmf 720mV) med spänningen hade inte återhämtat sig förrän efter ~3ms (!) (jmf 0,6ms).
Min kunskapsnivå är ju inte direkt hög men jag tror nog att lägre ESR och högre kapacitans kommer göra susen!

Withcap.jpg

Nästa steg blir således att plocka fram bättre anpassade kondingar. Dimensionera drainmotståndet så det passar till mina NiMh ackar.
När detta är gjort så kommer det först bli utprovning av kondensator. Målet är att få bort spänningsfallet helt i rumstemp.
Avslutningsvis kommer det "riktiga" provet när riggen ska in i frysen och monitorera spänning och spänningsfall vid betydligt lägre temperaturer.

Hoppas inte jag tråkar ut er men skulle ni ha något att invända så uppskattar jag det verkligen.

[MiaM]

Det här känns som ett praktexempel på ett fall där en funktionsgenerator är bra att ha. Variabel frekvens och pulsbredd brukar vara standard på fyrkantvågläget på en sådan. Ofta går det att välja att man vill ha en TTL-signal istället för den vanliga utsignalen som är centrerad kring noll volt (och därför svingar både under och över nollan).

För belastningen kan du i princip bygga någon slags styrbar konstantströmgenerator.

Fast det funkar ju med pic'en eller en 555 och motstånd som last som du gjort. För laborationer med nätagg så är nog en styrbar konstlast bättre att bygga. Visst höll du på att bygga nätagg förut? Gjorde du några mätningar med pulserande last o.s.v. på det nätagget?

Allmänt så för att välja rätt konding så är det ju helt enkelt så att du kan hantera mer urladdat batteri med en större konding, eftersom en större konding gör att spänningen sjunkit mindre mot slutet av varje burst och därmed räcker det med lägre spänning att börja med vid starten av bursten. Så det är ju i princip "bara" att räkna på vilken lägsta batterispänning du vill kunna tåla och vilken lägsta spänning strömförbrukaren klarar. (Jag erkänner att det här är en typ av beräkningar jag sällan gör).

Sidospår:
Nu har du redan köpt laddare men jag vill tipsa om La Crosse Technology. Jag köpte en föregångare till den länkade, jag tror att det endast färgen som skiljer. Clas Ohlson tog ca 499:- för ett paket med laddaren, 4st R6/AA och 4st R03/AAA-batterier för ca 5-10 år sen. Jag orkade inte bråka om att 1-2 av R6/AA-batterierna var sunkiga (typ dålig kapacitet eller helt slut, verkade ha legat för länge eller nåt). Laddaren är förträfflig i och med att den har lägen för att rekonditionera batterier (kör urladdning-uppladdningscykel upprepat till det antingen inte blir nämnvärt mer kapacitet än i förra cykeln eller till det körts 10 cykler), den visar på display batteriernas kapacitet, man kan välja att bara ladda (då visas bara hur många mAh som trycks in i batteriet) eller köra urladdning + ladda. Man kan också välja ström i flera steg mellan 200mA och 1,8A (de största lägena går bara att välja ifall man bara använder 2 av de 4 platserna). Praktiska studier visar att den här laddaren ihop med ett såntdär paket med krokodil-krokodil-kablar är förträffligt för att rädda liv i trötta batteripaket för elverktyg och liknande. Konditioneringen som kör upp till 10 varv verkar kunna sätta en del fart i celler som blivit så dåliga att det blivit kortis i dem. (Däremot kan den här laddaren inte göra första uppväckningen av kortslutna eller helt urladdade celler, det får man fixa med nåt lite fetare separat nätagg). Man kan dessutom välja driftläge separat för varje batteriplats. Rätt praktiskt att kunna konditionera ett batteri medan man snabbladdar andra batterier eller vad man nu vill.

[Magnus_K]

Tack för ditt inlägg MiaM. Just nu sitter jag med sladdar upp över öronen och en lödkolv som eldar mig i baken så jag skulle vilja be om att få återkomma med svar/kommentarer till ditt inlägg.

Gjorde idag första testet med mina NiMh ackar. Tänkte fortsätta i rumstemp ett tag. Delvis för att få ett bra utgångsresultat samt hinna cykla batterierna några gånger för att få igång dom riktigt (det där sista var lika veteskapligt som el-allergi).

Efter ackarna fått vila en dag efter första laddning så låg på 1,44V. Ganska snabbt efter belastning gick dom tillsammans ner ett par 100-tals mV men det kanske man vågar kalla normalt (?).
Efter kvällens övning ligger samtliga ackar på 1,38V. Var tvungen att mäta flera gånger men jo, det stämde.

Lastmotståndet har blivit halverat och nu ligger jag på ~1,8A vid en burst, vilket jag är nöjd med.

Innan jag visar graferna så måste jag ändå säga att jag var nära att kasta ut både riggen och skopet i snön och köra över det med snöslungan efter ett litet "mysterium".
När jag halverade lastresistansen så hände det inte mycket med spänningsfallet först vilket innebar att det inte gick speciellt mycket med ström genom. Satt och klurade på detta läääänge och provade med ännu mindre resistans.
Till slut skrev jag ett långt "hjälp"-inlägg här när poletten trillade ner!
Jag mätte bara spänningsfallet över lasten men aldrig på hur spänningen från batterierna såg ut. Givetvis när jag probade båda samtidigt såg direkt sambandet mellan mer ström = mer spännigsfall från batterierna. Detta i sin tur gav resultatet att spänningsfallet över lasten nästa var konstant.
Misstänker att jag här bevittnade resultatet av batteriers interna resistans?

Egentligen är det ju just det här som tråden mer eller mindre handlar om i nuläget men i vilket fall som helst var det givande att mäta/räkna/tänka på problemet.

Så. Första bilden är blå prob på ackarna och gul på lasten. Inte mycket intressant kanske men jag tycker ändå att spiken på nästan 1V från ackarna är intressant. Detta är inte något jag hade väntat mig och jag vet inte vad det beror på. Vet någon av er?
Spänningsfallet utan kondensator är alltså kring 500mV med dessa NiMh ackar.

Withoutcap1.jpg

Denna bild visar samma sak men med en 2200µF elyt. Tyvärr hade jag ingen större hemma men tänkte åka på ELFA-rean under veckan så ska handla en näve kondingar och testa med bättre kvalité och högre kapacitans.
En närbild på ackarnas spänningsfall visas på sista bilden. Det ser genast mycket bättre ut men dom dippar fortfarande runt 300mV, dock utan spikar och egentligen inom godkänd ram för min IC.

Withcap1.jpg

Voltdropcloseup.jpg

[Magnus_K]

@MiaM:
Signalgenerator ska jag ha men vill gärna göra en själv först. Detta står högt på "nästa-projekt"-listan. Just i det här fallet blev lösningen för både konstlast och signalgeneratorn motstånd och µC pga att det gick enkelt att bygga och tog liten plats.

Jag skulle också kunna kasta in enbart ackarna i frysen men då jag läst om hur impedansen hos kondensatorer ändras med temperatur så tänkte jag att; va fasen, jag skickar in allt så får vi se hur det fungerar

Fast det funkar ju med pic'en eller en 555 och motstånd som last som du gjort. För laborationer med nätagg så är nog en styrbar konstlast bättre att bygga. Visst höll du på att bygga nätagg förut? Gjorde du några mätningar med pulserande last o.s.v. på det nätagget?

Jo jag håller på med en "riktig" konstlast men det tar tid. Jag stöter på problem hela tiden pga okunskap och det leder till nya labbar och läsningar för att förstå hur man löser problemen.
Nätagget som jag provade med pulserande last på var mitt Classe-agg som det blev en liten reparation på. Har för mig det var du som hjälpte mig gången med en MOSFET och glödlampa.