Строю походную электростанцию.

 

- Что и зачем -

 

Походная электростанция напряжением 12-16 В, мощностью 0,5-1 кВт. предназначена для обеспечения электроэнергией:
1.Туристического лагеря (холодильник, освещение, быт. техника, эл. инструмент, зарядки и т.д)
2.ПВХ лодки для питания электромотора.
3.Автомобиля УАЗ Патриот для езды с отключенным генератором.

Состоит из источников тока, накопителя и потребителей.

Источники тока:
1. Генератор УАЗ Патриот
2. Солнечные панели 8х100Вт.
3. Ветряк 100 Вт.
4. Внешние 220 В  Дом, работа, гостиница и пр.

Накопители:
1. Подкапотный в авто свинец 75 Ач 12В
2. Второй в авто 110 Ач.12В
3. Основной литий-железофосфат 180Ач 14,4В
4. Зимний литий-титанат 55Ач 16,2В
Всего, с учётом старости свинца — 400Ач

Потребители:
1. УАЗ Патриот (ЭБУ, вебасто в салоне, эбершпехер в моторном, огни, связь, навигация…)
2. Туристический лагерь (холодильник, освещение, бытовая техника, эл. инструмент, зарядки и т.д)
3. Лодочный эл. двигатель 54 Lbc, ток 55 А + ходовые огни, навигация, связь и т.д.

 

- Накопители -

 

Основным накопителем электростанции будет литий железо-фосфатный аккумулятор емкостью 180 Ач собранный по схеме 4S1P. Мин. напряжение одной банки 2,5 вольта. Напряжение конца заряда — 3,6 вольт. У всего аккумулятора получается 10 вольт и 14,4 вольта соответственно. Основным недостатком лифера является невозможность работы при отрицательных температурах. Точнее сказать разряжать можно при минусах, заряжать нет. Поэтому вторым аккумулятором будет всепогодный литий-титанат собранный по схеме 6S5P, напряжением 16,2 вольта и емкостью 55 Ач. На лодке зимой конечно не покатаешься, на УАЗе пригодится.

На Али и Тао представлен широкий ассортимент литий-титаната, например, но рисковать не стал, и взял две готовые сборки по 165 а.ч от китайских электробусов Microvast. Со слов производителя, Microvast Lithium Titanate, теряет всего 3% начальной емкости после 3000 циклов заряд-разряд. Для сравнения обычный свинцовый приходит в негодность после 300 циклов, а некоторые и раньше. Общий ресурс титаната – 20000 циклов. Если добавить низкое Rвн (0.00005 Ом) и бешеную длительную токоотдачу в 600А (1600А в течении минуты), плюс возможность быстрой зарядки токами в сотни ампер и низкий саморазряд… короче, денег своих он стоит. Брал две сборки у Николая из Архангельска, качество хорошее, нареканий нет.

Оригинальные сборки сделаны по схеме 1S15P при помощи точечной сварки и для получения нужного напряжения менял схему соединений на 6S5P. Напряжение конца заряда получилось 16,2 Вольта, емкость 55 Ач

Под капотом «Mutlu» 75 Ач, второй свинцовый — «Varta» 110 Ач в салоне под спальником, с вентиляцией через правое заднее крыло Патриота.

 

- Балансировка аккумуляторов -

 

Для балансировки используются мощные двухрежимные балансиры. Для лифера с установками 3,63 и 3,71 Вольта, титаната с установками 2,63 и 2,71 Вольта. Позже добавил активные балансиры на 4S для лифера, и 6S для титаната. Первые переводят излишки в тепло, вторые передают соседним банкам. Причем двухрежимные включаются в работу в конце зарядки, активные — постоянно перераспределяют заряд до равенства напряжений по банкам, вне зависимости от степени заряженности АКБ. Для альтернативщика вторые бесспорно лучше, получать электроэнергию от солнца и ветра и переводить её в тепло — стрёмно, лучше отдать нуждающимся банкам.

В пассивном балансире титаната применяется два уровня балансировки:
Первый уровень балансировки — момент срабатывания 2,63-2,65V, при достижении этого напряжения загорается зеленый светодиод, ток балансировки при этом составляет 200mA. Второй уровень балансировки — момент срабатывания 2,7-2,71V, загорается красный светодиод и ток вырастает до 700mA. При 2,75V ток достигает 1A. Максимально возможный кратковременный режим 2,8V и соответственно ток балансировки 1,25A. Двухрежимные балансиры имеют несравненно высокий ток балансировки, что при мощном ЗУ необходимо.

Для лифера. Данные балансиры подходят для LiFePO4 ячеек емкостью до 200Ah. Первый уровень балансировки – момент срабатывания возможно настроить в диапазоне от 3.4В до 3.7В, настраивается при помощи переменного резистора на плате. Максимальный ток первого уровня 750mA.
Второй уровень балансировки – фиксированный, момент срабатывания при достижении напряжения 3,67V – 3,69V. В момент срабатывания загорается красный светодиод. Ток балансировки на втором уровне составляет 1300mA.

По факту применил оба режима балансировки и пассивный и активный. По логике основная балансировка будет проходить в активном режиме на протяжении всего времени и только в конце зарядки включатся мощные, пассивные балансиры если в этом возникнет необходимость. Индикацию балансировки задублировал на передней панели РЩ двухцветными светодиодами и звуковой сигнализацией по каждой банке лифера и титаната. Добавлю, что активные балансиры будут наблюдать за аккумуляторами всё время и если по каким то причинам появиться разность напряжений на банках более 0,1 Вольта, балансиры включатся и устранят разбаланс. Пассивные конечно такого не смогут сделать.

 

- Контроль температуры -

 

Для контроля температуры в ответственных местах приобрел цифровой термометр и десяток датчиков. Термометр работает в диапазоне от -50С до +100С. В плане разместить датчики на аккумуляторах и сильноточных потребителях — ШИМ, электродвигатель, BMS и т.д. для контроля температуры. Термометр только измеряет температуру и отображает её на индикаторе. Для сигнализации выхода температуры за установленные пределы приобрел термореле W1401. Термореле имеет электромагнитное реле 12 Вольт и возможность устанавливать пределы температуры мин. и макс. при выходе за которые иметь сигнализацию в виде сирены например. Этот уже опробовал для принудительного охлаждения двигателя автомобиля при перегреве. Видео — термореле W1401

На литий железо-фосфат установил два датчика температуры на межбанковских перемычках, что позволит контролировать температуру всего аккумулятора. Литий-титанат — аккумулятор всепогодный, здесь один датчик для общего контроля температуры во время зарядки. Недавно «полыхнул» мощный балансир титаната и решил установить сюда датчик, непосредственно над балансирами. Гореть в надувастике совсем неохота.

Так же датчики смонтированы на плате ШИМ, коллекторе электродвигателя подвесного лодочного электромотора, ветрогенераторе и емкости охлаждающей жидкости нихромовой нагрузки.

 

- Нагрузка -

 

Для проведения контрольно-тренировочных циклов аккумуляторам, и проверки монтажа большими токами, решено изготовить нагрузку. Приобрел 5 метров нихрома Ф=3 мм. и всякие штуки для коммутации. Силовые переключатели 13П1Н неизвестного происхождеия, ваттметр, и пр. Ваттметр PZEM-051 работает в диапазоне 6,5-100 вольт, и для побаночного контроля лифера и титаната (2-4 вольта), пришлось добавить обычные стрелочные вольтметр и амперметр с шунтом 100 Ампер.

Переключатели 13П1Н довольно мощные, испытывал долговременно током 50 Ампер — практически не греются.

Нагрузка выполнена на куске стеклотекстолита толщиной 14 мм. Длинна одного зигзага нихрома 25 см. Что составляет 0,04 Ом. Решено сделать два независимых магазина сопротивлений и соединять их последовательно или параллельно, увеличив тем самым макс. ток нагрузки до 100 ампер.

Осталось смонтировать всё хозяйство и подобрать тазик для охлаждения нихрома. В качестве охлаждающей жидкости — обычная вода, после работы сливаю и выпариваю с болтов и гаек пол минуты не выключая, и ржавчина на болтах не образуется.

Позже сюда добавился реостат сопротивлением 0-30 Ом и переменный проволочный резистор на 100 Ом для небольших нагрузок и поиска точки максимальной мощности солнечных панелей.

Для проведения контрольно — тренировочных циклов добавлено реле напряжения с возможностью настройки пределов вкл/откл для аккумуляторов различной химиии и своим источником питания из 4 элементов 18650 LiFePO4. Реле там на 12 Вольт, и для побаночного КТЦ в диапазоне 1,7 — 2,4 Вольта необходим дополнительный источник для питания реле.

При достижении установленного значения напряжения аккумулятор отключается при помощи реле с максимальным током в 100 Ампер. Количество отданной аккумулятором энергии отображается на ваттметре в Ватт/часах.

Источником тока для питания реле напряжения служат литий железо фосфатные аккумуляторы ёмкостью 1700 мАч и напряжением 3,6 Вольта. Установлены в стандартные боксы 18650 с выключателем. Заряжаю стандартной зарядкой Liitokala с Алиэкспресс. Зарядка эта может много чего заряжать и во многом устаивает

 

- Коммутатор солнечных панелей -

 

Их два… Первый (входной) имеет 4 независимых канала по количеству групп солнечных панелей. Состоит из ваттметров для визуального контроля выработки групп СП и настройки угла наклона крыши на прямые солнечные лучи по максимальным показаниям в ваттах, тумблеров П2Т и идеальных диодов на микросхеме LTC4357. Коммутатор размещен на задней плоскости распредщита и имеет 4 разъёма ХТ-60 для подключения СП, четырёх ваттметров с макс. током 20 Ампер и четырёх идеальных диодов на FDB3632 с низким сопротивлением открытого канала 0,009 Ом и максимальным током 12 Ампер. Тумблер П2Т переключает выход СП на повышающий контроллер МПТ-7210А в случае низкой облачности и далее на второй коммутатор, либо сразу на мощный контроллер заряда если небо чистое и необходимости в повышении напряжения нет. Коммутация тумблером необходима для выбора оптимального режима зарядки… например левая полукрыша на прямом солнце и необходимости в повышении нет, правая в тени и тут лучше повышение. Сюда же можно подкючить блок питания 220/36 Вольт с током 27 Ампер для зарядки от сети 220 Вольт. Пройдя через МППТ контроллер зарядный ток аккумулятора в этом случае будет около 50 Ампер.

Для более полного использования солнечной энергии изготовил второй коммутатор СП. Принцип работы следующий: По мере заряда лифера солнечные панели будут переключатся на второй МППТ контроллер и заряжать титанат. Сигналом на переключение будут 2-х канальные мощные балансиры аккумуляторов. Сработка зеленого светодиода каждого балансира лифера будет переключать одну группу панелей на зарядку титаната. 4 балансира — 4 группы СП по 2 панели в каждой группе. Для уменьшение потерь схема выполнена на обычных реле с питание 3 вольта. При достижении полной зарядки основного аккумулятора все СП переключатся на зарядку дополнительного и «вернутся» назад при разряде первого.

Для наблюдения за работой балансиров у лифера верхнюю крышку можно поднять, у титаната высверленны овальные отверстия в крышке. Осталось покрасить и можно собирать.

 

- Стойка походной электростанции -

 

Стойка походной электростанции. Внизу лифер и титанат, наверху распредщит с возможностью наклона, что-бы не бликовал на солнце. Все хотелки не уместились на одной стороне, пришлось делать двухсторонний монтаж РЩ.

Для улучшения ремонтопригодности монтаж РЩ будет модульным. Это немного увеличит стоимость поделки, но упростит обслуживание и ремонт в походных условиях. Зависнуть на глухой таёжной реке совсем неохота.

Нужно было сразу проолифить фанеру РЩ, не додумался. Теперь вот предстоит разбор до нуля и пропитка с покраской.

Взялся разбирать. Красить всё равно надо, лучше сейчас когда ещё не всё смонтировал.

Ещё немного поделаю и разбирать для покраски. Фанера обычная строительная и увидев воду начнет надуватся и расслаиватся, тут лучше не тянуть с покраской.

Саму стойку уже проолифил и покрасил не дожидаясь проблем, теперь распредщит разбираю. Морока конечно, но что делать. Фанера обычная, стоительная, воду увидит и будет расслаиватся.

 

- Контроллер солнечных панелей Фотон 100-50 -

 

Летом поигрался с солнечными панелями. Результат порадовал. Утром на восходе солнца две панели последовательно, через контроллер, дают 10 ампер зарядки, к обеду до 12А. С учетом 8 панелей реально получить 40-45 Ампер в солнечный день, это уже ходовой ток без помощи АКБ, Важен прямой угол СП на солнце, поэтому крыша будет раздвижная, с возможностью позиционирования плоскостей панелей на прямые солнечные лучи.

 

- Контроллер солнечных панелей PowMr -

 

Заряжать одним контроллером аккумуляторы с разной химией и разным напряжением конца заряда (лифер 14,4 Вольта, титанат — 16,2 Вольта) немного хлопотно и на автомате не осуществимо, поэтому взял второй. В качестве второго приобретён солнечный контроллер «PowMr» с максимальным током 60 ампер. Брал здесь.

Перед включением разобрал посмотреть как и что. Собран качественно, серьёзных непропаев не обнаружено. Добавил датчик температуры на верхнюю часть радиатора/корпуса, кое где мазнул пастой для улучшения теплоотдачи и всё.

С термопастой производитель поскупился, помазал нашей КТП-8 для лучшего охлаждения. На передней панели РЩ места не нашлось, разместил сзади, рядом с повышающим контроллером МРТ-7210А.

 

- Контроллер солнечных панелей MPT-7210A -

 

Для получения зарядки при слабой солнечной активности и в пасмурную погоду, приобрел повышающий контроллер MPT-7210A. Серьёзных токов при этом не получить, но ампер 5-7 думаю будет при низкой облачности. Этот контроллер является повышающим и при недостаточной солнечной активности позволяет заряжать аккумуляторы небольшим током. Второе применение вижу в «переливе» электроэнергии из одного аккума в другой с одинаковыми напряжениями. Осталось сделать.

Основная сложность использования этого контроллера заключается в минимальном входном напряжении равном 12-15 Вольт ниже которого он просто не работает. В свою очередь выходное напряжение не может быть ниже входного, посему выход больше 16-20 вольт это уже лишнего для аккумуляторов. Решение здесь следующее — выход MPT-7210A будет подключен не на аккумуляторы непосредственно, а на вход мощных контролеров. Это позволит использовать свои контроллеры для лифера и титаната с предварительно установленными режимами зарядки (лифер — 14,4 Вольта, титанат — 16,2 В) Останется обеспечить переключение солнечные панели напрямую на Фотон и PowMr, либо на них же только через МРТ-7210А в пасмурную погоду и получать небольшой зарядный ток. Посмотрим, что из этого получится.

Клеммники МРТ-7210 показались не очень надежными для крепления 4 кв/мм., задублировал пайкой непосредственно в печать

Для контроля температуры во время зарядки, датчики разместил непосредственно на радиаторы контроллера. В качестве переключателя MPT-7210A использованы диоды Шоттки MBR60100PF. Выбор столь мощных диодов обусловлен низким падением напряжения при токах до 10 Ампер (не более 0,4-0,5 Вольта).

Планирую последовательное включение повышающего MPT-7210A и рабочих контроллеров PowMr для лифера и Фотон 100-50 для титаната. Выход MPT-7210A настраивать на 36-40 вольт (с учётом повышения это не сложно) как группа из двух солнечных панелей последовательно в точке максимальной мощности, и коммутировать по мере необходимости — солнечную сторону крыши подключать непосредственно на мощные контроллеры Фотон и PowMr, теневую на них же через повышающий MPT-7210A и развязкой на диодах Шоттки, без реле и прочей коммутации.

Всего приобрёл два контроллера MPT-7210A, возможно придется поставить оба, на каждую полукрышу свой. Всё будет зависеть от выработки СП в пасмурную погоду и эффективности такого способа зарядки.

 

- Блок питания 36 Вольт 27 Ампер -

 

Для зарядки от 220 Вольт, дома, не работе, в придорожной кафешке и лодочной станции приобрел мощный блок питания 220/36 Вольт с максимальным током 27 ампер. Сначала было хотел намотать понижающий трансик, подобрал железо на 630 Ватт, даже намоточный станочек соорудил для этого, но потом переиграл на фирменный с высокочастотным преобразованием. Намного легче по весу и в лодке возить необременительно.

Планирую использовать его и в автомобиле в ходу с использованием преобразователя 12/220 «Союз» мощностью 1200Вт установленного в левом заднем крыле Патриота. Так проще обеспечить зарядку во время движения УАЗа, чем поднимать напряжение штатного генератора до необходимых 16-17 Вольт. Напряжение 36 Вольт выбрано из расчета МППТ двух солнечных панелей включенных последовательно, соответственно зарядка будет идти через МППТ контроллеры Фотон 100-50 для титаната и PowMr для лифера, что позволит получить 50 Ампер зарядного тока с установленными напряжениями конца заряда (16,2 вольта для титаната и 14,4 Вольта для лифера) как от солнечных панелей.

Крепить на распредщит уже негде, пришлось изготовить съёмную секцию с креплением на РЩ вверху слева, что-бы не тёрлась о баллон лодки изнутри.

Для подключения БП изготовлен хвостик/переходник с ХТ-150 на 4 шт. ХТ-60. Зарядка пойдет через первый коммутатор СП где можно будет контролировать зарядный ток. Соответственно после зарядки лифера БП переключится на титанат, как при обычной зарядки от солнечных панелей.

 

- Боковая секция стойки -

 

Всё, что касаемо 220 Вольт решил разместить на съемной секции распредщита и использовать по необходимости. Навешивать и пользоваться или снимать совсем, если не нужно. Состоит из двух панелей передней и задней на которых размещено всё высоковольтное. Нигде в другом месте 220 Вольт не будет. Спереди мощный зарядник с питанием 220 Вольт и ваттметр для контроля процесса зарядки. Сзади небольшой инвертор 12/220 Вольт с контролем температуры и потребления по ваттметру. Это для питания мелочёвки — паяльник, зарядки гаджетов если нет низковольтного варианта и прочие мелочи. Фанерки пропитаны олифой и покрашены за два раза. Собираю.

Две плоскости стянуты четырьмя винтами М5 с мощным Т-образным профилем между ними. Профиль — 45х45 мм и толщиной 3 мм.

Осталось добавить провод заземления для безопасной работы.

Получилась такая штука. Спереди киловатный блок питания на 36 Вольт для зарядки аккумуляторов где есть 220, сзади инвертор 12/220 мощностью 200 Ватт для небольших потребителей. На обоих сторонах ваттметры и термодатчики для контроля.

Здесь первое включение боковой секции в режиме выработки 220 Вольт. Питание от аккумулятора шуруповёрта 14 Вольт 4 Ач. Нагрузка настольная лампа и паяльная станция на 220 Вольт. Ток потребления от аккумулятора 2,91 Ампер, мощность 36,6 Ватт. Думаю часа на полтора хватит паять такой ёмкости аккумулятора. В ближайшее время попробую зарядку от блока питания на передней части секции. Дополню.

 

- Крыша для крепления солнечных панелей -

 

Точнее сказать две полукрыши с возможностью установки плоскостей панелей на прямые солнечные лучи. Состоит из двух плоскостей размером 2400х1250 мм. для размещения солнечных панелей, восьми стоек изменяемой длинны для позиционирования плоскости на прямые солнечные лучи и кучки всяких шарниров и фитингов от лодочных тентов.

Тентовые наконечники показались не недёжными, заменил на дюралевые толщиной 5 мм. с берёзовыми накладками и кипячением в олифе.

Основа крепления крыши это стойки изменяемой длинны . Изготовлены из двух дюралевых труб диаметром 20 и 25 мм. с фиксацией переходниками ПНД 20х25 мм. Минимальная длинна стойки получилась 1050 мм., максимальная — 1820 мм., что позволяет устанавливать плоскость крыши под прямым углом на солнце и получать максимальную выработку вне зависимости от угла солнца над горизонтом.

8 стоек крыши изменяемой длинны. Труба 20 мм в трубу 25 мм с фиксацией переходниками ПНД. Минимальная длинна — 1050 мм., максимальная 1820 мм.

На местной мебельной фабрике нашлась фанера нестандартного размера 1220х2440мм, что упростило конструкцию крыши. Взял толщиной 9 мм. с распилом в размер. Здесь две полукрыши в разборе перед покраской. Получилось довольно компактно для транспортировки на багажнике. До винтиков разбирать конечно не стоит, так… деревяшки отдельно, трубки отдельно — уже компактно на багажнике получиться.

Застилать крыши фанерой не решился. Панели прилично греются в работе и уменьшают выработку, пусть охлаждаются естественным путём и снизу и сверху. Если появиться необходимость — застелю сотовым поликорбанатом.

От стандартных разъемов МС-4 отказался. Увеличил сечение до 6 мм/кв. и вывел непосредственно на клеммник под крышу. Так потерь меньше и проще контролировать выработку солнечных панелей тестером. К тому же появилась возможность быстро перекоммутировать количество панелей полседовательно/паралельно для получения максимальной выработки.

Шпация крыши на удачу совпала по ширине с усилениями на багажнике Патриота. В ходу конечно пользоваться не будешь, на стоянке в походном лагере можно, что бы в грязь и снег не ставить крышу. Осталось привязать крышу к багажнику с возможностью регулировки угла на солнце и обеспечить заход проводов в салон. Это теперь весной.

 

- Ветрогенератор -

 

Для обеспечения нагрузки для ветрогенератора приобрёл 20 шт. светодиодов мощностью 10 Ватт. Суть в следующем: обеспечить нагрузку ветрогенератора после отключения АКБ по окончанию зарядки. Два года отработало обычное реле напряжения с Алиэкспресс и вопросов не было. По мере увеличения напряжения к концу заряда до установленного значения (свинцовый аккумулятор 13,8-14,4 вольта), реле отключает АКБ и подключает противотуманку что бы ветряк не раскидал свои лопасти. С литием такой вариант не проходит. Контроллер Фотон 100-50 сам находит точку максимальной мощности (МППТ) ветряка в зависимости от скорости ветра. Это порядка 30-40 вольт, преобразует его в 14-15 вольт необходимых для зарядки.
Видео работы реле напряжения.

Задача соединить несколько светодиодов последовательно для получения максимальной нагрузки в районе 50 вольт, и не дать возможности раскручиваться ветряку при отключении аккумулятора по окончании зарядки.
Информация и график светодиодов отсюда — https://mysku.ru/blog/aliexpress/64713.html

В плане разместить 3 группы светодиодов по 6 шт. последовательно на заднем подшипниковом щите ветряка, который будет выполнять функции радиатора. Мощности 180 вт. думаю хватит для торможения при хорошем ветре.

Разместил в три ряда по 6 шт. в ряду и четыре светика в запас. Вывел отдельно 3 фазы на переключатель звезда-треугольник. Переключатель на трёх реле с управлением тумблером с распредщита.

Переключатель звезда — треугольник собран на трёх реле с управлением с распредщита тумблером. В дальнейшем буду пробовать переключать на автомате… при увеличении скорости ветра и достижении установленного напряжения будет происходить переключение обмоток генератора со звезды в треугольник. Основой переключателя будет реле напряжения с Алиэкспресс. Надеюсь это позволит поднять выработку ветряка и увеличит ток зарядки АКБ. Пока переключать вручную.

Для крепления ветряка на Патриоте изготовлен мощный кронштейн за багажник и кронштейн запаски на двери задка. В багажник правда не попадёшь обычным способом, зато аккумулятор зарядить без проблем.

 

- Коммутатор УАЗ источник — УАЗ потребитель -

 

Суть понятна из названия… Необходимость такого устройства связанна с правильным отображением информации на ваттметрах РЩ. Там два ваттметра — один на приход в аккумуляторы, другой на расход из них. Правильность показаний важна для определения состояния аккумуляторов для их дальнейшего использования в лодке или ночёвки под Вебасто а так-же наблюдать как заряжаются (или разряжаются) аккумуляторы во время движения УАЗа и сколько ещё нужно помолотить на ХХ что бы зарядить до полняка, переставить на лодку и свалить на рыбалку. В процессе обдумывания родилось три схемы:
1. Перетык разъёма — завёл двигатель и переткнул (тогда источник), заглушил и переткнул (в этом случае — потребитель)
2. На мощных диодах (у двигателя стартёр есть) с низким падением напряжения, тут без ручного перетыка но с падением на диодах VS-150EBU04.
3. С диодами и реле, с управлением от датчика давления масла. Завёлся двигатель, поднялось давление — реле переключило бортсеть на зарядный шунт, отключив от разрядного. Заглушил — дорога только через разрядный шунт и показания на ваттметрах достоверные. Сколько залили в аккумы и сколько взяли от них за пробег в Ватт/часах, после деления грубо на 12 получим в Ампер/часах, что более понятно.

Позже, когда от прямой зарядки от генератора УАЗа отказался и перешел на зарядку через инвертор 12/220 и мощный блок питания, схема потеряла свою актуальность и сейчас монтирую только разрядную часть. Расход то-же знать необходимо, тем более собираю сейчас многофункциональный зарядник для всякой мелочёвки и знать сколько и куда ушло то-же неплохо.

 

- Многофункциональный зарядник -

 

Для зарядки походных гаджетов решено изготовить многофункциональный зарядник так-как пользоваться обычными от 220 совсем небезопасно в лодке. Всё будет питаться от 12 Вольт, с понижением или небольшим повышением напряжения.
Список «желающих» получился приличный:
1. Сотовые телефоны и планшеты через USB — 5 Вольт с максимальным током до 5 Ампер.
2. Аккумуляторы R03 — фонарики, измерительные клещи
3. Аккумуляторы R6 — фотик, тестер Ц4312, SSB приёмник DEGEN DE-1103 для приема погодных факсов.
4. Аккумулятор видеокамеры 8,4 Вольта 1,7 Ампера
5. Аккумуляторы 18650 LiFePO4 для сигнализации на ИК датчиках движения HC-SR501.
6. Аккумулятор фотика Canon LP-E10 8.3 Вольта 0,58 Ампер
7. Аккумулятор спутникового телефона Iridium 3,7 Вольта 2200 mАч
8. Аккумулятор речной радиосанции Гранит Р44 никель металл гидрид — 10НГМ1,0
9. Аккумулятор дрели/шуруповерта LiFePO4 37200 14,4 Вольта 3,7 Ач
10.Аккумулятор ноутбука 19 Вольт 4,8 Ампера
11.Аккумулятор радиостанции baofeng uv-5r 7,4 Вольта 1800 mAч
12.Аккумулятор гаражного светильника (есть втыкашка в прикуриватель надо померить)
13.Аккумулятор навигатора Prology iMap-7000Tab 3,7 Вольта 3000 мАч

Основной потребитель это зарядка ноутбука причем на повышение напряжения. В ноуте много полезных программ, отказываться от которых не хочется. Кроме этого планирую перелив и свинца в свинец, из лифера в свинец и титанат, из титаната в свинец и лифер, что может пригодиться в походе. Посему повышающий DC-DC заказал с максимальным током 15 Ампер.

Для повышения напряжения мысль однократно повысить напряжение до 20-30 Вольт с запасом и последующим понижением до необходимых значений 14,15,18 и 19 Вольт и стабилизацией тока. Такой вариант показался лучше, чем поднимать напряжение для каждого аккумулятора в отдельности. Хотя в КПД немного проиграю.

Заказал пару мощных повышающих DC-DC, кучку понижающих, и для контроля куда и сколько ушло — пару счётчиков энергии 7 в 1. Показывают ток, напряжение, количество залитых ватт/час и ампер/час, и время за которое это произошло.

Позже появилась мысль пользоватся зарядником непосредственно от солнечных панелей, без использования РЩ с его контроллерами. Для работы зарядника от солнечных панелей установлен преобразователь на базе м/сх LTC3780. У него есть функция минимального напряжения по входу, ниже которого напряжение опустится не может. Установил, например 11,5 Вольт и как бы не нагружать его — меньше этого напряжения на выходе источника тока на будет. Что то типа МРРТ солнечной панели. Эту особенность преобразователя и использовать в многофункциональном заряднике. Другими словами появится возможность заряжать всё что угодно непосредственно от солнечных панелей, без подключения к распредщиту с МППТ контроллерами. В дальнейшем приобрести солнечную панель размером с тетрадный лист, разместить её под лобовым стеклом и не иметь проблем зимой с аккумулятором. Небольшая подзарядка подкапотного АКБ будет идти даже в пасмурную погоду, без РЩ, громоздких литиевых аккумов и кучи проводов. Преобразователь на LTC3780 — здесь

Основой 5-и вольтового источника тока является синхронный понижающий преобразователь на микросхеме TPS40057.
Входное напряжение: 9-35 Вольт
Выходное напряжение: 5 Вольт
Максимальный ток:5 Ампер
Собран на базе синхронного преобразователя TPS40057. КПД порядка 90% — 95%, что для альтернативщика важно. Изменяя резистор R14 можно регулировать выходное напряжение в небольших пределах. Преобразователь подробно описан здесь

У радиостанции Baofeng свои зарядные «стаканы» с питанием от 220 Вольт через штатный БП от 220 с напряжением на выходе 10,5 Вольт. Пробовал подавать 12-13 Вольт от прикуривателя — заряжает но прилично греется. Тут мысль давать от отдельного DC-DC со стабилизацией тока и напряжения нужные 10,5 Вольт в стакан и не заморачиваться с 220. То же самое с аккумуляторами видеокамеры, фотоаппарата и т.д. В общем кучка преобразователей со своими установкам и никаких 220 Вольт в лодке и машине. Всё это разместить на одной фанерке, запитывать её от 12 Вольт или солнечной панели непосредственно и пользоваться по необходимости для зарядки гаджетов и не только.

 

- Датчик угарного газа и прочие мелочи -

 

Это для зимних поездок на УАЗе и в шатре осенью, когда с дровяной печкой. Пробовал от сигаретного дыма и под выхлопной трубой УАЗа — срабатывает надёжно. Питание от 3-х элементов R6, ток потребления в спящем режиме не более 50 мкА. и батареек хватит надолго. Инструкция здесь- Руководство пользователя

Поздней осенью 2016 прошли Онежский обводный канал, ночами температура опускалась ниже нуля и дровяная печка была кстати. Теперь вот датчиком угарного газа решились обзавестись, и в палатке и в машине под Вебасто пригодиться. Плюс дровяная печка оснащена источником тока на элементах Пельтье небольшой мощности и зарядка походных гаджетов уже есть.

Необходимость барометра понятна — свалить в укрытие при резком падении давления, или не выходить совсем в море в ожидании шторма.

Светодиодные источники света имеют более низкое потребление при хорошей светоотдаче в сравнении с обычными лампами накаливания. Приобрёл пару прожекторов мощностью 36 Ватт с питанием 12-24 Вольта. Освещают конечно классно и в лодке и в палатке.

Разобрал поглядеть: 16 мощных светодиодов и драйвер питания, зеркальный отражатель со стеклом и больше ничего. Даже разъёма для подключения не было. Напаял водозащищённый двухштырьевой AMP. В планах закрепить под крышу на лодке или использовать как источник света в походном лагере, потребление совсем небольшое а освещает хорошо.

Дальше немного измерений потребляемого тока в зависимости от напряжения. До 5-6 Вольт свечение довольно слабое, как и потребляемая мощность — 3-5 Ватт всего. При увеличении напряжения ток увеличивается до 1,5 Ампера при 9 Вольтах питания, при дальнейшем увеличении напряжения снова падает… при 15 Вольтах составляет 0,8 Ампера и при 20 уже 0,6 Ампера. Максимальное свечение при этом наблюдается в районе 12-15 Вольт и выше. Потребляемая мощность светильника не была более 14 Ватт и макс. ток — 1,5 Ампера. Соответственно сечения 1,5-2,0 квадрата будет вполне достаточно.

Планирую закрепить светильники под крышей в лодке, при подходе к берегу в темное время суток пригодятся в качестве наружного освещения и внутреннего.

 

- Разъёмы -

 

Ассортимент применяемых разъёмов разнообразен и в том есть необходиместь. Кабельные и корпусные, с фиксацией и без, широкий спектр сечений от цепей сигнализации и управления, до мощных силовых сечений. Тут без комментариев с короткими пояснениями на фотках.

 

- LTC3108 -

 

Ультранизкий повышающий преобразователь напряжения LTC3108. Предназначен для для сбора и управления избыточной энергией от источников крайне низкого входного напряжения. Здесь у человека получилось получать электроэнергию от перепада температур на термоэлементе в единицы градусов — ttps://youtu.be/y179t-t3Mo4

Без использования LTC3108 мои потуги значительно скромнее: Термогенератор на 12 элементах Пельтье в режиме генерации-максимальное напряжение без нагрузки 25-30 вольт, ток КЗ = 0,5-0,6 ампера. Если завязать на LTC3108 можно получать электроэнергию при меньшей разности температур, практически в единицы градусов (снег-солнце, выход воды охлаждения ДВС-забортная вода и т.д.) В общем взял по одной штуке LTC3108 и LTC3109 в придачу, поиграться больше.

 

- Линейный генератор на неодиовых магнитах -

 

Поделка старая и до ума ещё не доведённая. При возвратно-поступательном перемещении «шомпола» внутри катушек от руки, напряжение на выходе выпрямителя примерно 2 Вольта. Применение вижу в получении небольшого количества электроэнергии от качающихся на ветру веток деревьев до маятникового генератора качания лодки на стоянке или рыбалке. Может сотовый подзарядить хватит.

 

- LTC3588 -

 

Это понижающий преобразователь, предназначен для сбора электроэнергии от высокоимпендансных источников тока, таких как пьезоэлектрические преобразователи. Имеет в своём составе мостовой выпрямитель с малым уровнем потерь и понижающий стабилизатор напряжения. Выходное напряжение преобразователя устанавливается перемычками на плате и составляет как на фото. Установив перемычки на D0 и D1 имеем 3,6 Вольта на выходе преобразователя, что составляет необходимое значение для одной банки лифера. Максимальный ток преобразователя — 100 mA. Осталось найти источник вибрации и иметь подзарядку аккумулятора. На рессоры Патриота можно хоть сотню пъезоэлементов вешать, или на двигатель… Экспериментировал постукивая карандашом по пьезоэлементу — светодиод на выходе LTC3588 загорался на 3-5 тычке. Видео не снимал и показать нечего.

 

- LT4320 -

 

Контроллер идеального мостового выпрямителя позволяет применить вместо кремниевых выпрямительных диодов N-канальные МОП-транзисторы и тем самым существенно уменьшить потери и повысить КПД выпрямления. Здесь подробно все расписано — https://www.easyaudiokit.com/bekkan/ideal-diode/ideal-diode.html

Менять диоды в штатном генераторе УАЗа не планирую, если только на ветряк и генератор подвесного лодочного мотора. Там токи несравненно меньше, как и цена ошибок рукоделия.

 

- LTC4355 -

 

LTC4355 — это идеальный контроллер диода ИЛИ с положительным напряжением, который управляет двумя внешними N-канальными МОП-транзисторами. Применение вижу в бесперебойном питании ответственных потребителей. На воде это:
1. Коммутатор сигнально-отличительных огней
2. Речная радиостанция.
3. Морская радиостанция.
4. Сирена 12 вольт

Суть в следующем… обеспечить непрерывное питание ответственных потребителей при уменьшении или пропадания напряжения по каким либо причинам. Например при резком реверсе ходового электродвигателя BMS отключит подсаженный аккумулятор и пропадет связь, погаснут ходовые огни и прочие нехорошие штуки. Ответственные потребители будут объединены по питанию и на м/сх LTC4355 собрать коммутатор питания который переключит потребители на второй источник, в нашем случае на титанат. Проще конечно обойтись двумя диодами и всё, но на них немного но падает напряжение и терять ватты совсем неохота. К тому же токи там под 10 Ампер (ноутбук только 6-7 Ампер) и даже Шоттки заберёт на тепло единицы Ватт, вариант на LTC4355 на порядок меньше.

 

- LTC4412 -

 

Второе решение этого вопроса заключается в использовании двух микросхем LTC4412 по схеме приведённой ниже. Суть заключается в поочерёдном использовании двух источников тока для питания ответственных потребителей, в нашем случае лифера 14,4 Вольта и титаната 16,2 Вольта. В случае уменьшения напряжения одного из двух, устройство переключает питание на более мощный источник за короткое время не давая тем самым нарушить работу этих устройств (например сброса настроек радиостанции не произойдет). Главный плюс этих схем — полная блокировка токов между источниками и простого перелива из одного аккумулятора в другой происходить не будет. Информация и схема отсюда

 

- LTC4365 -

 

Контроллер защиты от перенапряжения, низкого напряжения и обратного питания. Необходим для защиты потребителей от повышенного и пониженного напряжения питания. В распредщите есть несколько рабочих напряжений в диапазоне от 12 до 40 Вольт. Случайное замыкание отверткой или пинцетом одних с другими может привести к выходу из строя более низковольтных потребителей. Что бы обезопасить себя от таких последствий планирую запитывать более низковольтные через схему защиты от перенапряжения на микросхеме LTC4365.

 

- LTC4357 -

 

LTC4357 — это контроллер с положительным высоковольтным идеальным диодом, который управляет внешним N-канальным MOSFET, заменяющим диод Шоттки. При использовании в диодных ИЛИ и сильноточных диодах LTC4357 снижает энергопотребление, тепловыделение и потери напряжения. Схема подключения на фото. Информация отсюда

Планирую использовать в качестве идеального диода с низким падением напряжения для работы солнечных панелей, уменьшая таким образом потери при получении электроэнергии от солнца. Без диодов в этом случае не обойтись… если обычный диод это 0,9-1,2 Вольта потерь, диод Шоттки — 0,5-0,6 Вольта, диод собранный на LTC4357 это 0,05 — 0,08 Вольта. При токах 10-20 Ампер это уже серьёзная экономия в Ваттах.

Всего собраны 4 шт. таких диодов для четырёх групп солнечных панелей. Падение напряжения при токе одной группы в 4 Ампера составило всего 0,05-0,06 Вольта, чего и добивался.

 

- LTC4412 -

 

 

- LTC4414 -

 

 

- LTC4357 -

 

 

- Многофункциональное зарядное устройство -

 

Походных гаджетов развелось немерено, пришло время обеспечить их зарядками. Дома всё это решается штатными ЗУ от 220 Вольт. В водных походах такой способ не приемлем по причине безопасности, посему творим всё от 12 Вольт с повышением или понижением напряжения и контролем зарядного тока.