Строю походную электростанцию. Часть 2

 

- 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 16,5 Вольт
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 домашней сети 220 Вольт. В водных походах хоть и есть инвертор 12 на 220 такой способ не приемлем по причине безопасности, посему творим всё от 12 Вольт с повышением или понижением напряжения и контролем зарядного тока.

 

 

- Прием интернета с Wi-Fi -

 

В 2017 году был изготовлен и испытан в походе по Онежскому озеру блок получения интернета на роутере TP-Link TL-MR3020 с модемом 3G Мегафон. Модем 4G на отрез отказался работать с роутером, поэтому остановились на 3G.

 

 

 

 

часть 1 часть 2