Lampa portabila auto

[The Stressmaker]

   De ceva timp m-am apucat sa realizez o lampa auto care sa contina acumulatori pe litiu dar care sa nu contina integrate specializate, doar pe cele uzuale gen 555 sau 34063 si cu cat mai putine tipuri de componente. Momentan nu am o idee concreta cum va iesi in final dar voi incerca sa descriu ceea ce vreau sa fac. Descrierea e mai lunga asa ca multumesc celui care are rabdarea sa citeasca pana la capat.

   Conditiile ar fi in felul urmator: sa fie etansa (ip65), sa aiba alimentare din acumulatori si de la retea, sa aiba incarcator pentru acumulatori plus protectiile necesare. Voi folosi celule pe litiu 18650 fara circuit de protectie (sau in care nu am incredere ca va functiona cand voi avea nevoie de el) si banda de leduri (led tip 5050, 3 bucati pe sectiune, cu rezistentele aferente) ca sursa de iluminat. Alimentarea va fi de la acumulator auto sau de la alimentator de 12V/3A prin adaptor mufa de bricheta .

   Carcasa este de aparataj electric cu capac transparent si garnitura de cauciuc (am adaugat cauciuc si la suruburile de fixare) cu dimensiunile de 155x110x70 in care am realizat pana acum 5 gauri. Patru gauri sunt pentru cele patru butoane de luminozitate iar a cincea este pentru mufa de alimentare. Voi mai adauga cateva leduri pentru indicare alimentare, incarcare, stare acumulatori si activare protectii de temperatura. Voi adauga si 4 magneti neodim in locurile pentru fixarea suruburilor si un carlig. Cam asa ar trebui sa arate la exterior lampa. Cablul de alimentare are cam 10m si este adaptat pentru folosirea la bricheta auto.

   Ledurile sunt in numar de 27 sectiuni (o sectiune are 3 leduri 5050) alimentate la 12V, grupate in 9 siruri a cate 3 sectiuni. Cele 9 sectiuni sunt legate astfel: prima sectiune are un sir, a doua are 2 siruri iar a treia si a patra au cate 3 siruri intercalate de genul 343212434 pentru asigurarea unei iluminari uniforme si puternice. Sirurile sunt lipite pe o bucata de textolit simplu placat pe partea fara cupru care este asezata in carcasa cu ledurile spre partea transparenta si cu partea placata spre interior. La o masuratoare rapida am cam 20W putere consumata la 12V (cam 1,5-1-6A, o sectiune la 12V consuma cam 60mA) si aceasta se traduce prin cresterea temperaturii placii cu leduri destul cat sa friga. Asta inseamna ca, avand spatiu limitat in carcasa sunt nevoit sa folosesc un PWM comandat de un termistor pentru limitarea puterii la leduri la aproximativ 55 grade celsius. Ca protectie suplimentara adaug, lipit de partea placata (opusa ledurilor) un termocontact cu revenire reglat la 60 grade celsius (ca cel pentru filtrele de cafea). Conditia este ca prima sectiune cu leduri sa nu fie limitata de PWM sau de termocontact astfel ca, indiferent de cauza care duce la oprirea alimentarii spre leduri, sa existe o iluminare minima. Voi folosi sigurante polimerice pe fiecare sectiune  astfel ca, indiferent ce scurt apare, sa ramana celelalte sectiuni alimentate. Ledurile au venit preasamblate ca banda, doar le-am taiat la lungime si le-am lipit pe textolit si le-am atasat firele de alimentare.

   Acumulatorii sunt de tip 18650 plus soclul aferent si voi folosi trei bucati inseriate, fiecare cu propriul circuit de protectie la tensiune minima si la tensiune maxima la incarcare. De asemenea voi folosi o protectie termica de 45 grade la incarcare dublata de un termocontact la 50 grade celsius si probabil ca unul la 60 grade care sa opreasca complet alimentarea din acumulatori. Protectia la scurtcircuit la iesirea acumulatorilor se va face cu sigurante fuzibile la 3A. Circuitul de protectie la tensiune minima pentru fiecare celula va fi realizat cu un mosfet tip IRFZ44N si cu un circuit "boost" care va scadea rezistenta acestuia cat timp ledurile sunt aprinse. Acest circuit "boost" va fi realizat din 3 leduri rosii de 3mm inseriate si folosite ca celule solare si un al patrulea led care va ilumina ansamblul. Cele 4 leduri vor face corp comun cu ajutorul tubului termocontractibil.Circuitul este necesar deoarece tensiunea minima la care rezistenta mosfet-ului este minima incepe de pe la 3,6V si, din aceasta cauza nu pot folosi zona 3-3,6V in mod eficient. In plus, rezistenta mosfetului in aceasta zona genereaza caldura care nu ma avantajaza. Vor exista 3 module identice realizate pentru fiecare celula in parte. Protectia o voi realiza cu termistori lipiti de celule care vor comanda circuitul de incarcare pentru reducerea curentului si cu o carcasa metalica pe care voi atasa in interior cele 3 celule iar in exterior cei 3 mosfeti si cu termocontactul de 50 grade.

   Montajul electronic este mai problematic pentru ca voi incerca sa-l realizez folosind tranzistori mosfet canal N care, fara circuit driver, sunt greu de adaptat la 555 sau 34063 fara artificii de montaj. Circuitul trebuie sa realizeze urmatoarele: prin circuitul PWM sa mentina temperatura radiatorului ledurilor la 50 grade (partea placata a textolitului). Asta inseamna ca, la aprinderea tuturor ledurilor, puterea va fi limitata automat in functie de temperatura interioara si de temperatura exterioara carcasei. Faptul ca exista doua sectiuni identice are legatura cu redundanta la defectarea unei sectiuni. Montajul va trebui sa asigure cam 300mA curent de incarcare pentru acumulatori, echilibrarea tensiunilor pe acestia si protectia la supravoltaj. Tinand cont ca tensiunea de lucru a celor trei celule este in gama de la 9V la 12,6V sunt nevoit sa evit jonctiunile bipolare inseriate in circuitul ledurilor care reduc si mai mult tensiunea pe leduri.

   Alimentatorul pe care il am 12V/3A asigura cei 12V pentru leduri dar va asigura si o incarcare partiala pentru acumulatori. Inca nu am o idee cum va arata partea de incarcare pentru acumulatori pentru ca nu am gasit inca referinte pentru surse in comutatie pe bara de minus.

   Orice idee sau sugestie e binevenita pentru ca am lasat partea electronica la final deoarece cred ca aici se poate eficientiza putin. Carcasa este gata,adaptorul de 12V la bricheta e gata si cablul de alimentare urmeaza sa fie realizat. Dupa aceea voi trece la realizarea electronicii pe module.

Editat Aprilie 27, 2014 de The Stressmaker

[EFTIMIE]

Interesant proiect astept sa-i vad evolutia.Ma incanta si pe mine realizarea uneia.

[ss1958]

Proiect f. interesant. Pe mine ma intereseaza in mod special circuitul de protectie la tensiune minima si la tensiune maxima la incarcare.De ceva vreme vreau sa pun acumulatori cu litiu unei bormasini BOSCH  de 9V mai vechi, dar chiar nu am gasit pe nicaieri aceste circuite.Pentru incarcare maxima am mai gasit, dar pt tensiune minima la descarcare, nu.

[The Stressmaker]

Aveti trei variante presupunand ca veti folosi 3 celule in serie fiecare cu circuitul ei. Prima ar fi ca sa folositi un circuit dedicat, asemanator cu cel existent in orice acumulator pentru telefoane mobile sau sa modificati unul pentru curenti mai mari (schimbarea mosfetilor cu unii mai "potenti"), a doua varianta este sa folositi acumulatori, de exemplu 18650, care au protectie incorporata sau cea de a treia varianta, si cea adoptata de mine, adica cea de aici http://shaddack.twibright.com/projects/method_SimpleLiPolyOverdischargeCutoff/ unde, tranzistorul IRFZ44N este cel ales de mine si care are tensiunea minima pentru deschiderea completa de 3,6V. Aici, pentru aducerea in saturatie si sub aceasta valoare voi folosi  un "driver" format din leduri pe post de celule solare (aceste leduri au propriul circuit care, sub 9V  declanseaza, intrerupand aproape complet circuitul catre consumator). La incarcare voi folosi si balansarea pasiva a celulelor folosind una din variantele de aici http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=215550&page=4  sau http://www.svensktmodellflyg.se/forum1.asp?viewmode=1&msgid=125860&page=87&CurrentMainTopic=2  .Incarcarea o voi face cu un circuit pe baza de limitare cv/cc ca aici http://www.head-fi.org/t/185377/trickle-chargers/45  sau voi incerca sa folosesc o sursa in comutatie care sa faca acelasi lucru.

In cazul meu, fiind limitat de incalzirea termica care apare de la leduri sunt nevoit sa merg pe variante in comutatie si pe mosfeti situatie care ma avantajeaza.

[The Stressmaker]

Am realizat o poza cu ce am facut pana acum. Lampa este intr-o carcasa care nu permite ventilatia si dureaza cam 5 minute pana declanseaza termostatul la 65 grade. In jungla de fire exista 4 sigurante polimerice resetabile inseriate cu butoanele si ledurile. Termostatul opreste toate ledurile si dureaza ca 5 minute sa reaclanseze la vre-o 23 grade in camera. Alimentatorul este la 12V si 3A si alimenteaza cablul lampii printr-un adaptor mufa bricheta auto.