Prosty układ: Analogówka vs Cyfrówka

Ma się nijak? A to czemu? :-)

Zdaję sobie sprawę, że nie będzie to dokładny pomiar, ale coś tam musi mieć wspólnego ze stanem naładowania...

Można tez zastosować jakiś dedykowany chip bateryjny jak DS2438. Adam Dybkowski o nim tu niedawno wspominał na grupie... 1-wire.

:-)

T.M.F. napisało:

W urządzeniu takim jak latarka, gdzie odboirnik (LED czy inne świecidełko) pobiera zawsze tyle samo energii (a przynajmniej powinien, gdy wszystko jest dobrze zaprojektowane) najlepszym licznikiem modelującym zapas energii w akumulatorze jest zegar. Można zastosowac klepsydrę, w której czas przesypywania się piasku będzie równy czasowi rozładowania akumulatora przez lampę. Ale ponieważ z czymś takim może być kłopot, zwłasza pod wodą, można równiez zastosować procesor zliczający czas świecenia i zerowany po naładowaniu akumulatora.

Zastanawiam się właśnie nad tym "pobiera zawsze tyle samo energii"... Jest to lampa HID a nie żarówka czy LED - ma przetwornicę impulsową i jej sprawność będzie pewnie zależna od napięcia na baterii ją zasilającej. Ilość energii w jednostce czasu może nie być stała... ale masz rację, że pewnie w dużym przybliżeniu będzie raczej taka sama przy kolejnych rozładowaniach...

Wychodzi mi na to, że trzeba by zrobić jednak taki zegarek liczący minuty.

To jest nie do wiary, ale ludzie takie rzeczy PATENTUJĄ!!!! Nie wierzycie? Popatrzcie sami:

Pan Pszemol napisał:

Napięcie zasilające zmienia się w niewielkich granicach. Jeśli spadnie w sposób zauważalny dla sprawności przetwornicy, to oznacza, że za chwilę akumulator będzie całkowicie rozładowany.

Robiąc sprytny układ wskazujący ile prądu jeszcze w latarce zostało, należy czas całkowitego rozładowania zapamiętywać i korzystać z niego przy następnym cyklu. Za jednym zamachem załatwiony mamy jeszcze miernik jakości (albo inaczej: zużycia) akumulatora -- wiemy ile możemy sobie poświecić po pełnym naładowaniu.

Sztuka dobrego projektowania polega na tym, by znajdować proste i skuteczne rozwiązania.

Pan Pszemol napisał:

Wierzymy, wierzymy. W Hameryce nie na takie głupoty potrafią składać aplikacje patentowe. Za to układ z zegarem (chyba) nie jest opatentowany. A jeśli nie jest, to i nie będzie -- wcześniejsze opublikowanie wynalazku wyklucza udzielenie patentu. Przynajmniej w Europie.

Akurat dla li-ion, jak widac na obrazku, zmiana nie jest az taka niewielka.

Mysle ze procesorek by sie jednak przydal, zeby uwzglednic spadek napiecia pod obciazeniem. A jak juz procesorek, to moze i lepszy monitor ladunku ?

J.

Jest jeszcze jeden bardzo istotny czynnik mający wpływ na akumulator. Chodzi o jego temperaturę. Zależy ona od prądu prądu pobieranego z ogniwa jego wewnętrznej rezystancji (czyli stopnia naładowania i stopnia zużycia) oraz oczywiście od temperatury otoczenia. Akurat w latarce nurkowej zmienia się ona w dość znacznych granicach. Tak więc dokładne określenie na ile jeszcze starczy prądu nie będzie proste.

Paweł

Tylko, ze analogowka pokaze ci napiecie aku, ktore w duzym zakresie ma sie nijak do dostepnej energii.

Tu bym zastosowal licznik przeplywajacego ladunku. Mysle, ze dokladniej oszacowalby pozostaly zapas energii. Da sie to zrobic na procku Atmela, nawet maja dedykowane do tego celu. Zasilanie - to rezystor + zenerka, albo cos w SOT23, on bedzie bral <1mA.

PICe? Atmel ma wypuscic 6-nozkowy procek, ale patrzac na poslizg z XMega moze to byc w blizej nieprzewidywalnej przyszlosci, pomimo, ze sample sa juz dostepne.

Pan Paweł chciał tylko wspomnieć, że:

Zależy. Ale z tej wiedzy w praktyce niewiele wynika. Bo napięcie naładowanego akumulatora jest słabo uzależnione od temperatury, a te rozładowane nie powinny nam zbytnio zaprzątać uwagi.

A to zdanie bez dodatkowego uściślenia w ogóle nie ma sensu. Naładowana bateria po wychłodzeniu i ponownym ogrzaniu wciąż ma taką samą pojemność. Z zamrożonego akumulatora trudno jest wykrzesać od razu energię potrzebną do uruchomienia rozrusznika, ale jeśli pobierać chcemy umiarkowany prąd, to zawsze swoje wydoimy. Zwłaszcza, że...

...przy rozładowywaniu go pądem tej latary, powinien pracować w akuratniej temperaturze. A ładowany pewnie będzie i tak zawsze w podobnych warunkach i zawsze uda się to zrobić 'na full'.

No i właśnie dlatego nie warto zajmować się takimi pytaniami, jak "ile prądu zostało w akumulatorze". Lepiej zapytac wprost, ile czasu w określonych warunkach może świećić latarka po naładowaniu do pełna jej akumulatorów.

Bo krzywa napiecie-ladunek jest prawie plaska. Zobacz tutaj:

efekcie olbrzymie zmiany ladunku powoduja tylko niewielka zmiane napiecia. Oczywiscie wszystko zalezy jak bardzo dokladnie potrzebujesz oszacowac pozostaly czas pracy.

T.M.F. napisało:

Co znaczy prościej liczyć przepływający ładunek? Jeśli zastosuję mikrokontroler, jaki by on prymitywny nie był, to i tak pomiar czasu mam gratis. Ładunek prościej liczy się jedynie mentalnie

-- w takim znaczeniu, że łatwo wpada się na ten pomysł. To jest rozwiązanie uniwersalne, powszechnie stosowane. Ale to co dobre na przykład w laptopie, nie musi być optymalne w latarce.

O ile czas umiemy zliczyć z dokładnością wyrażoną w ppm, to z ładunkiem nie ma tak dobrze. Tego chyba nie muszę tłumaczyć. Ten błąd ujawnia sie podwójnie -- przy zliczaniu ładunku wpływającego i wypływającego. Musimy się z tym pogodzić, jeśli chcemy mieć swobodę w podłączaniu i odłączaniu ładowarki, tak jak w laptopie czy telefonie. W tych urządzeniach również prąd pobierany się zmienia w szerokich granicach, więc tym bardziej nie ma wyjścia. Ale jeśli mamy ten komfort, że startujemy od naładowanej na full baterii, a obciążenie jest zawsze takie samo, to czemu nie użyć dokładniejszej metody?

Gdy zmienia się temperatura, informacja o ładunku w baterii jest tak samo mało użyteczna, co informacja o napięciu -- to też warto zauważyć. A ponaddto jeszcze to, że opisywanie stanu naładowania baterii zawartym w niej ładunkiem jest wyjątkowo niepraktyczne.

75% ładunku w baterii wkrętarki może oznaczać, że 95% czasu pracy ma ona już za sobą. W innych warunkach obciążenia, może to przekładać się na całkiem inne praktyczne informacje -- zegarek wypije z niej energię do ostatniej kropelki.

Tu mamy bardzo dogodne warunki do zrobienia precyzyjnego wskażnika do latarki. Nie podejrzewam, by kol. Pszemol wybierał się nurkować z niecałkowicie naładowaną baterią. Nie sądzę też, by często wracał do domu zanim nie wydusi całego prądu z latarki. Inaczej by się nie zastanawiał jak mierzyć. To są idealne założenia do użycia heurystycznego określania czasu pracy. Mierzymy ile czasu świeci w jednym cyklu ładowania i zakładamy, że w następnym będzie tak samo. Nie sądzę, aby istniała dokładniejsza metoda spełnienia zachcianek inicjatora wątku.

W dniu 12.06.2009 17:18, Jarosław Sokołowski pisze:

Owszem, ale zauwaz, ze to samo napiecie wystepuje przy roznych pojemnosciach akumulatora w zaleznosci od temperatury. W efekcie sam pomiar napiecia jest informacja malouzyteczna. Z drugiej strony sam pomiar czasu jakkolwiek brzmi zachecajaco w praktyce moze byc trudny w realizacji - trzeba wiedziec ile trwa calkowite rozladowanie akumulatora, jaka jest temperatura, korekte na starzenie sie i poczatkowy stan naladowania. W efekcie prosciej jednak liczyc przeplywajacy ladunek. W obu przypadkach i tak zastosujesz mikrokontroler, wiec pomiar ladunku masz niejako gratis.

Jeśli chodzi o typowy cykl pracy latarki to będzie to wyglądało tak:

Ładujemy przez noc poprzedzającą wyjazd na łódkę...

Potem parę godzin bateria odpoczywa po ładowaniu (+stygnie).

Skaczemy do wody na pierwszego nura. Nur zwykle trwa około

40-60 minut, zależnie od głębokości i ilości wysiłku jaki muszę z siebie wyprodukować płetwami pod wodą - po prostu do skończenia się powietrza w pierwszej butli. Przez ten czas latarka pracuje 100%. Potem wychodzimy z wody, latarka wyłączona, i odpoczywamy na łódce przy śniadanku i kolorowych napojach... być może godzinę, dwie. Skaczemy do wody na drugiego nura i - teraz pytanie jest ważne: ile czasu mam w latarce. Jeśli pierwsze nurkowanie trwało te 60 minut to przy nowej, w pełni naładowanej baterii zostanie tam ledwie 60. Z każdym następnym ładowaniem zostanie tych minut mniej... Aż się tak zdarzy, że latarka nie wystarczy na dwa pełne nury i będzie problem, bo np. skończy się w trakcie nura i będzie kiepsko...

W rozwiązaniu z czasomierzem rzeczywiście trzeba by dodać jakiś sposób na automatyczne resetowanie go do zera w czasie ładowania i potem zliczanie w górę aż do automatycznego wyłączenia się latarki przy napięciu końcowym baterii około 8.55V (startuje od 12V).

Sprawa jest prosta gdy zakładamy jedno pełne ładowanie i potem już tylko procesy rozładowania. Trudniejsze będzie już zezwolenie na podładowanie niewyładowanej baterii, np. na łódce, gdy mam w planie dłuższe nurkowanie np. z trzema butlami. Problem jaki się wtedy pojawia jest taki, że to podładowanie może nie dopełnić baterii.

Jak dokładnie zmierzyć ile czasu świeci latarka ?

Paweł

Pan Pszemol napisał:

No to mamy bardzo ustabilizowane warunki pracy. Ja to nawet zakładałem częstsze włączanie i wyłączanie latarki, na przykład celem sprawdzenia czy jakiemuś rybsku dobrze z oczu patrzy. Przy takiej eksploatacji można nawet naręcznym zegarkiem mierzyć. Warto też zawsze po drugim nurkowaniu dorżnąć baterię do końca -- da to bezcenne informacje do badań studialnych na temat żywotności akumulatora.

Detekcja pełnego naładowania to odrębna sprawa. Bez niej można taką baterię rozsadzić i zrobić se kuku. Przy modelowaniu baterii przez wpływające i wypływające ładunki też należy zerować licznik po wykryciu stanu pełnego naładowania. Inaczej błędy zliczania wte i wewte będą nawarstwiać się i spiętrzać, aż w końcu zaczną wychodzić same bzdury.

No to wtedy wracamy do problemu klasycznego, jak w laptopie. Chociaż niezupełnie, bo przynajmniej rozładowanie (stała moc lampy) mamy bardziej kontrolowane. Można próbować radzić z tym sobie na przykład zliczając *wpływający* ładunek i odpowiednio modyfikując liczniki. Proszę zauważyć, że zliczanie energii wpływającej w czasie ładowania mniej boli niż mierzenie wypływającej przy pracy latarki. W tym drugim przypadku trzeba pogodzić się ze stratami cennej energii na szeregowej rezystancji do pomiaru prądu. Ale oczywiście jedno nie wyklucza drugiego. Można mierzyć jedno i drugie -- jeśli się da, korzystać z dokładiejszych szacunków na podstawie czasu pracy, jeśli nie, to posiłkować się ładunkiem i napięciem.

Poza tym wszystkim, jeśli zgaśnięcie latary w czasie nura oznacza, że jest bardzo kiepsko, może warto zabezpieczyć się dodatkowo? Myślę o mniejszej rezerwowej baterii włączanej ręcznie gdy pierwsza jest kaput. Coś jak rezerwa paliwa w motorowerze albo samolocie.

Pan Paweł napisał:

Stoperem uruchamianym i zatrzymywanym razem z latarką. Czy w tym pytaniu miało być coś podchwytliwego?

Mamy problem taki, że patrząc na włącznik latarki nie jest prawdą że gdy włącznik jest ON to latarka świeci bo sama się ona wyłącza. Przy braku dyscypliny użytkownika :-) można zapomnieć wyłączyć latarkę gdy przestanie świecić a timer dalej czas mierzy...

Zakładając że jeśli HID świeci to przetwornica pobiera spory prąd a gdy się zgasi automatycznie to pobiera 0 lub blisko 0 to można drut idący do przetwornicy nawinąć na kontaktron i patrzeć kiedy jest on załączony a kiedy nie.

Nic nie miało być podchwytliwego. Nie bardzo rozumiem jak chcesz dokładnie zmierzyć czas pracy latarki. Załóżmy, że włączamy ten stoper w chwili włączenia latarki. Kiedy mamy go wyłączyć ? Zapewne powiesz, że gdy akumulator się rozładował. Ale jak to precyzyjnie stwierdzić nie mierząc napięcia. Jeśli jednak mamy mierzyć napięcie i to ono ma stanowić punkt odniesienia to powracamy do pierwotnego problemu zależności napięcia od energii zgromadzonej w ogniwie.

Paweł