О подводных батарейках
Приветствую, глубокоуважаемые!
Сегодня кратко про то, чем питается наше автономное оборудование: маяки-ответчики и пингеры.
 |
|---|
| Больше батарейных сборок - красивых и одинаковых |
Немного предыстории
В начале, когда мы только начали серийно производить нашу первую USBL (УКБ - ультракороткобазисная) систему Zima USBL, в виду ограниченности времени и ресурсов, нам пришлось пойти на некоторые компромиссы. Самый неприятный из них был связан с автономной версией маяков-ответчиков.
В предыдущих версиях маяков-ответчиков Zima-R мы использовали обслуживаемые пластиковые батарейные канистры с NiMH (Никель-металлогидридными) аккумуляторными сборками. При спорных и немногочисленных плюсах, а именно:
- работа при отрицательных температурах
- легкодоступность и простота обслуживания
- просто купил готовую канистру Такое решение имело (как минимум!) два очень серьезных минуса:
- высокий саморазряд и, как следствие, быстрая деградация с выходом из строя всей сборки
- включение через коннектор, с откручиванием крышки канистры
Чтобы лишиться батарейной сборки пользователю было достаточно просто ничего не предпринимать: закончил работы, кинул маяк-ответчик в ящик и забыл. Забыл, а подключенный к аккумулятору маяк-ответчик честно работает и ждет запросного сигнала станции, невозмутимо разряжая аккумулятор.
Предварительные размышения
В первую очередь с пользователя нужно было полностью снять по максимуму обязанности по включению и выключению маяков-ответчиков. Здесь все относительно просто: маяк должен работать в воде, на воздухе - не должен. Свойства внешней среды является сигналом для включения или отключения.
Данный механизм сам по себе не является каким-то сакральным знанием, и применяется сплошь и рядом. Напрнимер, в той же водолазной телефонии, и в наших водолазных станциях RedPhone-DX в том числе.
Для реализации такого механизма нужно иметь электрический доступ к внешней среде в двух точках. Иными словами, из корпуса прибора должны торчать два проводящих элемента - по сопротивлению между ними можно с очень большой достоврностью определять, находится ли прибор в воде или на воздухе.
Значит, загибаем пальцы: 1) новая подводная батарейка должна сама включаться при попадании в воду и выключаться при извлечении из воды.
Дальше идут требования, связанные с обслуживанием устройства - батарейную сборку надо заряжать. Заманчиво вывести еще контакты, через которые посредством некоего шасси или кредла подавать напряжение от сетевого зарядного устройства.
Но. “Всегда есть какое-то “но”, правда?” (С). Батарейная сборка как таковая не нужна, она должна что-то питать, как бы странно это ни звучало.
Батарейная сборка должна иметь возможность физически подключаться и отключаться от питаемого устройства, а значит нужен разъем: устройство можен быть нужно настроить подключив к ПК, перепрошить, заменить, да и саму сборку разумно делать заменяемой - как правило, питаемое устройство несравнимо дороже батарейки.
Продолжаем загибать пальцы 2) подключение к питаемому устройству через разъем.
Ну и простые человеческие радости - работа при низких температурах и чтоб сборка не умирала безвозвратно, просто пролежав пару месяцев без плановой подзарядки. Не говоря уже обо всях эффектах памяти и прочих мелочах.
Загибаем пальцы опять 3) Для работы при минусовых температурах нужен LiFePO4 (литий-железофосфат), а если даже работа планируется в теплых водах, и мы таки ставим просто литий, то 4) нужны встроенные BMS с балансиром
В сухом остатке
Имеем:
- полностью необслуживаемые сборки - нужно только заряжать время от времени
- на основе LiFePO4 или просто литиевых аккумуляторов (на выбор пользователя)
- полностью залитые в полиуретан - некуда затекать
- включение при попадании в воду и отключение при изъятии из воды
- подключение к питаемому устройству через разъем - и зарядка тоже через разъем
По ходу проектирования одним выстрелом убили не менее трех зайцев: 1) недорогие отчестсвенные разъемы имеют металлическую гайку. Итого на каждой половинке разъема по гайке, собранный разъем - это уже те самые два проводящих элемента, между которыми можно измерять сопротивление.
 |
|---|
| Для включения прибора достаточно поместить разъем в воду. Ну… или коснуться двух гаек |
2) Раз стоит недорогой разъем - ну и будем заряжать через разъем. Не надо выдумывать шасси (кредл) для зарядки.
 |
|---|
| Будемте проще |
3) Шансов у пользователя починить такую зарядку гораздо больше, чем кастомный кредл или что-то вроде Subconn/Seamate etc.
Скопирую сюда табличку с характеристиками наших новых сборок, и ссылку на даташит - в нем информация всегда более актуальная и приоритетная.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| АККУМУЛЯТОР | SB-24-48-LF | SB-23-64-LI | SB-34-140-LF |
|---|---|---|---|
| ЕМКОСТЬ, Вт·ч | 48 | 64 | 140 |
| РАЗМЕРЫ, мм | уточняется | Ф47 х 190 | уточняется |
| ВЕС (сухой), кг | уточняется | 0.58 | уточняется |
| ВЕС (в воде), кг | уточняется | 0.28 | уточняется |
| НАПРЯЖЕНИЕ, В | 10 .. 14.4 | 10 .. 12.6 | 10 .. 14.4 |
| МАКСИМАЛЬНЫЙ ТОК, А | 3 | 3 | 3 |
| ТИП ЭЛЕМЕНТОВ | LiFePO4 | Li-Ion | LiFePO4 |
| ДИАПАЗОН РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР, °С | -10 .. 35 | 10 .. 35 | -10 .. 35 |
| ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР ПРИ ЗАРЯДЕ, °С | 10 .. 35 | 10 .. 35 | 10 .. 35 |
| ВРЕМЯ ЗАРЯДА, ч | уточняется | уточняется | уточняется |
| САМОРАЗРЯД, %/год | 3 | 20 | 3 |
| ВКЛЮЧЕНИЕ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ В ВОДУ | ✔ | ✔ | ✔ |
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
| ПАРАМЕТР | ЗНАЧЕНИЕ |
|---|---|
| МАТЕРИАЛ ЗАЩИТНОГО КОМПАУНДА | Полиуретан |
| ТОЛЩИНА ЗАЩИТНОГО СЛОЯ КОМПАУНДА | не менее 5 мм |
| ТОЛЩИНА КАБЕЛЯ | 5 мм |
| ДЛИНА КАБЕЛЯ | 0.25 м |
| МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОЧАЯ ГЛУБИНА1 | 400 м |
| ЗАРЯДКА | Через разъем |
НАЗНАЧЕНИЕ ЖИЛ КАБЕЛЯ И РАСПИНОВКА
| № КОНТАКТА РАЗЪЕМА | ЦВЕТ ЖИЛЫ КАБЕЛЯ (Версия 1) |
ЦВЕТ ЖИЛЫ КАБЕЛЯ (Версия 2) |
ФУНКЦИЯ |
|---|---|---|---|
| 1 | 🟩 Зеленый | 🟥 Красный | Uout, Charge |
| 2 | ⬛ Черный | 🟩 Зеленый | NC |
| 3 | ⬜ Белый/Прозрачный | ⬜ Белый/Прозрачный | Charge key |
| 4 | 🟫 Коричневый | 🟨 Желтый | NC |
| 5 | Экран | Экран | GND |
На этом разрешите закончить.
Ваши, до глубины души
@AlekUnderwater
@Vital792
@AndreyUnderwater
@StDmitriev