docs.unavlab.com

О подводных батарейках

Приветствую, глубокоуважаемые!

Сегодня кратко про то, чем питается наше автономное оборудование: маяки-ответчики и пингеры.

image
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.

image
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.

image
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

EmailTelegram (EN)Telegram (RU)GitHubYouTube
Опубликовано November 23, 2022