Analogówka kontra Cyfrówka: Wybór prostego wskaźnika naładowania aku do latarki HID

Sat Jun 13, 2009 2:40 pm   

T.M.F. napisało:

[quote:934cca9166]napięcie na akumulatorze zależy od temperatury.

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.

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.
[/quote:934cca9166]
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.

--
Jarek

Sat Jun 13, 2009 3:59 pm   

"Jarosław Sokołowski" <jaros@lasek.waw.pl> wrote in message
news:slrnh377lh.80m.jaros@falcon.lasek.waw.pl...

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.

Sat Jun 13, 2009 4:00 pm   

Jak dokładnie zmierzyć ile czasu świeci latarka ?


Paweł

Sat Jun 13, 2009 5:40 pm   

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.

--
Jarek

Sat Jun 13, 2009 5:40 pm   

Pan Paweł napisał:


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

--
Jarek

Sat Jun 13, 2009 6:05 pm   

"Jarosław Sokołowski" <jaros@lasek.waw.pl> wrote in message
news:slrnh37j66.9ge.jaros@falcon.lasek.waw.pl...

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.

Sat Jun 13, 2009 6:13 pm   

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

Sat Jun 13, 2009 6:21 pm   

"T.M.F." <tmf@nospam.mp.pl> wrote in message
news:h0ts95$2mf$1@nemesis.news.neostrada.pl...

Zrobiłem dwa, pełne rozładowania mojej latarki i mierzyłem
napięcie. Tu wrzuciłem wykres w formacie pdf:
http://www.voila.pl/398/z36j8/index.php?get=1&f=1
Wszystko przed czasem t=0 oznacza wartość napięcia na baterii
nieobciążonej. Wartość napięcia dla t=0 faktycznie zmierzyłem
jakieś 10-15 sekund od włączenia latarki.

BTW - czy ktoś wie jak zmusić Excella aby połączył te linie
mimo dziur w próbkach danych?

Wracając do napięcia...
Rzeczywiście napięcie 10.9V jest w okolicy pierwszych 60 minut
a 10.5V zaczyna się kolano i potem już tylko zostanie 10-15 minut
i pyk - światła brak.

Na płaskiej części krzywej rozładowania, błąd pomiaru napięcia
rzędu 5 setnych wolta daje błąd czasu świecenia około 5 minut.

Producent obiecywał czas pracy 135 minut, jak widać - kłamał
Moja pracuje około 125 minut.

Pszemol.

Time Volt1 Volt2
-1 12.55 12.53
0.1 12.08 12.03
1 11.99
2 11.93
3 11.89
4 11.87
5 11.84 11.76
10 11.66
11 11.71
15 11.64 11.57
20 11.48
23 11.5
25 11.46 11.4
30 11.38 11.32
35 11.3 11.24
40 11.23 11.17
45 11.16 11.11
50 11.05
51 11.08
55 11.03 10.98
60 10.97 10.92
65 10.87
66 10.91
70 10.87 10.82
75 10.82 10.78
80 10.78 10.74
85 10.74 10.71
90 10.71 10.67
95 10.63
96 10.66
100 10.63 10.58
105 10.58 10.53
110 10.52 10.45
115 10.45 10.32
120 10.3 9.75
121 10.24 9.36
122 10.17 8.5
123 10.03
124 9.86
125 9.61
126 9.13
127 8.53

Sat Jun 13, 2009 6:25 pm   

"Paweł" <pawel.neo@neostrada.pl> wrote in message
news:h10msu$b2a$1@atlantis.news.neostrada.pl...

Tu nie ma problemu - przetwornica zasilająca żarnik HID zasilana
z baterii wyłącza się automatycznie przy zejściu napięcia na baterii
w okolice 8.5V. Próba wyłączenia latarki wtedy i włączenia jej ponownie
już się nie udaje. Jest w przetwornicy jakaś histereza na wejściowym
napięciu bo nie włączy się franca mimo iż napięcie po pierwszym
wyłączeniu na nieobciążonej już teraz baterii skoczy do około 9.25V.

Sat Jun 13, 2009 7:12 pm   

Oczywiście latarka wyłącza się po osiągnięciu określonego napięcia.
Jednak w praktyce ten próg nie odpowiada zawsze tej samej ilości energii
zgromadzonej w ogniwie. Nie wiadomo też, jak precyzyjnie jest on
ustalony. Inaczej mówiąc czy jest to np. 8.48V +/- 0.05V czy raczej
8.5V +/- 0.5V.

Paweł

Sat Jun 13, 2009 7:39 pm   

"Jarosław Sokołowski" <jaros@lasek.waw.pl> wrote in message
news:slrnh37rpc.ara.jaros@falcon.lasek.waw.pl...

Nie wiem jak wygładzone są drgania na końcówkach baterii,
być może są tam wychwytywalne... Jeśli nie są, to sposób nie
będzie działać bo przetwornica to kostka plastiku zalana żywicą.
Wychodzą z niej cztery przewody: 2 do baterii, 2 do żarnika HID.

Kontaktron być może jest strzelaniem armatą do komara ale
będzie pewnie skuteczniejszy... Prądu pracy nie mierzyłem, ale
jeśli bateria 5200mAh starcza na 2 godziny to płynie tam prąd
rzędu 2.6A - wystarczy 2-3 zwojów na małym kontaktronie

Sat Jun 13, 2009 7:40 pm   

Pan Pszemol napisał:


To chyba jak się chce tym kontaktronem sterować zegarem elektrycznym,
takim jak na dworcu kolejowym. Do sterowania pomiarem czasu przez
mikrokontroler wystarczy detekcja drgań przetwornicy -- wpięcie się
gdzieś małym kontensatorem albo coś podobnego.

--
Jarek

Sat Jun 13, 2009 7:40 pm   

Pan Paweł rozważa problem, jak dokładnie zmierzyć ile czasu świeci latarka:


Całkiem dobre założenie.


Nie! Niczego takiego nie powiem. Bo właśnie od takich określeń jak
"rozładowany akumulator" trzeba uciekać. A już zwłaszcza od mówienia
o "stopniu rozładowania".


Może sprawdzając czy robi to, co powinien?


Powrócą tam tylko ci, którzy nie są w stanie skutecznie rozwiązywać
realnych problemów, bo cały czas głowę zaprzątają im myśli związane
z teoretycznymi problemami, które bywają istotne w sytuacjach podobnych,
ale jednak innych niż zastana. A tu szczęśliwie mamy sprawę bardzo
prostą. Zasilacz lampy ksenonowej jest jednocześnie stabilizatorem
jej warunków pracy. Czyli przetwornica zasilana różnymi napięciami
pobiera potrzebny jej prąd, a lampa świeci ze znamionową mocą. Albo
lampa gaśnie, bo nie ma dość energii by ją uruchomić. Te dwa stany
rozróżnić bardzo łatwo. Zresztą stąd bierze się pilna potrzeba
monitorowania zasilania. Ze zwykłą żarówą jest tak, że zanim zgaśnie
zupełnie, świeci coraz słabiej. Jest więc sygnał ostrzegawczy. Z lampą
HID jest inaczej, tu ciemność nastaje szybko jak w tropikach.

-- Jarek

PS
Wiem, że nie wszyscy jednako zostali obdarzeni wrodzonymi zdolnościami.
Ale jest odpowiednia literatura, można poczytać i przynajmiej starać się
naśladować. Na początek proponuję Aleksandra Macedońskiego. I historię
pewnego supełka z dereniowego łyka. "Węzłem gordyjskim" to nazywają --
tak radzę szukać. I jeszcze o Krzysztofie Kolumbie dobrze coś wiedzieć.
Bynajmniej nie chodzi mi o to, żeby przy konstruowaniu latarki od razu
starać sie odkrywać Amerykę. Mam namyśli przygodę tego faceta z jajkiem.

--
Ciemność widzę, ciemność.

Sat Jun 13, 2009 7:47 pm   

"Jarosław Sokołowski" <jaros@lasek.waw.pl> wrote in message
news:slrnh37sdu.ara.jaros@falcon.lasek.waw.pl...

To co jest ważne jest być może inne niż to co jest mierzone
i używane do podjęcia decyzji "włączyć się lub nie".
Gdy bateria jest wyładowana, lampa wyłączona, napięcie na baterii
jest około 9.25V. Gdy włączę wtedy lampę monitorując napięcie nie
ma tam żadnego schodka - lampa nie próbuje się włączać i się
wyłącza bo prąd za mały - po prostu obciążenie nie jest załączane i już.
Domyślać się mogę tylko tyle, że monitorowane jest napięcie jałowe.


Dobry pomysł, ale wydaje mi się że fakt, że nie ma ani setnej wolta spadku
napięcia na rozładowanej baterii w momencie właczenia latarki pstrykiem
rozstrzyga to zagadnienie i Twój test nie jest już potrzebny

Sat Jun 13, 2009 8:40 pm   

Pan Pszemol napisał:


Prawidłowo, to się na to "jarznik" powinno mówić, to tak na marginesie.

Można zastosować sprzężenie pojemnościowe do zdejmowania sygnału
z wyjścia przetwornicy. Powinno wystarczyć owinięcie przewodu
do lampy kawałkiem izolowanego przewodu. Tam są zdaje się jakieś
kilowolty i kiloherce. Albo "przekładnik prądowy" -- też kilka
zwojów, ale jeden koniec uziemiony.


A chyba że tak, to również dobre rozwiązanie.

--
Jarek