… aneb osvědčené zapojení od M. Zajíce
Potkala nás v klubu (mě a mého kolegu) situace, kdy bylo potřeba rychle, levně a jednoduše řešit nabíjení Lipolek, a to především (zatím) dvoučlánků do modelů RC aut. S nabíječem nebyl problém (oba vlastníme nabíječe s programy pro články Lixx), ale řešili jsme balancér / omezovač (dále jen B/O). Malá vsuvka – ano, dá se nabíjet i bez tohoto zařízení, ale jako klubový elektrikář toto schvaluji jen jako nouzovku. A druhá vsuvka – ano, balancéry se dají pořídit rychle (záleží na tom, jak rychle se dostanete do nejbližšího modelářského obchodu, že … ) a relativně levně, ale oba dva jsme (důvody vysvětlím dále), aspoň prozatím, nákup zavrhli … A naše důvody? Martin byl před nutnost pořídit B/O postaven náhle (jeho nabíječka je bez balancéru), prakticky bez možnosti rozhodnutí a investici do tohoto zařízení zatím neměl v plánu, investovat se muselo jinde. A protože jsem celou situaci prakticky „zpunktoval“ já (vyjímečně v tom neměl prsty Jiřík :-) ), dostal jsem řešení na starost. A já? Sice používám pro nabíjení kombinaci nabíječe Robbe PPI3 a balancéru Robbe TE12s (instalované v nabíjecím kufříku, některými kolegy nazývaný „jaderná elektrárna“ … :-) ), ale z různých období mě doma zbyl nevyužitý nabíječ JETI CHAR 3.3 a spínaný síťový zdroj 12V/5,4A a hlodající myšlenkou bylo udělat z nich malý, příruční, záložní apod. nabíječ – pro realizaci (kromě kufříku apod.) zbývalo opatřit jen B/O (CHAR 3.3 jej nemá), ovšem za stejných podmínek jako u Martina. No, a když se tyto všechny požadavky sešly, vzpomněl jsem si na osvědčenou konstrukci omezovače od M.Zajíce (www.zajic.cz) – tato konstrukce své času také vyšla v RC Revue č.1/2004. A protože už mám s touto konstrukcí praktické zkušenosti – už několik let jí používá můj táta – byl výběr celkem jasný – schéma je geniálně jednoduché, ale naprosto funkční, spolehlivé a přesné, pro naše podmínky naprosto vyhovující ...
Takže, vybráno máme, hurá do stavby. Stavba je jednoduchá, pro zkušeného elektronika „práce na jeden večer“, jen ta výroba „plošňáku“ mě poslední dobou nějak nebaví – ono to chce na to mít trochu času a to je to, co mi poslední dobou tak nějak chybí – a když k tomu se to má dělat dvakrát a celé to spěchá … Zkrátka, nakonec jsem jeden večer sedl ke kompu a objednal u „Zajíce“ dva kousky stavebnice (á250Kč plus to nehezké poštovné …), obratem přišlo potvrzení a za dva dny byla doma obálka se vším potřebným – dokonce i šroubky k chladičům tam byly. Zbývalo jen dokoupit nějakou tu krabičku (cca. 40Kč) a jiný konektor – záměna pro naše účely nevyhovující svorkovnice. Takže, suma sumárum, započítáme-li do konečné ceny „každý prd“, dostaneme se maximálně na čtyři stovky – z mého pohledu cena vyhovující …
Vlastní stavba byla spíše jen montáží, PCB je naprosto perfektní, skvěle pájitelný (mimo pájecích plošek je PCB lakovaný …), s mikropájkou v ruce jsem si stavbu užíval (jo, není nad profi firemní vybavení :-) ), práce na obou kouscích otázka max.hodinky, i s „dírama“ do krabiček … :-). Z koupených krabiček jsem použil jen dolní polovinu (a odřízl upevňovací trn), ještě je třeba udělat nějaký horní „dekl“, původní druhá půlka krabičky by udělala celek moc vysoký. Vpředu je otvor pro servisní konektor aku (s možností výměny pro různé typy, proto ta záměna za původní svorkovnici), vzadu otvory pro vstup chladícího vzduchu – chlazení není radno nikdy podceňovat – na horním krytu budou chladící otvory také, přesněji prostor nad chladiči bude volný. Pro normální provoz omezovače stačí chlazení pasivní, v případě potřeby není problém dodělat chlazení aktivní … Tak, postaveno máme, půjdeme nastavovat …
Nastavení omezovače je v návodu dostatečně popsáno, jen je potřeba přesně měřit a vědět, co a jak vlastně děláme – tudíž jsem to dělal tak trochu podle sebe, ale výsledek je stejný … Nastavuje se postupně každý „kanál“ zvlášť, důležité je jen nastavení stejných hodnot u všech a to s co největší přesností. Použité trimy jsou kvalitní, jen to chce trochu trpělivosti a s nastavováním si pohrát a provést několikanásobnou kontrolu – vyplatí se to. Nakonec manželce sebereme trochu laku na nehty a trimy zakápneme … :-). Mě se povedlo nastavit u všech kanálů omezení na 4,2000V s tolerancí +- 0,0001V, budeme-li uvažovat teplotní rozptyl při provozu omezovače, dostaneme se na nějakých 4,1998V ÷ 4,2002V (lehce odzkoušeno …), což je velmi přijatelné, prostě M.Zajíc umí a ví, co dělá :-).
Všechno ostatní je vidět na fotkách, budu je postupně doplňovat – jednak finální provedení a jednak z provozu s oběma nabíječi, případně doplním „provozní zkušenosti“ …
No, a nebyl bych to já, abych si neodpustil trochu teorie a šíření modelářské osvěty … :-)
Takže za a) – proč používat B/O …
Nutno podotknout, že bez B/O se dá nabíjet a v počátcích používání Lixx aku se to tak dělalo, není to tak dávno (a stává se i dnes), hodně se polemizovalo a diskutovalo o nutnosti používání B/O apod. Také výbava nabíječů B/O je záležitostí až několika posledních let – nejprve se nabíječe doplňovali externím B/O (i já to tak mám …), novější už mají B/O integrovaný – pro funkci je to v principu jedno, je to spíše záležitost „komfortu nabíjení“ … No, a dnes už je (nebo mělo by být) používání B/O normální, zkušenosti z provozu nás poučily (snad …).
Lixx aku, oproti např. Nixx aku, mají několik nepříjemných vlastností (kromě těch příjemných …) – jsou poměrně dost citlivé na nešetrné zacházení. Když pomineme mechanické vlastnosti – vlastní měkký obal – tak kromě hraničních teplot (teplo / zima) nemají ještě rádi podvybití (tj. podpětí) a přebití (tj. přepětí) a s tím související „rozházení“ jednotlivých článků v akupacku. Jinými slovy, pokud se nám články „v packu rozhází“ a nic s tím včas neuděláme, bude se situace stále zhoršovat. U podpětí můžeme pozorovat několik stavů (bavíme se napětí na jeden článek) – za provozu bychom neměli jít pod 3,5V, napětí pod 3,3V článkům vůbec neprospívá (tj. „hodnota zdraví škodlivá“), ale dá se přežít. A pod hranici 3V článek „zabíjíme“ – pokud stav trvá, jedná se článek na odpis, možná se dá na chvilku zachránit, ale spolehlivost jde rapidně dolů a nakonec napětí 2,5V znamená „mrtvý článek“. O nepřekročení hranic podpětí se stará (nebo měl by se starat …) modelář pomocí CUT-OFF regulátoru, případně pomocí jiných prostředků (kontrola napětí, provoz na čas apod.) – rozdíl článků se nijak nesrovnává, ale je dobré nepřekročit hranice u nejslabšího článku. Srovnání článků provedeme (nebo měli bychom provést) až při nabíjení (B/O) nebo samostatně (B). O dodržení hranic přepětí se stará omezovač, o srovnání článků pak balancer – bližší vysvětlení později … Hlavním úkolem B/O je nepřekročení hranic přepětí, pro články LiPo je to hranice 4,2V – přepětí nejen že článkům škodí, ale při extrému (a shodě nepříznivých okolností) může dojít k nevratnému poškození článku, až po jeho roztržení spojené i s požárem či výbuchem – zde se však bavím už o extrémních případech, ale to nebezpečí tu opravdu je. Pokud však je při nabíjení dodrženo max. napětí na článku, riziko poškození je minimální, jako u nabíjení jakéhokoliv jiného akumulátoru. A aby to nebylo tak jednoduché, je potřeba toto max. napětí dodržet poměrně přesně, minimum jsou desetiny voltu, tedy 4,20V, lépe setiny voltu (4,200V) – tedy nejen měření tohoto napětí, ale především max. napětí – to s jednoduchými součástkami neuděláte …. Takže to zas až taková sranda není, stačí se podívat na pár praktických testů a měření a uvidíte, že ne každý výrobce to umí a že když dva dělají totéž, nemusí to být totéž …
a za b) – jaký je rozdíl mezi balancérem a omezovačem …
Nejprve malé vysvětlení – balancér je také omezovač (max. napětí na článku), ale navíc ještě „balancuje“ … Opět malá vsuvka – bavíme se o činnosti na každém článku zvlášť (přes servisní konektor), ne o celé akubaterii … Takže, pokud budeme brát označení B/O v původním významu (ne vždy tak tomu je …), tak je to takto:
Omezovač – hlídá max. napětí na článku (většinou ke konci nabíjení) a pokud jej toto napětí překročí, omezí jej a vyzáří v podobě tepla na chladiči. Takže, článek na maximu se již nenabíjí, ostatní články ještě ano, tímto se nejen omezí riziko pro články, ale ještě se srovnají jednotlivé články v akumulátoru. Pokud není aku nějak extrémně rozházená a nabíjíme jí přes O pravidelně, funguje vše dobře a můžeme tak v pohodě nabíjet. Takže pro takovéto normální „domácí nabíjení“ ideální – já bych dodal, pokud jsme pečliví a nejsou nám naše aku lhostejné (tj. dobře se o ně staráme), je to OK.
Balancér – kromě hlídání max.napětí na článku (stejné jako u O) nám ještě články srovnává na stejné hodnoty (tedy na rozdíl od O to funguje až od 2 článků …) a to už v průběhu nabíjení (tedy ne až na jeho konci). A v ideálním případě to dělá mezi články navzájem, takže je energeticky výhodnější. Rozdíl napětí článků by neměl být větší než 0,01V, algoritmus balancování se u jednotlivých výrobců liší a s ním i kvalita této činnosti a s tím i celého nabíjení. Ale to je na dlouhé povídání a jsou na to povolanější :-) . Zpět k B – svojí funkcí se tedy hodí i k nabíjení horších a „rozházenějších“ aku sad, některé balancéry umí srovnávat i samostatně, bez nutnosti nabíjení a od toho (kromě jiného) se odvíjí i jejich cena – opět je to na delší povídání :-).
a nakonec za c) – moje doporučení – první – používat B/O se rozhodně vyplatí, pečlivý modelář o tom nepochybuje … :-)
a druhé – dobře se starejte o svoje akumulátory, budou vás mít rádi a odvděčí se vám dlouhou a spolehlivou službou :-).
Jejda, co jsem se to zase rozepsal …. :-), takže teď fotky …
- osazený PCB shora
- osazený PCB zdola
- nastavení napěťového omezení (omluva za nekvalitní fotku …)
- kompletní krabička
- servisní konektor
- chladící otvory
- omezovač komplet
Omezovač napětí pro nabíjení Lipolek …
