Recomendaciones sobre el tipo de batería recargable para un circuito LED de bicicleta de 1-2 amperios

(Esta respuesta resume Anindo Ghosh 's sugerencias sobre el tema realizadas en EE chat más algunos Mis propias observaciones. Tenga en cuenta que no estoy considerando esta respuesta como definitiva: solo quiero agregar algo más a la mezcla de sugerencias)

Esta respuesta asume (sin justificación) un diseño basado en LiPO battery . Alguna información de fondo:

• Las celdas de la batería LiPO son 3.7V
• La conexión de las celdas de la batería en paralelo no es deseable porque si una batería tiene una resistencia interna más baja que las otras, la primera se descargará primero y luego las otras comenzarán a cargar la batería con la resistencia interna más baja. .

La sugerencia de recomendación es dividir el circuito en las siguientes partes:

• Circuito de 5V: para el ATmega y todos los controladores LED. Esta parte será impulsada por un regulador de impulso de conmutación para aumentar el voltaje de 3.7V.
• Separó los LED en los bancos de modo que cada banco esté controlado por un conjunto de celdas LiPO conectadas en serie: esto evita que las celdas LiPO estén conectadas en paralelo (más sobre la razón del cableado en serie a continuación).

Dado que el TLC5940 es un controlador de sumidero, los LED pueden cablearse a cualquier voltaje. Debido a que estos son LED RGB, el \ $ V_ {forward} \ $ de al menos algunos de los canales verdes y azules puede ser de hasta 3.4, dejando solo 0.3 V de espacio asumiendo el voltaje nominal de LiPO dada. Agregando el hecho de que el voltaje de LiPO varía sustancialmente durante el ciclo de descarga ( Wikipedia : "El voltaje de una celda de Li-poly varía de aproximadamente 2.7 V (descargado) a aproximadamente 4.23 V (completamente cargado) ", esto no es suficiente. Además, según Anindo Ghosh y un TI hilo , TLC5940 requiere un buena cantidad de espacio para la cabeza sobre el \ $ V_ {adelante} \ $ voltaje para regular adecuadamente los LED: \ $ Vcc_ {LED} \ $ debe ser mayor que \ $ Vforward_ {LED} \ $ en aproximadamente 1.2 Volts a Corriente de hundimiento de 120 mA: consulte la Figura 5 de la hoja de datos. Esto lleva a la conclusión de que cada banco de LED debe ser impulsado por dos baterías LiPO que producirán un mínimo de 5.4 voltios para impulsar los LED; después de la caída de \ $ V_ {adelante} \ $ de 3.4 V, aún quedan 2V de espacio libre.

Una posible alternativa a considerar es cambiar los canales R, G y B de manera diferente: dado que el canal R tiene un menor \ $ Vforward_ {LED} \ $, puede conectarse desde una sola celda LiPO, mientras que los canales G y B todavía puede ser alimentado por dos células conectadas con serias.

Finalmente, hubo una sugerencia para considerar las baterías LiFePo4 , que tienen un voltaje de salida más ajustado durante el ciclo de descarga, ofrecen un ciclo más largo vida y mayor corriente pico.

Primera pasada rápida - más anon:

¿De qué color son los LED?
Qué modelo / marca y cuántos.

Con LEDs modernos 10A ~ + 3000 lumen +
Muy brillante.
¿Por qué necesitas tanta luz?
Si está utilizando chatarra vieja porque son un chiste, una versión moderna de alta eficiencia puede reducir enormemente las necesidades actuales. Si está utilizando LED modernos, no podrá utilizarlos si necesita tanta luz.

Ejecutar los LED desde su propio suministro. El procesador puede usar sus propios Vdd más altos y manejar controladores de LED de menor voiltage.

Si usa una batería de tamaño convertidor reductor de 3V, digamos x 10A x 2 horas = 60 vatios por hora más un poco más por pérdidas de conversión (10-20%)

Si se usa un regulador lineal 10 A x 2 horas = 20 Ah.

~ Batería mínima de 3.5V si es blanca o azul.
Baja si rojo, etc.

Si la batería era un LiPo, entonces el voltaje nominal = 3.6V
El voltaje real es de 4.2 V cuando está lleno a 3 V +, lo que sea más que necesite si los LED son blancos o azules.

3.6V x 20 Ah es grande.
iPad_latest es alrededor de 10 Ah.
iPhone_latest = aproximadamente 1.7Ah.

Algo así como 7 x 3.3 Ah LiPos.
 Si los LEDs rojos pueden usar una capacidad de batería algo más baja más un convertidor de dólar.

No suena demasiado duro, solo molesto :-).

¿Más datos ...?

¿Qué hay de 4 células C de NiMH en serie? Tienen una clasificación de 5000mAH y 4 de ellos le darán aproximadamente 4.8V. Debería darle al menos 2 horas de consumo de energía de 2 amperios, pero querrá algún tipo de protección contra descarga para evitar dañar las baterías al descargarlas en exceso. Deben poder mantenerse por encima de 4.5 V durante la mayor parte de su capacidad utilizable, pero si necesita obtener todo el poder de ellos, descenderán por debajo de ese nivel. Si su microcontrolador no puede manejar nada menos de 4.5 V, puede salirse con un pequeño convertidor de CC / CC para que el microcontrolador tenga 5 V, y luego conducir los LED con menor voltaje a medida que se agotan las baterías.

Las celdas C pesan alrededor de 91 g cada una, por lo que estás mirando casi una libra de peso para las baterías. Las baterías de LiIon probablemente pesen alrededor del 60% de eso (a un costo mayor).

Si pudiera mantener el consumo de corriente promedio bajo un amplificador, probablemente podría obtener dos horas de vida útil de cuatro celdas de NiMH AA de 2200mAH para aproximadamente 1/3 del peso. (No me preguntes por qué los AA tienen un peso de 1/3, pero proporcionan aproximadamente la mitad de potencia que las células C, simplemente busqué capacidad y peso en línea .)

Si puedes tolerar más peso, puedes subir hasta cuatro células D de 10000mAH, pero en 165g cada una , eso es 1.5 libras de peso para las baterías.

Una de las ventajas de las células AA, C o D estándar es que el ciclista puede cambiarlas por Alcalinas en caso de necesidad, pero luego tendrá que ser capaz de tolerar un voltaje un poco más alto, ya que un alcalino completamente nuevo estará en 1.6 - 1.7V, por lo que puede ver casi 7V con 4 celdas nuevas (que caerán rápidamente a 6V a 1A de la corriente de descarga).