Как применить Li-Ion батареи в блоке подачи воздуха сварочной маски?

welder_2002 · 09.06.2019, 12:57

Пытаюсь сделать для сына блок подачи воздуха в зону дыхания сварочной маски. Аналогом является Adflo,стоимостью около 1к американских зеленых, которые для нас нереальны. С комплектацией разобрался, за исключением блока питания вентилятора. Задача выглядит так: центробежный вентилятор на 12в, ток. 1.2А (данные с наклейки). Его нужно запитать от аккумуляторов так, чтобы хватило на смену работы (7-8 часов). Я замерил его реальное потребление. На 12в потребляет реально около 0.6А. В схеме устройства кроме платы контроля состояния заряда-разряда аккумуляторов, предполагаю использовать китайский StepDown или StepUp (зависит от напряжения батареи) преобразователь с внешним потенциометром для оперативного регулирования объема подаваемого воздуха. В качестве акумуляторов буду использовать 6 шт. 18650. Вопрос такой: как лучше соединить аккумуляторы между собой? Как я вижу есть такие варианты:
1) все 6шт соединить параллельно, а после них поставить преобразователь StepUp с регулятором выходного напряжения до 12в. Преимущество - не нужен сложный балансир.
2) 3S2P- 3ячейки по 2 параллельно аккумулятора. В этом случае на выходе батареи около 12в. Буду применять StepDown. Также будет необходимость применения более сложной платы защиты с балансиром.
3)2S3P - аналогичный 2) варианту.

Прошу специалистов помочь определиться с правильным решением. Если есть оригинальные схемы для описанных выше случаев (не готовые китайские), прошу поделиться.

VladimirIvan · 09.06.2019, 13:24

Три аккумулятора по два в параллель + плата защиты и балансировки. Вентилятор подключить непосредственно к плате защиты безо всяких там StepDown или StepUp.
Стоимость балансира 300 рублей.

welder_2002 · 09.06.2019, 13:31

Сообщение от VladimirIvan

Три аккумулятора по два в параллель + плата защиты и балансировки. Вентилятор подключить непосредственно к плате защиты безо всяких там StepDown или StepUp.
Стоимость балансира 300 рублей.

Просветите, чем такой вариант (3S2P) лучше, чем 6шт х18650 в параллель?
Что касается преобразователя, мне он нужен для регулирования оборотов вентилятора. Бывает, что воздуха много и надо уменьшить. Также позволит снизить потребляемую мощность при снижении оборотов, а значит продлить время работы на одной зарядке.

VladimirIvan · 09.06.2019, 13:47

Ежели работать только стационарно, подойдет любой из вышеописанных. Если на выезде то самым оптимальным будет 12 вольтовый. Поскольку зарядить его можно от любого авто и (бензо)дизельгенератора. Плюс самый дешевый вариант.
По поводу производительности вентилятора. Сначала проведите полное макетирование и определитесь с необходимым потоком воздуха путем изменения напряжения на вентиляторе. И от полученного напряжения и тока выбирайте компоновку АБ.
Так же попробуйте регулировать поток путем перекрытия заслонкой всасывающего отверстия вентилятора. Может статься что так будет еще экономичней.

welder_2002 · 09.06.2019, 14:04

Сообщение от VladimirIvan

Если на выезде то самым оптимальным будет 12 вольтовый. Поскольку зарядить его можно от любого авто и (бензо)дизельгенератора. Плюс самый дешевый вариант.

То-есть, как я понял, с точки зрения работы самих аккумуляторов (заряда, разряда) особой разницы нет как их соединять. Все перечисленные имеют право на жизнь?
Вообще хочется продумать еще вариант работы напрямую и зарядки от сварочника. У них обычно имеется разъем для подключения подогревателя углекислого газа (36...42в). Правда, если есть электричество для сварочного источника, то всегда найдется и 220в. Сын работает в основном на стационарных объектах. Если все нормально получится, отдам проект как доступный для всех, кому интересна тема сохранения собственного здоровья.

pambaru · 09.06.2019, 14:32

ИМХО, для случая 6 аккумов в параллель КПД повышающего преобразователя 3.6-›12В будет ниже, чем, к примеру, для понижающего.

VladimirIvan · 09.06.2019, 14:58

Сообщение от pambaru

ИМХО, для случая 6 аккумов в параллель

И зарядное нужно мощное.

Сообщение от welder_2002

Вообще хочется продумать еще вариант работы напрямую и зарядки от сварочника.

Заряжать от сварки можно, а вот подавать напряжение со сварки на голову не нужно. Мало ли что. А ну как что то в сварке пробьет прогорит. Лучше тогда отказаться от АКБ и использовать 12 вольт адаптер.

mike-y-k · 09.06.2019, 15:20

welder_2002, Вы бы уже с требуемыми параметрами на вентиляторе определились.
Пока на смену требуется 8*12*1.2=115.2Wh или 9.6Ah
При КПД преобразователя 85% батарея должна обеспечить 135.53Wh или 11.3Ah.
Что дадут планируемые 6 штук 18650 и на каком количестве циклов?

При загазованности и отсутствии нормальной вентиляции в рабочей зоне противогаз со специальной маской сильно выигрывает.
Вентилятор в замкнутом цикле только усугубит проблему - увеличив циркуляцию вредных выбросов через дыхательные пути.
При ручной и полуавтоматической сварке с защитными газами в замкнутых пространствах доходит до использования баллонов с дыхательной смесью.

welder_2002 · 09.06.2019, 15:42

Сообщение от VladimirIvan

Заряжать от сварки можно, а вот подавать напряжение со сварки на голову не нужно. Мало ли что. А ну как что то в сварке пробьет прогорит. Лучше тогда отказаться от АКБ и использовать 12 вольт адаптер.

Нет, имелось ввиду, что почти все сварочные полуавтоматы имеют специальный низковольтный разъем, напряжение которого гальванически не связано со сварочным. Оно идет на нить накала подогревателя. Обычно это отдельный трансформатор с выходом 36-42в., правда не всегда 50Гц (для случая инверторных источников). При работе на стационарном сварочном столе вполне возможно подключаться.

welder_2002 · 09.06.2019, 15:59

Сообщение от mike-y-k

welder_2002, Вы бы уже с требуемыми параметрами на вентиляторе определились.
Пока на смену требуется 8*12*1.2=115.2Wh или 9.6Ah
При КПД преобразователя 85% батарея должна обеспечить 135.53Wh или 11.3Ah.
Что дадут планируемые 6 штук 18650 и на каком количестве циклов?

Я старался максимально использовать информацию с прототипа Adflo. По моим подсчетам там 6 шт 18650: 6 х 3.7х 1.8= 40Wh (брал не макс. напряжение 4.2, а 3.7в и емкость не 2.2А.ч, а 1.8 Ач)
Вентилятор реально на максимуме оборотов потребляет при 12в, 0.6-0.7А. При прикрывании рукой входного патрубка, обороты падают вместе с током потребления где-то до 0.4-0.5А. Пусть: 12х0.6=7.2W потребления, хотя возможно будет снижение, если надо уменьшить поток воздуха.
40Wh : 7.2= 5.5 часов работы. Посмотрю реально, что будет получаться на практике. Если что, придется добавлять аккумуляторы, или предусмотреть вторую быстросменную батарею. Все равно нужно одну использовать, а вторую одновременно заряжать.
Что касается чистоты воздуха, он всасывается из-за спины сварщика. Проходит несколько фильтров. Я буду использовать оригинальные 3М фильтры. Лучше их ничего нет в сварочном деле. В любом случае это намного снизит объем вдыхаемых вредностей.

Вот еще NiMh аккумулятор для этой же штуковины.
Конечно проблема работы в течение 8 часов наверное актуальна. Может есть у кого интересные предложения? Пока как мне кажется могут быть только "дозаправка в воздухе" , т.е. работа или подзарядка при наличии возможности подключения к внешнему источнику.