Die effizienteste Art, sowohl 12 V als auch 5 V aus einer Batterie zu speisen

Ich baue ein Beleuchtungsprojekt für Burning Man und habe sowohl 12-V-Eingänge als auch 5-V-Eingänge, die von Batterien gespeist werden müssen. Hier sind die maximalen Belastungen:

  • ATmega328p - 25mA bei 5V
  • Adressierbare LEDs - 100 mA bei 5 V
  • Ultrahelle LED - 1,1 A bei 5 V
  • EL Sequenzer/Kabel, 15 Meter – 300 mA bei 12 V

Sieht aus wie eine Spitzenlast von 1,5 A, obwohl sie im Ruhezustand durchschnittlich näher bei ~ 500 mA liegt. Die LEDs sind gedimmt/aus, bis sich jemand damit beschäftigt.

Was wäre der beste Weg, um das gesamte Setup mit Strom zu versorgen? Ich werde 20 davon haben, also multipliziere alles mit 20, was die Stromquelle ändern kann, die ich verwende. Ich muss das auch 7 Nächte laufen lassen (12 Stunden * 7 Nächte). Ich möchte die Verwendung eines Generators aufgrund von Geräuschüberlegungen vermeiden.

Würden ein paar Autobatterien ausreichen? Sollte ich die adressierbaren LEDs und ATmega auf einzelnen 4⨉AAs und den Rest auf ein paar gemeinsam genutzten Autobatterien betreiben, oder wäre die Umwandlung von 12 V auf 5 V im Vergleich zu den ultrahellen LED- und EL-Kabeln vernachlässigbar?

Mit den von Ihnen angegebenen Zahlen sprechen Sie von einer Kapazität von 7 * 12 * 0,5 * 20 = 840 AH - 10 Ampere kontinuierlich, ohne eine Woche lang aufzuladen. Wird nicht passieren , es sei denn, Sie sind bereit, ein paar riesige Batterien zu haben, die zusammen 250 Pfund wiegen und fast 2000 US-Dollar kosten. Sie müssen Ihre Erwartungen um den Faktor 5 oder besser 10 senken (was zu 80 AH führt, was machbar ist).
Eigentlich klingen 2.000 $ und 250 Pfund ungefähr richtig. Wir haben ein Budget von 10.000 US-Dollar, davon etwa 6.000 bis 8.000 US-Dollar für Elektronik. Und 250 lbs ist einfach, da es auf dem Boden sitzt. Mir ist klar, dass es eine seltsame Anforderung ist, eine Batterie zu sein und absolut nicht von Hand tragbar zu sein.
Falls Sie das Budget sehen möchten, habe ich es auf Google Docs/Sheets veröffentlicht und kommentiert: docs.google.com/spreadsheets/d/…

Antworten (1)

Zunächst einmal möchten Sie keine Autobatterie verwenden, da diese dafür ausgelegt sind, kurze Hochstromstöße ("Anlasser") zu liefern und dann ziemlich konstant von einer Lichtmaschine geladen zu werden. Stattdessen sollten Sie eine zyklenfeste Schiffsbatterie verwenden , die dafür ausgelegt ist, selten aufgeladen und dann auf etwa 25 % ihrer Kapazität entladen zu werden.

BEARBEITEN: Ich habe die Berechnung so geändert, dass die Batterien nicht unter 20% ihrer Kapazität entladen werden.

Sie benötigen eine Kapazität von 7 * 12 * 0,5 * 20 = 840 AH. Die erste Batterie, die ich mir angesehen habe, ist eine 6-V-Batterie:

GPL-6CT : 300 AH 90 Pfund 380 $

Es liefert 8 Ampere für 2205 Minuten, also könnte es 10 Ampere für 29,4 Stunden liefern; Eine Reduzierung um 20% (da Sie es nicht vollständig entleeren möchten) ergibt 23,5 Stunden, etwas mehr als ein Viertel dessen, was benötigt wird. Sie würden also acht davon benötigen, da sie 6 V sind. Sie würden zwei der 6-V-Batterien in Reihe schalten und damit ein Viertel Ihres Displays mit Strom versorgen.

Der zweite ist 12V:

GPL-4DL : 210 AH 124 lbs $550

Es liefert 8 Ampere für 1375 Minuten, also könnte es 10 Ampere für 18,3 Stunden liefern; Eine Reduzierung um 20% (da Sie es nicht vollständig entleeren möchten) ergibt 14,6 Stunden, ein Sechstel dessen, was benötigt wird. Sie würden also auch sechs davon benötigen. 20 Installationen lassen sich jedoch nicht gleichmäßig durch 6 teilen, daher ist dies keine gute Option.

Es mag verlockend erscheinen, Ihre 5 V von der "unteren" 6-V-Batterie in jeder Saite mit einem LDO-Regler (Low-Drop-Out) zu betreiben, aber da die Mehrheit Ihrer Verstärker an die 5-V-Schiene geht, wird dies nicht gut sein Verwendung der "obersten" Batterie. Verwenden Sie also einen hocheffizienten Schaltregler (wie den PYB30-Q24-S5-U ), um die 12 V auf 5 V bei 6 A zu senken. Sie würden vier davon verwenden, eine für jeden Satz Batterien der 6-V-Serie.

Die obigen Berechnungen und Empfehlungen gehen davon aus, dass Sie die Batterien während der sieben Tage überhaupt nicht aufladen. Wenn Sie Zugang zu einem Ladegerät haben, werden die AH-Anforderungen um den Faktor sieben gesenkt: 12 * 0,5 * 20 = 120 AH. Dies kann leicht mit dieser 12-V-Batterie bewältigt werden:

GPL-4DL 210 AH 124 lbs 550 $

Es liefert 8 Ampere für 1375 Minuten, also könnte es 10 Ampere für 18,3 Stunden liefern; Eine Reduzierung um 20 % (da Sie es nicht vollständig entleeren möchten) ergibt 14,66 Stunden - Sie würden also nur eines davon benötigen, vorausgesetzt, Sie würden es jeden Tag aufladen. (Ich dachte an eine andere Option, bei der Sie beispielsweise 10 kleinere Batterien verwenden würden, eine für jeweils zwei Installationen, aber dann müssten Sie sich mit 10 Ladegeräten befassen, was keine gute Idee ist.)

Ich sollte hinzufügen, dass der Akku tagsüber aus anderen Quellen aufgeladen werden kann. Würde das Ihre Antwort dahingehend ändern, dass ich mit 6-V-Batterien mit niedrigeren Spezifikationen davonkommen und sie täglich aufladen kann.
Das ändert die Dinge erheblich – ich werde mir Schiffsbatterien mit geringerer Kapazität noch einmal ansehen und Sie entscheiden lassen, ob Sie sich mit Ladegeräten befassen möchten oder nicht.
Nur um den hocheffizienten Schaltregler zu verdeutlichen, ich habe zwei Möglichkeiten: 1) Geben Sie allen 20 Installationen jeweils einen eigenen Regler und führen Sie halb so viele Strom- / Erdungskabel von der Schiffsbatterie, die alle 12 V führen, oder 2) Verwenden Sie a Einzelregler und verlegen Sie dann die Drähte für 5 V und 12 V doppelt. Würde ein Abwärtswandler wie der LM2596 (12 V bis 5 V mit max. 3 A) funktionieren?
Ja, das würde funktionieren. Ich ging in die andere Richtung und wählte einen 15A, sodass Sie nur zwei benötigen würden, einen für jedes Paar 12-V-Batteriestränge. Siehe meine überarbeitete Antwort.