Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Akumulator 12V jako power bank do ładowania telefonów

05 Maj 2020 16:06 423 10
  • Poziom 17  
    Mam takie pytanie.
    W zeszłym roku byłem na festiwalu muzycznym z dziećmi i największy problem był z ładowaniem telefonów. Miałem dwa power banki ale szybko się wyczerpały.
    Pomyślałem więc czy nie można byłoby użyć akumulatora - mam kilka akumulatorów z UPS-ów.

    Jak sprawdzić (wyliczyć) ile orientacyjnie ładowań telefonów wyjdzie z akumulatora np. 12v5ah - do kompletu mam przetwornik 12V 15W ->2x 5V usb 3A

    Chodzi o naprawdę orientacyjne (lepiej zaniżone niż zawyżone) wyniki.

    Dziękuję za podpowiedź.
  • Poziom 39  
    Pojemność akumulatora 5000 (mAh) × Sprawność urządzeń (70%) ÷ Pojemność baterii telefonu (mAh)
  • Poziom 17  
    Różnica napięć 12V i 5V nie ma tutaj znaczenia?

    Czy nie będzie większej różnicy między normalnym powerbankiem, a ważącym kilka razy więcej akumulatorem?
  • Poziom 39  
    Akumulator żelowy ma nominalną pojemność przy podanym przez producenta prądzie obciążenia. Zwykle jest to pojemność podawana dla prądu 10 godzinnego, czyli w twoim przypadku:

    5Ah(amperogodzin):10h(godzin)= 0,5A
    moc jest iloczynem napięcia(U) i prądu(I), czyli

    P= U x I =12Vx0,5A= 6W -tyle teoretycznie można pobrać mocy z takiego 5Ah akumulatora,

    Sprawność przetwornicy n=85% ,czyli

    n x P= P(5V) 0,85 x 6W= 5,1W- teoretyczna moc oddawana po stronie 5V z przetwornicy

    czyli dopuszczalny prąd będzie miał wartość do 5,1W :5,0V= 1,02A ( oczywiście przez czas około 10 godzin przyjęty na wstępie )
    Czyli teoretycznie masz do dyspozycji źródło zasilania 5,0V/max. 1A przez 10 godzin,
    przeliczając to na moc mamy:5V x 1A= 5W
    i dalej przeliczając na Wh mamy :5Wx 10h= 50Wh( tu mamy celowe cofnięcie się do tyłu celowo wykonane dla pokazania wszystkich zależności i sposobów przeliczeń)

    Znając pojemność akumulatora urządzenia w Ah(mAh) i sprawność ładowania ( można też przyjąć nie lepszą niż 85%)możemy policzyć czas potrzebny do naładowania akumulatora urządzenia i w ten sposób uzyskać odpowiedź ile razy takie ładowanie będzie możliwe. Również z dużym przybliżeniem.

    Przykładowo:
    pojemność(1) akumulatora urządzenia 2000mAh( 2Ah):
    - 2Ah:1,0A= 2h
    uwzględniając sprawność 2h x 1,176= 2,352h, czyli teoretycznie przez 10h można naładować do 4 urządzeń.

    Jeżeli bateria ma podaną pojemność w Wh to operacja przeliczania wygląda prościej:

    przykładowa pojemność(2) podana 4,2Wh
    4,2Wh: 5,1W=0,823h
    i uwzględniając sprawność 0,823h x 1, 176= 0, 968h czyli teoretycznie dla tego przykładu baterii przez 10h można podładować 10 urządzeń.

    Gdzie błędy ogólne:
    - akumulator żelowy w zależności od stanu naładowania, czasu eksploatacji(ilości cykli ładowania) posiada różne napięcie i pojemność od tych przyjętych (12-14,4V, od 0,8-1C)
    - sprawność rzeczywista przetwornicy i ładowarek wewnętrznych urządzeń może być różna w zależności od typu, stanu naładowania akumulatora, prądu ładowania w danej chwili
    - dużym uproszczeniem jest przyjęcie sprawności ładowarki i przeliczania pojemności akumulatora wewnętrznego urządzenia przy przyjęciu napięcia 5,0V ( akumulatory jonowe mają zwykle mniejsze napięcie na celę 3,6V/4,2V)
    - nie uwzględnione są wszelkie straty na połączeniach przewodowych i stykach.
  • Poziom 10  
    Oczywiście że będzie duża różnica.
    Inaczej po co byłoby robić akumulatory na 12 czy 24 V, skoro by to nie miało znaczenia? Wystarczyłoby 1,5 V z paluszka, przecież napięcie niby nieważne........

    Parę wzorów z podstawówki :
    1)
    Moc przy zasilaniu prądem stałym
    P=U*I ; [W=V*A]
    Energia
    E= P*t ; [J=W*s]
    zakładając, że np. żarówka światła pozycyjnego pobiera z tego akumulatora 2 A przez minutę, zużyta zostanie ENERGIA
    w ilości
    E=U*I*t = 12*2*60 = 1440 J (dżuli)

    Załóżmy więc, że ładowarka telefonu pobiera również 2 A, ale pracuje przez minutę przy napięciu 5 V (sprawności przy porządnym układzie LDO sięgają spokojnie 93%, dla ułatwienia to pominę. Jeśli zaś ktoś użyłby układu LM7805, który zamienia nadmiar energii w ciepło, no to faktycznie, cały "nadmiar" energii by się ulotnił).
    Moderowany przez Marek_Skalski:

    Proszę nie wprowadzać w błąd.
    LDO w takim zastosowaniu zamieni w ciepło tyle samo energii co LM7805. LDo jest stabilizatorem liniowym, więc jakim cudem może mieć sprawność 93%?



    Proste wyliczenie :
    E=U*I*t = 5*2*60 = 600 J (dżuli). No i co teraz ?

    W obu przypadkach prąd o identycznej wartości 2 A płynął tyle samo czasu (minutę).
    Zużycie energii w pierwszym przypadku jest dokładnie o tyle wyższe, o ile wyższe jest napięcie na odbiorniku, bo to przecież iloczyn.
    Przecież ta "nadmiarowa" energia w przypadku przyzwoicie zaprojektowanej ładowarki nie przeszła w 7 wymiar......

    Inny przykład:
    Jeśli mamy transformator sieciowy, który pobiera z sieci 220 W, to po stronie pierwotnej mamy 220 V i 1 A.
    Ale jeśli on 10x obniża napięcie, to prąd po stronie wtórnej musi być 10x większy, bo to wynika z przekładni zwojowej transformatora.
    Tutaj również pomijam sprawności. Czyli jeśli po stronie pierwotnej pobierana jest moc 220 W, to po stronie wtórnej w idealnym przypadku również byłoby do dyspozycji 220 W, tylko przy 22 V i 10 A.

    Pojemności akumulatorów podaje się w Ah (amperogodzinach), ale tak naprawdę liczy się ENERGIA zmagazynowana w ogniwach, a ta jest wyrażana w J (dżulach).
    Jak ją obliczyć, podałem wyżej.
    Ale dla zabawy, policzmy ilość w 12 V akumulatorze o pojemności 90 Ah.
    E1=12*90*3600= 3888000 J.

    Policzmy także energię w baterii telefonicznej:
    E2=4,2*3*3600 = 45360 J (napięcie baterii * prąd który teoretycznie jest w stanie dać przez godzinę * ilość sekund w godzinie).

    Dla uproszczenia, pomijając sprawności :
    E1/E2 = 85,71

    Czyli 1 akumulatorem samochodowym teoretycznie można by naładować 85 baterii telefonicznych.
  • Poziom 27  
    Napięcie akumulatora 12V obniżone powinno być za pomocą przekształtnika impulsowego (przetwornica) zapewniającego dużą sprawność elektryczną w stosunku do układów liniowych.
    Telefon wystarczy podłączyć do dowolnego zasilacza 5V, a wbudowana w telefon ładowarka zadba o proces ładowania wewnętrznej baterii. To, czy zasilacz zewnętrzny jest zasilany z baterii o dowolnym napięciu, czy sieci energetycznej nie ma znaczenia. Powerbanki są bateriami akumulatorów z wbudowaną ładowarką i stabilizatorem napięcia wyjściowego.
  • Poziom 39  
    rider3 napisał:
    sprawności przy porządnym układzie LDO sięgają spokojnie 93%

    Dla jakich warunków pracy? I jakie LDO? Przy ładowaniu, przy zmiennych warunkach pracy?
    rider3 napisał:
    Pojemności akumulatorów podaje się w Ah (amperogodzinach), ale tak naprawdę liczy się ENERGIA zmagazynowana w ogniwach, a ta jest wyrażana w J (dżulach).
    Jak ją obliczyć, podałem wyżej.
    Ale dla zabawy, policzmy ilość w 12V akumulatorze o pojemności 90Ah.

    Tak tylko, że akumulator to niestałe źródło zasilania o stałych parametrach kolego, to ma może zastosowanie, ale w przypadku pojemności elektrochemicznych źródeł energii jednak dość dobrze i rzeczowo charakteryzującą jednostką jest pojemność dla określonych warunków pracy przez producenta (nawet podane są różne krzywe ładowania).
    To co kolega wyliczył to faktycznie całkowita, poprawna teoria dla zabawy lub raczej dla rozważań teoretycznych dla uczniów w zbiorze zadań do ćwiczenia przeliczania jednostek. Ma się to jak do napięcia nominalnego, prądu obciążenia i rezystancji wewnętrznej akumulatora parametrów charakterystycznych i rzeczywistych.

    W załączniku przykładowe karty produktów.
  • Poziom 10  
    rider3 napisał:
    sprawności przy porządnym układzie LDO sięgają spokojnie 93%

    Cytat:
    Dla jakich warunków pracy? I jakie LDO? Przy ładowaniu, przy zmiennych warunkach pracy?

    Dla optymalnych warunków pracy, rzecz jasna, dlatego napisałem "sięgają" a nie "wynoszą". LDO od TI, nie mam czasu teraz szukać not katalogowych.
    Cytat:

    Tak tylko, że akumulator to niestałe źródło zasilania o stałych parametrach kolego, to ma może zastosowanie, ale w przypadku pojemności elektrochemicznych źródeł energii jednak dość dobrze i rzeczowo charakteryzującą jednostką jest pojemność dla określonych warunków pracy przez producenta (nawet podane są różne krzywe ładowania).

    Oczywiście , że krzywe ładowania/rozładowania są różne dla różnych prądów, ilość energii którą da się pobrać zarówno z akumulatora kwasowo-ołowiowego jak i litowo-jonowego czy też Ni-Mh jest zawsze tym większa, im niższy jest prąd rozładowania i dłuższy czas jego poboru.
    Na marginesie dodam, że akurat przy poborze tak niewielkiego prądu jak np 1A, można założyć, że odda on energię bliską tej którą wyliczyłem, abstrahując już od napięcia na początku i na końcu procesu.

    Cytat:

    To co kolega wyliczył to faktycznie całkowita, poprawna teoria dla zabawy lub raczej dla rozważań teoretycznych dla uczniów w zbiorze zadań do ćwiczenia przeliczania jednostek.


    Post autora wątku analizowany pod kątem merytorycznym pozwala sądzić, że nawet takie proste wyliczenia są dla niego tajemnicze, ale też nie każdy przecież musi znać się na wszystkim, a po to jest forum by pytać nawet o proste rzeczy.
    Dlatego też nie wdawałem się w głębsze dywagacje, bo to nie miało sensu.

    <ciach>

    Cytat:

    Ma się to jak do napięcia nominalnego, prądu obciążenia i rezystancji wewnętrznej akumulatora parametrów charakterystycznych i rzeczywistych.


    Tu się nie zgodzę, to nieprawda, że ma się to nijak do faktycznych parametrów. Otóż ma się dość dobrze, ponieważ każdy z producentów akumulatorów podaje pojemność w ustandaryzowany sposób, mimo że w laboratorium można byłoby uzyskać 5 różnych wyników pomiarów ilości energii zmagazynowanej w 1 i tej samej do pełna naładowanej baterii, dla 5 różnych prądów rozładowania.
    Są do tego odpowiednie normy.Jednak po to, żeby pojemność akumulatora była miarodajna nawet dla kompletnych laików, podaje się jedną wartość liczbową, zaś dla dociekliwych są właśnie noty katalogowe.

    Moderowany przez Marek_Skalski:

    Mało nas interesuje samochód Kolegi. Proszę się trzymać tematu i odpowiedzieć na pytanie: W jaki sposób LDO uzyska sprawność 93% w przypadku ładowania akumulatora w telefonie komórkowym z akumulatora żelowego o napięciu nominalnym 12 V i pojemności 5 Ah? Tak jak pyta Autor tematu.
    Śmiem twierdzić, że to jest niemożliwe i proszę przestać wprowadzać w błąd.

    3.1.11. Nie wysyłaj wiadomości, które nic nie wnoszą do dyskusji. Wprowadzają w błąd, są niebezpieczne czy nie rozwiązują problemu użytkownika.

  • Poziom 39  
    rider3 napisał:
    Tu się nie zgodzę, to nieprawda, że ma się to nijak do faktycznych parametrów.
    Każdy producent podaje pojemność akumulatora dla określonego prądu rozładowania ( zwykle 10 godzinnego lub 20godzinnego) w określonych warunkach otoczenia. Gdzie to jest w twoich teoretycznych obliczeniach?A przecież ponoć wiesz o:
    rider3 napisał:
    o rosnącej impedancji wewnętrznej wraz ze :
    - spadkiem temperatury otoczenia,
    - wiekiem baterii,
    - wreszcie ze stanem rozładowania, oraz o innych parametrach, które autorowi wątku nic nie powiedzą.

    A co wiesz o pojemności akumulatora?
    Zajrzałeś do kart katalogowych? Nie. Gdybasz o jakiś set amperogodzinnych akumulatorach samochodowych do ciężkiego rozruchu, a w temacie wyraźnie jest określony typ akumulatora 12V/5Ah i wyraźnie określony typ odbiornika( podane nawet parametry charakterystyczne
    kwarki napisał:
    12V 15W ->2x 5V usb 3A
    ).
    Trzymajmy się tematu.
  • Poziom 17  
    Kiedyś byłem dobry z fizyki (nawet zacząłem studia na wydziale fizyki) poźniej zająłem się komputerami i tych wzorów nie używałem od czasów szkolnych. Dobrze było sobie tą wiedzę przypomnieć i poćwiczyć obliczanie.

    Dziękuję za wszystkie odpowiedzi.

    Wychodzi na to że najlepszym rozwiązaniem byłby akumulator samochodowy - skoro na festiwal pojechałbym samochodem to nie byłoby problemem wrzucić dodatkowy akumulator do bagażnika. Na festiwalach stacje łądujące liczą 5-10zł za ładowanie telefonu a przy czterech sztukach ( z czego dwa telefony dzieci z włączonym GPSem przez cały czas) przez kilka dni to się zrobi mały majątek, który lepiej wydać na lody...
  • Poziom 10  
    To ostatni mój post w tym temacie, m.in. dlatego że autor wątku już zdecydował o rozwiązaniu swojego problemu.
    Do Marek_Skalski :
    1)Dziękuję za zwrócenie uwagi, w pośpiechu pomyliłem architekturę układów, chodziło mi o przetwornice step-down.
    Macie rację.
    Żeby nie być gołosłownym, proszę sobie zajrzeć do noty katalogowej układu TI TPS561201
    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps561208.pdf?ts=1588785942037 , zaraz na 2 stronie jest wykres, wskazujący, że dla napięcia wyjściowego równego 5 V i prądów w zakresie 65...1000 mA, układ ten spokojnie uzyskuje sprawności powyżej 90%.
    Najwyższą uzyskuje właśnie dla wartości 1 A, wykres jest co prawda mały, ale uważam, że jest to właśnie wspomniane 93% .

    Moderowany przez Marek_Skalski:

    Dziękuję za wyjaśnienie, teraz wiemy skąd te liczby.
    Pomyłka, rzecz ludzka. :)
    Pozwoliłem sobie jeszcze raz uporządkować temat i dziękuję wszystkim za udział w dyskusji.