Два эксперимента по питанию АСЕ 250 от одной батарейки типа 18650
Написал «батарейка», потому что это привычно глазу, есс-но имея в виду аккумулятор.
Обратил внимание на аккумуляторы огромной емкости в 10 А/ч и купил 6 шт. от двух продавцов с Алиэкспресс.
Хотел с размаху подзарядить, а горит зеленый, тогда замерил напряжение под нагрузкой 10 Ом: один акк. показал 3,75 В, а второй — 3,85 В — т.е. заряда по дороге не растеряли. Из надписей на корпусе следует, что все защиты включены (short circut, over charge and discharge protection), короче — приличные аккумуляторы! Аккумуляторы обошлись менее 100 руб. за штуку (доставка бесплатно).
Планов на них громадьё: один ставить на МД «Терминатор» (он питается от 9 В, попробую разогнать напряжение при помощи повысителя), второй ставить на Clon Pi-W, также разогнав питание до 12 В, третий использовать для питания МД Garrett АСЕ 250 — с этого и начнем.
Эксперимент будет иметь две ветви. Первая часть (или вар. №1) — работа напрямую, когда вместо четырех АА-батареек, предусмотренных по штатному питанию АСИ, мы будем ставить единственный аккумулятор типа 18650. Вторая часть эксперимента, или вар. №2 — это тоже замена штатного питания на единственный аккумулятор 18650, но уже совместно с различными «повышалками» напряжения. Также немножко расскажу о зарядках для таких аккумуляторов.
Итак, пробую прямое подключение аккумулятора к цепям питания АСЕ 250, превратив свою «асю» в боевой полевой стенд:
Это моя испытанная Garrett АСЕ 250, ей примерно 11 лет, на вид не обращайте внимания, скоро все уйдет под покраску. ( Здесь иллюстрация покраски другой моей «аськи», вынужденный эксперимент по понижению питания и немножко пляжного золота).
После установки аккумулятора, на табло высветился лишь один квадратик по питанию, но все функционирует хорошо. Приготовил DC-DC step up converter (лежит на клавиатуре), но тоже пока не ставил, зачем, если и так работает.
Потом на липучках приделал кожаный фартучек, который закроет все это безобразие и будет фиксировать аккумулятор в контейнере (контейнер сделан из картонки и усилен по краям эпоксидкой со стеклотканью — в простоте залог успеха, вообще-то кожа — это тоже бывший женский сапог с мусорки под домом).
Кожу отрезал с небольшим припуском, потому как рядом с контейнером: 1) возможно, поставлю «повышалку напряжения», 2) возможно, поставлю USB-зарядку этого акк., 3) возможно, поставлю тумблер «работа-зарядка» с одной или двумя группами контактов.
Вышел в поле на 3 часа и сразу почувствовал улучшение развесовки прибора: катушка «НЕЛ Торнадо» стала восприниматься как родная катушечка от АСЕ 350. (Нашел свинцовое пряслице античных времен, еще был цветной военный шмурдяк, и среди прочего — одна гильза от пушки ИЛ-2). Акк. работал прекрасно, но на будущее, выявил два недостатка: 1) когда неаккуратно кладешь МД на землю, то от сотрясения иногда на мгновение пропадал контакт от аккумулятора и приходилось перевключать «аську», 2) то что горит всего один квадратик по питанию — малоинформативно.
Поэтому решил все-таки поставить DC-DC step up converter и настроить выходное напряжение так, чтобы индикация на «аське» показала 3 квадратика по питанию (на х.х. поставил 5,06 В и как раз угадал) — почему 3, а не все 4 квадратика? — потому что в этом случае я смогу контролировать также поведение платы преобразователя питания — хорошо ли в ней работает стабилизатор выходного напряжения, плавает ли выходное напряжение от температуры? Что еще? — внедрил конденсатор 1800 мкФ х 6,3 В, припаяв параллельно клеммам контейнера — это предотвратит возможные подмаргивания питания при тряске прибора. Также поставил тумблер в разрыв плюсового провода до входа в плату «повышалки» напряжения — это для того, чтобы не вынимать всякий раз акк. после работы — щелкнул тумблером и отключил его от всей схемы.
После поля разогрел паяльник и по-быстрому сделал то, что видно на картинке: добавил плату DC-DC step up converter’a, конденсатор и тумблер. Всё на проводках (кожа укроет и соберет схему), тумблер укреплен на стенке контейнера при помощи термоклея.
Наутро уже снова был в поле. Увы — брал с собой 2 аккумулятора и каждый выдержал всего по часу эксплуатации, так что «дохаживать» до заката поискового дня пришлось с комплектом АА-аккумуляторов (хорошо, что брал их с собой и хорошо, что «ася» стала бинарной).
Кратко выводы такие: работать оно может, удобства очевидны (отличная развесовка — одно из них), «повышалка напряжения» работает адекватно и лишнего аккумуляторы не разряжает.
Почему так мало проработали аккумуляторы? После поля проверил заряд: под нагрузкой в 10 Ом оба показали 3,7 В — это нижний предел работоспособности, просто я немножко поспешил, поставив их незаряженными: как с почты получил, так и поставил, даже предварительно не померив.
В поле было так: укладываю аккумулятор в контейнер и закрываю кожаным фартучком (вы видели — он на липучках) весь низ подлокотника, щелкаю тумблером и тем самым включаю в работу «повышалку напряжения», затем нажимаю кнопочку «пуск на «аське» и на табло вижу 3 квадратика по питанию — т.е. все нормально. Затем хожу-брожу (никакого влияния на работу «аськи» со стороны DC-DC step up converter’a не отмечено) и вдруг слышу резкое падение громкости динамика — смотрю на шкалу — вот-те-раз: уже горит только последний нижний квадратик… Чтобы не допустить возможного глубокого и необратимого разряда аккумулятора, тут же выключаю АСЕ 250 и доптумблер (я о нем писал, он виден на торце МД под кожанкой, рядом с регулятором громкости) и бреду к машине для замены. Спустя 1 час, «один в один», все повторяется со вторым аккумулятором. Пришлось, как я писал выше, перейти на питание от обычных четырех АА-аккумуляторов, чтобы с друзьями продолжить поиск (находочек не было — немного небольших железяк, пара комплектных патронов от винтовки Маузера — всё оставил рядом с закопанными ямками).
Вид на Керченский пролив со стороны с. Заветное. Поле регулярно распахивается, так что нарушений культурного слоя с моей стороны — никаких. Место заслуженно носит название «Пески» и является спасением для скучающих поисковиков в слякотную погоду — неудивительно, что я ничего не нашел…
Интересно, что «аська» + НЕЛ Торнадо, даже на максимальной чуйке, вела себя очень стабильно: давайте вспомним, что при обычном питании мы имеем 4 пары подпружиненных контактов на батарейках и еще два контакта — на переходе в блок, цепь последовательная и любое «подмаргивание» контакта, влияет на стабильность поведения МД. Эти цепи старого питания я не трогал, просто в обход задействовал пару контактов в самодельном контейнере (и к ним в параллель припаян конденсатор на 1800 мкФ), а остальные добавленные проводники — надежные, паяные.
Те два — все еще заряжаются и горит красный, хм… это спустя 4 часа, так что все не так уж плохо — они действительно были без заряда. Да, температура сегодня была +1, а на холоде аккумуляторы работают хуже (в электромобилях зимой специально подогревают батареи аккумуляторов).
В обед следующего дня выбрался в поля.
Отчитываюсь: китайский акк. 18650 легко выдержал 4 часа совместной работы с платой китайского же DC-DC step up преобразователя: как вышел на поле с тремя квадратиками по питанию, так и не дрогнуло ничего; «ася» вела себя лучше некуда и нашла несколько монет. Температура +1ºС. МД не выключал ни разу.
С утра у меня оказались в активе всего 3 аккумулятора 18650, со вчерашнего вечера они заряжались двумя разными зарядными устройствами до появления зеленого огонька. Замер под нагрузкой 10 Ом показал небольшой разброс напряжений (у всех больше 4,0 В, но меньше 4,1 В). Пронумеровал эти аккумуляторы, поставил один в «аську», два других взял про запас и в 13:20 выехал в поле.
Несколько свежих кадриков. 
На левом снимке виден обломанный лемех плуга, который я копанул еще в первую поездку, когда напрямую запитал «асю» — т.е. поле распахивалось тракторами и культурного слоя на нем, как такового, нет.
Через полчаса после находки «рискупорида», я уже ехал на маршрутке домой, так что это последний кадрик, сделанный на природе — обратите внимание на 3 квадратика по питанию. Дома аккумулятор не вынимаю — на завтра намерен снова выехать на поле и продолжить набирать статистику…
Как по мне — то проект успешный (мне и достигнутых 4 часов, при нулевой забортной температуре — «за глаза»), теперь буду делать красиво на обеих своих АСЕ 250. Следующим шагом станет проба замены питания для своих «Терминатора» и Clone Pi-W (на каждом аппарате — от одного акк. 18650). Жду еще нескольких DC-DC преобразователей из Китая. Ну а квинтэссенцией была бы установка на «асю» еще одного DC-DC step up преобразователя (при одном акк.) для получения большого напряжения и для последующего питания вынесенного автогенератора на основе усилителя D-класса. Резонансную частоту понижу до 3 кГц.
Вот схема защиты от переполюсовки аккумулятора:
Это известная схемка, скопировал из Сети, потом перерисую на росс. стандарт. Берете транзистор (можно от б/у материнской платы компьютера) и без всякой обвязки ставите последовательно с аккумулятором, при подаче неправильной полярности полевой транзистор блокирует прохождение тока на МД, тумблер ставить не обязательно (и у меня его нет). Транзистор в таком включении лучше любого диода, потому что в открытом состоянии на нём падает 1 мВ напряжения.
Нашел б/у MOSFET транзисторы и провел эксперименты, вот фотографии:
На верхнем снимке взят транзистор с N-каналом (т.е. такой, какой нарисован на листке), он показал 1,2 мВ падения напряжения в прямом направлении, а вот транзистор меньшего размера оказался другой проводимости и на нем падало 9 мВ, поэтому я предпочел больший. Обе схемы прекрасно работали при переворачивании зеленого и прозрачного проводков (они шли на лабораторный БП, с кот. бралось 4 В) и то давали ток на нагрузочный резистор, то отсекали его — т.е. защитную функцию эти ключи выполняли.
Попробуем выложить и дать критику опробованным схемам питания МД от единственного аккумулятора 18650. Понимаю, что это вековечная мечта поисковика — иметь надежное и недорогое питание своего дружка. Само по себе применение единственного аккумулятора — это уже выигрыш в весе. Один в МД, один в кармане и смело гуляй. Второе — это размещение аккумулятора в корме аппарата. Так, последние дни я ходил с «рулём» «НЕЛ Атака» и… небывальщина: смог выдерживать весь поисковый день (а когда переходил на штатную 9х12″, то она воспринималась как родная малышка 6,5х9″). Третье — очень важно, что мы не переделываем питание, а лишь добавляем возможность: всегда можно вернуться на старое питание от АА-батареек.
Теперь к схемам.
До последнего времени у меня работала верхняя схема по вар. №1, но сейчас стоит та, что с транзистором — т.е. это вар. №1 с защитой от переполюсовки. Транзистор MOSFET (SMD транзистор 07N03L в корпусе ТО-252) взят с сильно б/у материнской платы. На транзисторе падает всего 0,9 мВ (это в 200 раз меньше, чем у диода Шоттки), прилагаю кадрик с монтажом защиты:
Здесь представлен вар. №2.
Тумблер — это как «выключатель массы» на автомобиле и нужен обязательно, иначе «повышалка» будет молотить в дороге и дома вхолостую. Конденсатор 68 мкФ на 15 В — это старый танталовый советский конденсатор, он тоже должен стоять, поскольку срезает иголочки импульсов от «повышалки», которая по-сути, является высокочастотным генератором. Емкости могут иметь разброс хоть 200% — не принципиально.
Далее, если есть USB-зарядка, то можно сделать носимый вариант:
По одной из таких схем следует дорабатывать питание МД, если в один бокс уходит USB-зарядка, сам аккумулятор и «повышалка». Для умельцев, слева показана схема со сдвоенным тумблером «либо зарядка — либо работа» (сейчас включена зарядка аккумулятора). Однако сделать разрыв на плате для того, чтобы вывести конец от входа USB до тумблера — затруднительно. Поэтому можно пользоваться и правой схемой, в кот. стоит одинарный тумблер (меня попросили переделать питание «Фишера F-75» — как раз будет стоять упрощенная правая схема, см. ниже). Напомню, что если внедряете на Garrett АСЕ 150 — то настраивайте выход на верхний предел питания этого МД — где-то 7,2 В, может быть даже 7,5 В — отпишитесь, буду благодарен.
По «Фишеру»: сказано — сделано: 
Быстро спаял стенд, выставил под нагрузкой 47 Ом (МЛТ-0,5-47 — это самая левая деталька на снимке, потом есс-но отпаяю) 5,55 В (так уж вышло) и проверил ее от «USB-зарядки». Строго замерил ток, который поступает от аккумулятора назад на плату зарядного устройства, когда выдернут питающий USB-кабель — оказались исчезающие малые 9 мкА, т.е. акк. можно не вынимать из контейнера месяцами (а также смело использовать паяемые аккумуляторы с разборок ноутбуков и пр.).
Добавлю информацию по контейнеру и клеммам. В качестве токосъемной пружинки использован кубик поролона, клеммы выглядят одинаково — это квадратики из фольгированного стеклотекстолита в серединке которых находится капля припоя, оформленная в виде выпуклой линзочки диаметром примерно 8 мм. Собственно, вот: 
Такое решение клемм не случайно и обусловлено «эффектом рычага» в электричестве, который просматривается в задачке о емкости акк. (так, на вход питания АСИ идет 180 мА, а с аккумулятора снимается 310 мА). Если придется питать импульсник Clone Pi-W напряжением 12 В и током примерно 200 мА (когда буду сам делать — уточнюсь), то при напряжении акк. 4 В потребуется отдача в 600 мА, а тогда слабенькие по току стальные пружинки, которые обычно ставят в качестве токосъемников, не подойдут. (Контейнер аккумулятора будет усилен эпоксидкой со стеклотканью, но это сделает уже хозяин «Фишера», он же сделает окошечко в боксе, чтобы можно было видеть ход зарядки).
В заключение дам снимок использованного оборудования:
По центру вверху — картонная развертка и коробочка/контейнер под аккумулятор. Пинпойнтер-морковка неплох, чуйка на пятак СССР — 5 см., но, по сравнению с брэндами, чуток запаздывает в быстродействии, зато и стоит в 6 раз дешевле (чуть больше 1000 руб.), звук, вибра, подсветка цели — всё есть (динамик заклеил изолентой, чтобы защитить от пыли, пин чумазый, потому что ношу его в сумке для находок). На нем лежит подзаряжаемая КРОНА — зарядил 2 недели назад и пока не села, хотя хожу по полям много. Про две черных сетевых зарядки ничего плохого сказать не могу: в обеих, вместе с появлением зеленого огонька, срабатывает отсечка по току заряда (2-местную располовинил из интереса — там нехилая такая схема, на основе импульсного БП). Про аккумуляторы, преобразователи питания и USB-зарядки не пишу, поскольку про них, собственно — основной текст. Правые верхние фиолетовые аккумуляторы — с разборки ноутбука, они попали в кадр просто потому что к одному из них была припаяна USB-зарядка, в экспериментах не участвовали еще и потому что у них нет плюсовой «пимпки». Мышка вроде красивенькая, но «не очень», игроманам не подойдет и, видимо, требует коврика. Слева лежит сломанная пополам бляха с орлом (как-то вкралась в кадр, сегодня поднял, а сломал уже дома, тока дыхнул, а она взяла и сломалась).
Выше обещал показать очищенными «пегасика» и «грифончика», снял под светом настольной лампы:
Монету «сатир-грифон-осетр» (Анохин В.А. №111) неспешно чищу уже полмесяца, на ней, как видите, отличная, и поэтому не очень крепкая малахитовая патина, и я осторожничаю. Выше лежит «пегасик» с черной «стеклянной» патиной — с ними работать гораздо проще.
Спрашивайте-пишите, буду рад ответить и молодцы, кто прочитал всё. Наработка данного материала заняла месяц.
Делюсь информацией по переделке питания «Фишера».
Обе крышечки, старая и новая, были перед фотографированием сняты.
Хозяин Фишера F-75 доволен, а это главное, подарил ему еще один желтенький аккумулятор, хотя, поскольку «зарядка» встроена рядом с остальной схемой, достаточно и одного аккумулятора 18650.
Источник