Использовать для новой системы аккумуляторы Li-ion мне больше не хотелось, т.к. в старом кольце они проявили себя не очень хорошо. Поскольку в процессе разряда у них постепенно снижается напряжение, это приводило к изменению свечения светодиодной ленты и появлялись какие-то противные зеленоватые оттенки, что очень раздражало. И решено было использовать аккумуляторы того же форм-фактора 18650, но на основе химии LiFePO4. Их особенность в том, что они до окончания разряда держат стабильное напряжение 3.2-3.3В, выдерживают большее количество циклов заряд-разряд, способны заряжаться большим током за 15 минут и неплохо себя чувствуют на морозе. Один лишь их недостаток - это меньшая емкость по сравнению с Li-ion.
Поскольку конструкция получалась неразборной, надо было решить вопрос как и от чего заряжать аккумуляторы. Самой первой "хотелкой" было сделать зарядку через порт Micro USB, это было бы самым универсальным решением, потому что позволяло бы заряжаться где угодно от любой смартфонной зарядки. Но все же идею пришлось отклонить, т.к. аккумуляторы соединены последовательно, и для их зарядки требуется напряжение 14.4В, в то время как порт USB может выдать только 5В и 2А тока. Это можно было бы решить с помощью повышающего преобразователя, но тогда процесс зарядки растянулся бы на несколько часов, поскольку сила тока снизилась бы многократно за счет повышения напряжения. Поэтому было принято решение заряжаться через стандартный DC-порт от блока питания старого ноутбука, который дает 19.5В и 4.5А, а дальше с помощью понижающего преобразователя получить нужное напряжение. Преобразователь нужен с режимом CC/CV, то есть поддерживающий стабильный ток и напряжение, именно такие требуются для зарядки аккумуляторов.
Дальше встал вопрос о выборе платы для заряда. Поскольку, она должна была находиться внутри трубы вместе с аккумуляторами, то и требования к габаритам были довольно строгие, не более 50-60мм в длину и 25мм в ширину (внутренний диаметр 32 металлопласта - 26мм). Плюс к этому, плата должна была обеспечивать балансировку батареи, чтобы исключить ситуацию, когда один аккумулятор уже перезаряжен, а другой еще не до конца зарядился. В итоге была приобретена вот такая плата:
Она оказалась даже меньшего размера, чем я предполагал. Из особенностей - у нее есть функция балансировки в процессе заряда, то есть когда один аккумулятор из батареи полностью заряжен, она переводит нагрузку с него на отдельный резистор, в то время как остальные продолжают заряжаться. Плюс в процессе разряда она так же отслеживает состояние каждой ячейки, и если какой-то из аккумуляторов подошел к критическому уровню, чтобы избежать переразряда и его повреждения плата отключается и разрывает цепь питания, а включить ее обратно можно только лишь подав напряжение 14.4В на зарядный порт (хотя на практике показало, что включается и от 12В, после чего еще пару минут можно поработать). Вместе с платой у того же продавца был куплен еще и контрольный тестер для индикации остатка заряда. Они выпускаются для различных по числу ячеек батарей, так что нужно выбирать именно свой.
По поводу ленты, для первого кольца я покупал ее можно сказать наобум, просто выбрал 12В, дневной белый свет, 8.5Вт и 120 диодов на метр. На деле она оказалась слишком яркой и холоднее, чем мне было нужно. Поэтому вторую выбрал более теплую (4000К), 4.8Вт/м, 60LED, CRI=98. Сперва думал ставить ее одну, но уже в процессе сборки пришла мысль, что почему бы и не поставить обе, с раздельным отключением.
Под спойлером список компонентов и затрат:
26мм труба покупалась для изготовления стыков и ручки. По расчетам, ее внешний диаметр должен был соответствовать внутреннему диаметру 32мм трубы. Но на практике оказалось все не так просто, она категорически оказывалась туда вставляться, поэтому приходилось пользоваться калибратором, снимать фаски, и периодически где-то что-то подтачивать.
Сборка конструкции представлялась по следующей схеме:
Такое подключение тестера позволяло бы в случае отключения платы определить произошло это из-за низкого заряда, или же по каким-то другим причинам (вдруг, замыкание или выход из строя одной из ячеек). Ну и как уже выше говорил, в процессе сборки схема немного изменилась, добавился выход с отдельным выключателем на вторую ленту, и пришлось отказаться от контроллера управления. Во-первых, он до сих пор еще не добрался ко мне из Китая, и нет желания тормозить из-за него одного весь процесс. Во-вторых, у меня на первом кольце был аналогичный, только без радиопульта, и при снижении яркости из-за ШИМ получалось незаметное глазу, но ощутимое для камеры мерцание. А в третьих, я до конца не был уверен в том, что он вообще будет работать, поскольку металлопластиковая труба содержит в себе алюминиевый слой, который может являться экраном и блокировать радиосигнал. Из минусов, чего я сразу не учел, и обнаружилось после - из-за того, что заряд и нагрузка у платы выполнены на одних и тех же контактах, на порте для зарядки все время присутствует напряжение, и при попадании воды (например, в дождь) это может привести к замыканию. Возможно, стоило бы поставить между портом и платой какой-то диод. Но по счастливой случайности я как раз заказал порт с герметичной резиновой заглушкой, поэтому проблема практически не актуальна.
Сборку начинал с изготовления батареи, последовательно спаивая между собой аккумуляторы, и припаивая между ними провода для балансировки. Получилась вот такая "колбаса"
Затем к крайним аккумуляторам надо припаять еще два провода, это будет выход на индикатор, ну и все это дело затягивается в термоусадку, получается примерно вот так
Саму трубу прежде всего нужно согнуть в кольцо, то есть придать готовую форму, а затем уже резать на куски, запихивая в каждый из них свои потроха. Скрепляется это все трубой меньшего диаметра, а для надежности сверлил дырки и скреплял заклепками. Только очень желательно сначала все соединить, отмерить, просверлить и снова разобрать, а только потом уже вставлять "начинку", собирать обратно и ставить заклепки, иначе есть большая вероятность повредить внутренности сверлом. В одном месте я немного просчитался, и под плату зарядки не осталось места. Пришлось делать пропилы во внутренней соединительной трубе и вставлять ее туда. Но зато решился вопрос как ее закрепить чтобы не болталась внутри, т.к. термоклей (как и любой другой) на полиэтилене держится очень плохо.
Здесь как раз это место крепления платы, плюс установлен порт для зарядки. Труба так выглядит, потому что я ее обрабатывал грубой наждачкой, под будущую покраску. Снова забегая вперед, зря я это сделал, потому что рассчитывал, что слой жидкой резины будет цепляться за шероховатость и скроет все недостатки... Но оказалось, что отчетливо видно каждую неровность и каждую царапину.
Перед установкой тестера подключил и проверил его работоспособность. Принцип работы элементарный, жмем кнопку тест - загорается индикация. Крайний левый - красного цвета, включается при напряжении ниже нормы, то есть аккумуляторы разряжены. В моем экземпляре оказался небольшой брак, не горит средний светодиод. Так-то не проблема, но все равно немного досадно. Крепил тестер на кольцо с помощью холодной сварки, предварительно просверлив под местом его установки три дырки: через одну из них проходят провода, остальные для лучшего зацепа за поверхность. Держится в итоге намертво, не знаю какую силу надо прикладывать чтобы его оторвать.
Здесь индикатор уже на своем месте, красными стрелками отмечены два выключателя для лент, зеленой - вывод проводов для их подключения. На самом деле там два отверстия, под вторую ленту вывод немного ниже и его на фото не видно. Ну и вообще здесь уже практически все собрано, осталось только соединить провода и поставить заклепки. Тумблер хотелось бы расположить немного выше, но это было крайне сложно сделать, т.к. вставляется он изнутри трубы, и подлезть туда невозможно физически. Второй выключатель другой конструкции, и вставлялся снаружи, поэтому его получилось расположить более удобно.
Следующим шагом, после окончательного соединения деталей, было промазать все стыки и щели той же самой холодной сваркой, а когда застынет - выровнять наждачкой. В этом процессе я особо не усердствовал, ибо как уже говорил выше, надеялся что резина все закроет. На самом деле такого не произошло, видно и шероховатости, и неровности, вплоть до отпечатков пальцев на эпоксидке. Но жидкая резина - это само по себе не слишком долговечное покрытие, так что через какое-то время оно облезет, и тогда уже сделаю более качественную подготовку под окрашивание, и может быть покрашу какой-то эмалью по пластику и покрою лаком.
А вот так идет процесс зарядки
Точнее, здесь он уже почти завершен. Во время основного этапа зажигаются зеленый (Charge) и красный (CC) светодиоды, и преобразователь показывает вольтаж и потребляемую силу тока (порядка 1,89А, для моих аккумуляторов такой ток вполне хорошо переносится). Затем, когда заряд практически завершен, светодиод переключается на синий (Charged), и зарядка еще около десяти минут "догоняется" слабым током. Весь процесс занимает около 45 минут, в зависимости от степени разряженности батарей. Заряда аккумуляторов хватает примерно на полтора часа непрерывной работы с одной лентой, чего для моих нужд вполне достаточно, тем более я работаю в режиме включил/выключил, и без надобности оно не светится. Если одновременно две ленты включать - тогда время работы, естественно, сократится. Ну и само собой, при работе в помещении можно подключиться к розетке и работать от любого блока питания на 12В.
Ну и немножко примеров того, что получается с этой штукой. Сразу скажу, я снимаю в ночных заведениях, поэтому от меня требуется немного "ядреная" обработка, иногда с пересветами и выкрученными цветами, так что критики в этом плане я не жду, данная тема не об этом. И оригиналы тоже крайне редко сохраняю, поэтому могу дать фото лишь ссылками с другого сайта.
