La forma más eficiente de alimentar tanto 12 V como 5 V con una batería

Estoy construyendo un proyecto de iluminación para Burning Man y tengo entradas de 12 V y entradas de 5 V que deben apagarse con baterías. Aquí están las cargas máximas:

  • ATmega328p - 25mA a 5V
  • LED direccionables: 100 mA a 5 V
  • LED ultrabrillante - 1.1A a 5V
  • Secuenciador EL/cables, 15 metros - 300mA a 12V

Parece una carga máxima de 1,5 A, aunque tendrá un promedio más cercano a ~ 500 mA en reposo. Los LED estarán tenues/apagados hasta que alguien se enganche con ellos.

¿Cuál sería la mejor manera de alimentar toda la configuración? Voy a tener 20 de estos, así que multiplique todo por 20, lo que puede cambiar la fuente de alimentación que uso. También tengo que ejecutar esto durante 7 noches (12 horas * 7 noches). Quiero evitar el uso de un generador debido a consideraciones de ruido.

¿Sería suficiente un par de baterías de coche? ¿Debería ejecutar los LED direccionables y ATmega en 4⨉AA individuales y el resto en un par de baterías de automóvil compartidas, o la conversión de 12 V a 5 V sería insignificante en comparación con los cables LED y EL ultrabrillantes?

Con los números que proporcionó, está hablando de una capacidad de 7 * 12 * .5 * 20 = 840 AH, 10 amperios continuos, sin recargar durante una semana. No va a suceder , a menos que esté dispuesto a tener un par de baterías enormes juntas que pesan 250 libras y cuestan cerca de $ 2000. Debe reducir sus expectativas en un factor de 5 o preferiblemente 10 (lo que resulta en 80AH, que es factible).
En realidad $ 2k y 250 libras suena bien. Tenemos un presupuesto de $10k, de los cuales $6-$8k son para electrónica. Y 250 libras es fácil, ya que se asentará en el suelo. Me doy cuenta de que ser una batería y no ser portátil en absoluto hace que sea un requisito extraño.
En caso de que desee ver el presupuesto, lo hice público y comentable en Google Docs/Sheets: docs.google.com/spreadsheets/d/…

Respuestas (1)

En primer lugar, no desea utilizar una batería de automóvil, ya que están diseñadas para proporcionar ráfagas breves de alta corriente ("amperios de arranque") y luego ser cargadas constantemente por un alternador. En su lugar, desea utilizar una batería marina de ciclo profundo , que está diseñada para cargarse con poca frecuencia y luego descargarse hasta aproximadamente el 25 % de su capacidad.

EDITAR: modifiqué el cálculo para que las baterías no se descarguen por debajo del 20% de su capacidad.

Necesita una capacidad de 7 * 12 * .5 * 20 = 840 AH. La primera batería que miré es una de 6v:

GPL-6CT : 300 AH 90 libras $380

Entregará 8 amperios durante 2205 minutos, por lo que podría entregar 10 amperios durante 29,4 horas; reducir la potencia en un 20% (ya que no desea drenarlo por completo) da 23,5 horas, un poco más de una cuarta parte de lo que se necesita. Entonces necesitarías ocho de estos ya que son 6v. Pondría dos de las baterías de 6v en serie y alimentaría una cuarta parte de su pantalla con eso.

El segundo es de 12v:

GPL-4DL : 210 AH 124 libras $550

Entregará 8 amperios durante 1375 minutos, por lo que podría entregar 10 amperios durante 18,3 horas; reducir la potencia en un 20% (ya que no desea drenarlo por completo) da 14,6 horas, una sexta parte de lo que se necesita. Así que también necesitarías seis de estos. Sin embargo, 20 instalaciones no se dividen entre 6 de manera uniforme, por lo que esta no es una buena opción a considerar.

Puede parecer tentador ejecutar sus 5v de la batería de 6v "inferior" en cada cadena usando un regulador LDO (caída baja), pero dado que la mayoría de sus amplificadores van al riel de 5v, esto no funcionará uso de la batería "superior". Así que use un regulador de conmutación de alta eficiencia (como el PYB30-Q24-S5-U ) para bajar los 12v a 5v @ 6A. Usaría cuatro de estos, uno para cada juego de baterías de la serie 6v.

Los cálculos y recomendaciones anteriores suponen que no cargará las baterías durante los siete días. Si tiene acceso a un cargador, los requisitos de AH se reducen en un factor de siete: 12 * 0,5 * 20 = 120 AH. Esto se puede manejar fácilmente con esta batería de 12v:

GPL-4DL 210 AH 124 libras $550

Entregará 8 amperios durante 1375 minutos, por lo que podría entregar 10 amperios durante 18,3 horas; la reducción de potencia en un 20% (ya que no desea drenarlo por completo) da 14,66 horas, por lo que solo necesitaría uno de estos, suponiendo que lo cargue todos los días. (Pensé en otra opción en la que usaría, por ejemplo, 10 baterías más pequeñas, una para cada dos instalaciones, pero luego tendría que lidiar con 10 cargadores, lo cual no es una buena idea).

Debo agregar que la batería se puede cargar durante el día desde otras fuentes. ¿Cambiaría eso su respuesta, en el sentido de que puedo salirme con la mía con baterías de 6V de menor especificación y recargarlas diariamente?
Eso cambia las cosas considerablemente. Echaré otro vistazo a las baterías marinas de menor capacidad y dejaré que decidas si quieres usar cargadores o no.
Solo para aclarar sobre el regulador de conmutación de alta eficiencia, tengo dos opciones: 1) darle a las 20 instalaciones, cada una, su propio regulador y pasar la mitad de los cables de alimentación/tierra de la batería marina, todos con 12 V, o 2) usar un un solo regulador y luego doble los cables para 5V y 12V. ¿Funcionaría un convertidor reductor como el LM2596 (12V a 5V con 3A máx.)?
Sí, eso funcionaría. Fui por el otro lado y elegí uno de 15A, por lo que solo necesitarías dos, uno para cada par de cadenas de baterías de 12v. Ver mi respuesta revisada.