С момента последней публикации по «монитору воздуха» прошло уже больше года.
Заключение предпоследней статьи было такое:
«На сегодня вся схемотехника полностью обкатана, работает идеально. Весь функционал работает как положено. Сохранение данных на SD карту пока не сделано — до прихода вентиляторов с Али времени вагон. Сделаю. На этом всё.»
С вентиляторами я действительно разобрался — удалось из семи штук выбрать не шумный и более или менее сносно работающий с ШИМ. Во время длительного тестирования сохранение данных на SD карту было решено не делать. За больше чем год использования устройства ни разу не возникло потребности смотреть логи. Программную часть довел до идеала, насколько это вообще возможно. За год удалось найти несколько шероховатостей, которые успешно поправил.
Устройство по-прежнему живет в виде макета.
И не так давно я ни разу не пожалел, что не сделал корпус.
Поскольку «Монитор воздуха» живет на моём рабочем столе, то я периодически тестирую всякие функции, в том числе и работу от аккумулятора. В какой-то момент я стал замечать, что время работы устройства драматически сократилось. Если в начале прибор работал от аккумулятора около суток, то в последнем тесте отработал едва ли 6 часов. Решил я заглянуть что же там такое. И увидел вот это:
Аккумуляторы «забеременели»!!!
Устройство питается от одной банки LiPo через повышающий преобразователь. Два аккумулятора ёмкостью 5000 мАч включены параллельно. Аккумуляторы Robiton. Покупал по моему в Чип и Дип. Изначально на тестах они выдавали свои честные 5 Ач. Но по прошествии года вздулись и потеряли 2/3 своей ёмкости. Аккумуляторы с защитой. Защита отключает банки при превышении напряжения 4.3В, превышении тока 10А или при понижении напряжения ниже 2.5В. Все эти данные получены опытным путём. На своей практике я знаю, что LiPo аккумуляторы просто так не вздуваются. Обычно такое происходит в случае, когда их часто гоняют на запредельных режимах, или производитель слукавил и промаркировал слаботочные аккумуляторы, которым показан разряд 0.2С, как сильноточные. Лукавство встречается довольно часто.
В спецификации на аккумулятор Robiton LP-5000-115181 указан ток разряда 2С — т.е 10А. Допустимый ток заряда 1А, ток быстрого заряда 5А. У меня для зарядки используется модуль TP4056, который даёт максимальный ток заряда 1А. По спецификации датчиков, установленных в «Мониторе воздуха» тоже не должно быть никаких превышений разрядных токов.
Однако! Датчик CO2 содержит в себе лампу накаливания, которая, по моему разумению может иметь большой стартовый ток, а следовательно давать «ударную» нагрузку на аккумулятор. Датчик пыли имеет на борту полупроводниковый лазер, который периодически включается, что тоже может давать импульс тока.
В общем копать решил в двух направлениях:
1. «Ударные» разрядные токи;
2. Длительный перезаряд аккумулятора модулем TP4056.
Начать решил с модуля TP4056. Измерил зарядный ток — он, как и положено, около 1А. Измерил ток после полного заряда батареи — около 20мкА. Напряжение после зарядки 4.16В.
С зарядом всё в норме, а батарейки вздулись. Будем копать дальше. Посмотрим что там с разрядом.
Средний разрядный ток в цепи батареи около 200ма, но интересовал меня не он. Надо посмотреть что у нас происходит в пиках. В прыжке так сказать. Измерил миллиомметром один из проводов аккумулятора — это будет своеобразный токовый шунт. Сопротивление шунта 65мОм. Прицепился осциллографом, поколупавшись час, увидел следующую картинку:
Форма импульса и амплитуда имели устойчивое повторение — значит точно не какая-то помеха.
Зная сопротивление «шунта» можем прикинуть ток в прыжке — 0.138 / 0.065 = 2.12А. Такой ток не должен убить аккумулятор за год! Тем более он такой всего каких-то 23нс (наносекунды).
По моему мнению проблема кроется в не совсем стандартном использовании модуля зарядки аккумулятора — TP4056. Дело в том, что у меня устройство постоянно подключено к внешнему источнику питания — обычная зарядка от смартфона. Модуль в связке с аккумулятором рассчитан немного на другой сценарий использования: зарядил батарею, отключил внешнее питание. Полностью снимать зарядное напряжение с аккумулятора модуль не умеет. Вот и получается, что аккумулятор постоянно находится на зарядке, хоть и током в 20мкА. Видимо года в таком режиме хватает, чтобы убить аккумулятор. Литий-полимерные аккумуляторы не любят перезаряд так же как и глубокий разряд и убиваются на раз. Собственно других более или менее адекватных версий у меня для вас нет.
Теперь для меня более актуальным стал вопрос: как решить данную проблему.
Пока вижу два варианта:
1. Попробовать подыскать модуль более подходящий для моей задачи, который умеет снимать зарядное напряжение с батареи. Я про такие не знаю, но возможно такие в природе есть. Если кто-то встречал подобное, то дайте ссылочку.
2. Попробовать с помощью какой-то логики отключать модуль от внешнего питания, когда батарея полностью заряжена. Правда в этом случае может получиться так, что простояв полгода при внешнем питании, аккумулятор существенно разрядится и в нужный момент у него уже не будет энергии.
В общем, пока не решу эту проблему устройство в корпус помещать смысла нет.
По традиции: Пусть ваши аккумуляторы служат долго и не вздуваются.