Akumulator li-ion w nadajniku

ZAGADNIENIE:

Nadajniki firmy Graupner z serii MC (od MC-10 do MC-24) standardowo są zasilane akumulatorem niklowym (Ni-cd lub Ni-MH) o napięciu nominalnym 9,6V, złożonym z ośmiu ogniw w rozmiarze SC (SubC, wymiary około: 23x42mm).
Akumulatory Ni-cd i Ni-MH charakteryzują się z zjawiskiem samorozładowywania (nieużywany pakiet po pewnym czasie sam się rozładuje) oraz tzw. efektem pamięciowym, ponadto mają mniejszą gęstość energii (są cięższe) od akumulatorów litowych (li-ion, li-pol, li-fe).

Oryginalny pakiet Ni-MH z mojego nadajnika (Graupner MC-22S) po kilku latach użytkowania miał pojemność ok. 2700mAh, wystarczało to na ok. 8 godzin używania nadajnika. Czas lotów był wystarczający, jednak ze względu na komfort (zmiejszenie masy nadajnika, efekt samorozładowywania) zdecydowałem się na jego wymianę.

AKUMULATOR NI-MH

Zanim opiszę wybór zamiennika dla oryginalnego pakietu, przedstawię parę informacji o akumulatorach Ni-Cd i Ni-MH.
Napięcie nominalne ogniwa Ni-XX, to 1,2V, przy małych prądach ładowania najwyższe napięcie po naładowaniu może wynosić 1,5V a napięcie zupełnie rozładowanego ogniwa to 0,9-1,1V. Uwaga: Ładowania akumulatorów jest przerywane gdy wykryty zostanie spadek napięcie (tzw. Delta Peak), a nie napięcia progowe jak w przypadku ogniw litowych.
Alarm ostrzegający o niskim poziomie akumulatora w nadajniku włącza się przy napięciu ok. 9,6V.
Producent w instrukcji nadajnika Graupner MC-22S podaje dopuszczalne napięcia akumulatora zasilającego wynoszące: 9,6-12V

WYBÓR AKUMULATORA

Nowy akumulator do nadajnika musiał spełniać kilka warunków:
  - Mieścić się w oryginalnej obudowie nadajnika
  - Bezpieczny w użytkowaniu
  - Napięcie pakietu odpowiednie dla elektroniki nadajnika
  - Pojemność akumulatora miał być podobna do oryginalnej
  - Niska masa, brak efektu samorozładowywania
  - Rozsądna cena

Powyższe warunki zawęziły krąg poszukiwań do akumulatorów li-ion, li-pol, li-Fe.

Ze względu na bezpieczeństwo użytkowania najlepszym wyborem byłyby ogniwa li-Fe, które są bardzo stabilne. Nie spotkałem się jeszcze z przypadkiem zapłonu takiego akumulatora, jednak ich wymiary i masa spowodowała, że odrzuciłem tę możliwość.

Drugim typem akumulatorów były akumulatory typu li-pol, używałem ich do zasilania swojego poprzedniego nadajnika (Graupner MC-16/20). Początkowo stosowałem akumulator li-pol 3S (napięcie nominalne 11,1V) z dolutowanymi dwoma diodami prostowniczymi między akumulatorem a nadajnikiem (chociaż znajomy elektronik mówił, że podwyższone do 12,6V napięcie nie powinno wpływać na pracę nadajnika). Diody obniżały napięcie akumulatora ok. 1,2V, czyli alarm w nadajniku włączał się wtedy gdy akumulator miał około 10,8V - akceptowalna wartość. Pewnego razu przez nieuwagę zostawiłem włączony nadajnik, dopiero na lotnisku zorientowałem się, że napięcia akumulatora wynosi okrągłe zero. Ratując się z opresji, włożyłem do nadajnika standardowy akumulator li-pol 3S - w takiej konfiguracji działał ponad rok i mogę potwierdzić, że z nadajnikiem nic się nie wydarzyło.

Trzeci typ akumulatorów, to li-ion, jest to technologia starsza od poprzednio opisywanych. W zamian dostajemy bardziej przewidywalne akumulatory, nie wymagające takiej uwagi przy ładowaniu (balansowanie akumulatora nie jest konieczne przy każdym ładowaniu) i lepiej znoszące głębokie rozładowanie.

Zdecydowałem się na wykonanie pakietu z 3 ogniw li-ion w rozmiarze 18650. Szukałem ogniw z przygrzany blaszkami (aby łatwiej było je połączyć w pakiet w domowych warunkach), zdecydowałem się na ogniwa firmy Samsung (INR18650-29E) o napięciu nominalnym 3.65V, pojemności 2850mAh (przy rozładowaniu z 4,2V do 2,5V prądem 0,57A) i masie 48g. Czyli po wymianie akumulatora oszczędzamy ponad 300g na masie nadajnika!

ŁĄCZENIE W PAKIET

Blaszki przy ogniwach ułatwiają lutowanie i zmniejszają ryzyko jego przegrzania. Po zlutowaniu dwóch górnych (na poniższych zdjęciach) akumulatorów, klejem na gorąco przykleiłem trzeci akumulator i przylutowałem przewody i wtyczkę do balansera (odzyskaną z rozbiórki staregu akumulatora li-pol).
Bieguny akumulatorów zabezpieczyłem taśmą izolacyjną a potem "ubrałem" w koszulkę termokurczliwą, aby uzyskać zwartą konstrukcję.

MONTAŻ I UŻYTKOWANIE

Na pakiecie umieściłem jego parametry (przepisane z karty katalogowej ogniw) i przygotowałem miejsce w nadajniku.
Oryginalną komorę na akumulator okleiłem uszczelką do okien (z pianki). Włożyłem do środka akumulator i przymocowałem go opaską zaciskową, aby nie obijał się o ścianki obudowy.

Otwartą kwestią został jeszcze alarm niskiego napięcia w nadajniku, który przy fabrycznych ustawieniach będzie się włączał przy napięciu ok. 3,2V/ogniwo. Jest to za mała wartość do bezpiecznego latania, dlatego konieczne jest ciągłe monitorowanie napięcia na nadajniku i przerwania latania gdy napięcie spadnie poniżej bezpiecznego progu.
Korzystając z tego, że w nadajniku mam umieszczony moduł nadawczy 2,4GHz JETI (Duplex TU), ustawiłem w nim alarm niskiego napięcia na 10,0V. Przy takim napięciu z głośnika wbudowanego w moduł zacznie wydobywać się dźwięk sygnalizujący niskie napięcie na akumulatorze.
Alternatywnie można podłączyć li-po buzzer do nadajnika, tylko należy pamiętać, aby podłączyć go w takim miejscu, żeby działał dopiero po uruchomieniu nadajnika. W przeciwnym wypadku cały czas będzie nam rozładowywać akumulator.