Я страдаю от паралича Будет ли возможно питание моего увлажнителя от батареи?

Я абсолютный новичок в области электротехники, и я надеюсь, что ваш опыт поможет мне в правильном направлении. Я знаю, что это необычное сообщение для этого форума, и поэтому заранее благодарю вас за внимание.

Во-первых, позвольте мне дать некоторый контекст для моего вопроса. Я страдаю параличом, и я использую вентилятор, чтобы поддержать свое дыхание. Установка вентилятора включает увлажнитель, чтобы мои лёгкие были влажными. В моей конкретной ситуации я не могу оставаться без увлажнения в течение какого-либо значительного периода времени. Я использую нагретый провод с увлажнителем, который уменьшает конденсацию в трубе вентилятора. И вентилятор, и увлажнитель прикреплены к моей инвалидной коляске, и у каждого есть свои собственные шнуры питания. Вентилятор также имеет свой компонент батареи, а увлажнитель - нет. Как вы можете себе представить, необходимость подключения к розетке сильно ограничивает мою мобильность.

Учитывая все это, мне бы очень хотелось, чтобы мой увлажнитель работал от аккумуляторов какого-то типа - хотя я не знаю, как или возможно ли это. С достижениями в области аккумуляторных технологий я хотел бы думать, что это возможно. Моя первоначальная идея состояла в том, чтобы подключить батареи, которые приводят меня в движение, но люди, которые обслуживают мое кресло, сказали мне, что эти батареи быстро разряжаются от увлажнителя.

Вот электрические характеристики увлажнителя, а также несколько других фотографий:

Итак, я думаю, у меня есть несколько вопросов. С чего бы начать, если бы вам нужно было решить эту проблему? Какой емкости батареи мне понадобится для работы увлажнителя в течение нескольких часов? Является ли такая батарея легко доступной или она должна быть разработана специально для этой цели? Может ли соединение быть заземленным? Есть ли другие проблемы, которые я мог бы не заметить?

Я был бы очень признателен за любые знания, которые вы могли бы поделиться со мной.

Большое спасибо, Дэвид

У моей жены есть HC-150, который меньше вашего, потому что она использует его только ночью. Однако, как сказал Олин, меньший блок может быть вариантом, если он вам нужен только в течение нескольких часов.

Другие ответы говорили о пиковых значениях тока, но для емкости батареи важен средний ток. Мощность пика моей жены составляет около 90 Вт, но при холодном пуске он работает примерно при 33% рабочего цикла и намного меньше, чем при прогреве, что означает среднее потребление энергии менее 30 Вт. Она легко запускает свой увлажнитель и CPAP от одной морской батареи глубокого цикла в течение 9+ часов в лагерях. Он тяжелый, но не такой тяжелый, что его нельзя закрепить на инвалидной коляске.

Лучший способ узнать фактическую среднюю потребляемую мощность - это получить киловатт и измерять в течение нескольких часов в обычных условиях. Или просто используйте экспериментальный подход, купите батарею и самый эффективный инвертор, который вы можете себе позволить, и посмотрите, как долго он продержится, пока вы в безопасности дома. Вам, вероятно, также нужен какой-то индикатор уровня, чтобы вы не разрядились слишком далеко.

Обратите внимание, что пиковая мощность все еще важна при выборе вашего инвертора, потому что он должен быть в состоянии справиться с этой мощностью, плюс некоторый запас для эффективности и ошибок, даже если только для коротких импульсов.

Что-то еще, чтобы рассмотреть, если вы хотите это для передвижения по дому, может быть какая-то док-станция / зарядная станция, поэтому, когда вы переезжаете в новую комнату, вы можете отключить и снова подключить себя. Поиск станции зарядки робота для некоторых идей.

У моей дочери церебральный паралич, и я знаю, как важна для нее подвижность. Я желаю вам удачи в поиске хорошего решения.

Основная проблема заключается в том, что этот увлажнитель требует много энергии. Он требует наихудшего случая 184 Вт из предоставленных вами спецификаций, так что, скажем, 210 Вт на инвертор. Допустим, это должно выдержать это в течение 2 часов, так что это 1,5 МДж. Пока это всего лишь базовая физика, ничего умного электроники не может обойти.

Давайте представим цифру 1,5 МДж в перспективе автомобильного аккумулятора. 210 Вт при 12 В требует 17,5 А. В течение двух часов это 35 Ач, но вы не можете полностью разрядить такую ​​батарею, не повредив ее. С точки зрения автомобильного аккумулятора, вам нужен не менее 50 Ач. Это не будет маленьким или легким.

Сегодня существуют другие аккумуляторные технологии, которые меньше и легче для того же накопления энергии. Например, призматические литиевые элементы на 20 Ач 3,3 В от A123 имеют по 500 г каждая. (210 Вт) / (3 В) = 70. Таким образом, четыре ячейки по 20 Ач теоретически могут справиться с этим в течение одного часа. Тем не менее, это должно быть уменьшено по разным причинам, поэтому ячейки на рисунке 5, по крайней мере, для одного часа, а 10 для двух часов. Это 5 кг или 11 фунтов, хотя это не учитывает инвертор, зарядное устройство и механику, чтобы держать все это.

Так что, да, это может быть сделано со значительными затратами, будет занимать значительное пространство и вес и стоить дорого. Лучшим ответом будет потратить деньги вместо этого на лучший увлажнитель, который был разработан для повышения эффективности и использования резервного аккумулятора. Я не смотрел, что там, как это, но вот с чего я начну.

Если ваш увлажнитель работает от сети переменного тока, и вам необходимо питать его от батареи, то вам необходимо вставить инвертор между батареей и увлажнителем, чтобы преобразовать постоянный ток батареи в переменный ток, который необходим увлажнителю.

Из спецификации, наихудший случай, когда подводимая к увлажнителю мощность находится в режиме нагреваемого провода 230 В, где мощность, рассеиваемая увлажнителем, будет 184 Вт.

Если предположить, что КПД через инвертор составляет 60%, это означает, что для подачи 184 Вт на увлажнитель аккумулятор должен подавать на инвертор около 307 Вт.

Для 12-вольтовой батареи это разрядка около 26 ампер, поэтому, если вы хотите запустить увлажнитель в течение часа, прежде чем батарея разрядится, она должна иметь емкость 26 ампер-часов. Для двухчасового пробега его мощность должна составлять 52 ампер-часа; на 3 часа пробега, 78 ампер часов и тд.

Кроме того, емкость батареи обычно указывается с помощью переменной времени, основанной на токе, взятом в C / 10 или C / 20, где C - емкость батареи в ампер-часах. Взятие тока со скоростью выше, чем это, влечет за собой штраф за время работы, около -10% при C, для свинцово-кислотной, если я правильно помню.

В любом случае, внимательно изучите технические паспорта производителей батарей, чтобы узнать что-то более определенное, и, кстати, батареи с глубоким разрядом - если вы используете свинцово-кислотные - это, вероятно, то, на что вам следует обратить внимание.

Просто из любопытства и, конечно, не хочу быть оскорбительным в любом случае, как вам удается публиковать здесь, если вы страдаете четвероногой?

Если вы заинтересованы в поиске новых решений для самостоятельной работы, вы можете использовать распылитель, а не увлажнитель, который вы используете сейчас:

Мы использовали небулайзер в дальних поездках с физиологическим раствором или стерильной водой. Небулайзер не потребляет столько электроэнергии и меньше. У нас есть инвертор Die Hard Power, который подключается к прикуривателю в автомобиле, и мы подключаем к нему небулайзер и запускаем его, как я уже упоминал, в солевой или стерильной воде. Это может сработать для вас. ( источник )

Если важно, чтобы увлажненный воздух нагревался, это не будет соответствовать вашим потребностям, но если вы можете использовать воду комнатной температуры, распыляемую в воздух вентилятора, то это может работать довольно хорошо и значительно снизить потребление энергии. Вы должны были бы сохранить нагретую линию или добавить ловушку для воды, все же. Если бы вы работали над ним дальше, вы могли бы управлять распылителем, чтобы он только добавил воды на вдохе и выключил на выдохе. Это уменьшит конденсацию и потерю воды, а также сохранит энергию. Возможно, вам удастся найти распылитель, который подходит к вашей трубке как есть, что делает его простым и недорогим в использовании. Существует ряд портативных ультразвуковых небулайзеров с батарейным питанием, которые достаточно недороги и могут быть протестированы.

Еще один ресурс, чтобы проверить это машины CPAP. Есть некоторые с подключаемыми увлажнителями, которые имеют источник питания постоянного тока. Просто купите насадку для увлажнителя, затем посмотрите на источник питания и создайте батарейный блок и регулятор, который обеспечивает одинаковую мощность постоянного тока. Это было бы проще для питания от батарей. Подобно небулайзеру, вероятно, есть некоторые компромиссы, но это, вероятно, стоит проверить.

Интересно, было бы лучше иметь наконечник распылителя или ультразвуковой испаритель прямо на входе в трахеотомию с энергией и небольшой трубкой подачи воды, идущей вверх по воздушной трубке. При правильном выборе времени при каждом вдохе будет идти прилив влаги, ничего не выдыхая. Может быть, маленький нагреватель, если вода должна быть теплой.

Природный газ = 13 900 Вт / кг

Литиевая батарея = 180 Втр / кг

Увлажнитель воздуха - это нагревательный элемент. Аккумуляторы - не самый эффективный способ переноса энергии для нагрева воды. Природный газ намного эффективнее. Возможно, есть блоки увлажнителя, использующие доступный газ.

Кроме того, в настоящее время они используют вибрацию для увлажнения воды, производство атмосферного водяного пара, возможно, может быть адаптировано как увлажнитель легких, они потребляют около 10 Вт.

У вас уже есть куча отличных ответов. Несколько человек уже рассчитали почасовую потребность в энергии для вашего увлажнителя. Были представлены как свинцово-кислотные, так и гораздо более легкие литиевые (аккумуляторы для электронного велосипеда). Инвертор необходим для доведения напряжения батареи до 120 и до переменного тока. К сожалению, эффективный инвертор будет большим, несколько дорогим, приведет к потере не менее 15% энергии, будет громоздким, добавит электрические шнуры и займет место.

Я бы посоветовал вам выяснить, выпускает ли какая-либо компания увлажнитель на 12 вольт. Возможно, армия использует их в поле, где нет электричества и только батареи? Большинство бытовых приборов теперь можно приобрести в 12 В постоянного тока, так почему бы не увлажнитель. Если таковой не существует, вы можете убедить компанию, которая производит увлажнители, построить для вас версию на 12 В постоянного тока. Конечно, есть много других людей, которые сами ищут независимости.

Просто мысль, чтобы сделать ваш проект проще.

Удачи.

Ваше устройство потребляет около 180 Вт в «режиме нагреваемого провода» и около 120 Вт без него. Добавьте к накладным расходам обычного сетевого инвертора, скажем, КПД 80%, который в режиме с подогревом становится 225 Вт. Это находится в диапазоне мощностей аккумуляторов для электрических велосипедов, например , это аккумулятор на 360 Вт / ч за 200 фунтов стерлингов . Таким образом, каждая 5-килограммовая батарея для электронного велосипеда длится около 1,5 часов, что уменьшается с возрастом.

Тогда возникает проблема управления батареями (батареями) - убедитесь, что они заряжаются правильно, правильно питают инвертор, если у вас есть несколько батарей, когда нужно переключаться между ними, как определить, что они разряжаются, и т. Д. Решения для управления батареями Здесь могут помочь электрические велосипеды и другое оборудование.

Тем не менее, большая проблема заключается в надежности. Если аккумулятор вашего ноутбука разрядился, просто выключите его. Если ваша батарея вентилятора умирает, это потенциально опасно для жизни. Разработка системы, которая справится с этим (резервное копирование, восстановление после отказа и т. Д.), Значительно увеличит стоимость и вес. Продажа такого устройства или, возможно, даже его передача, также потребует одобрения FDA или аналогичного регулирующего органа - больше времени и затрат. Они захотят убедиться, что система не будет убивать людей, и это правильно.

Таким образом, вы можете попросить друга помочь, и вы можете сойти с рук, согласившись взять на себя риск. Но это действительно зависит от того, как долго вы сможете справиться без власти - если ответ «очень мало», я бы не стал рисковать.

Вы можете продлить срок службы батареи, уменьшив потери в системе.

Одна из упомянутых вами потерь - это конденсация в трубке, противодействующая нагретой проволоке. Это тепло будет выходить через стенки труб и будет потеряно. Если вы добавите изоляцию в трубку, то провод не будет нуждаться в такой большой мощности.

Другое, что я вижу, - это конденсация на стенках самого увлажнителя и «предупреждение о горячих поверхностях. Это позволит отводить тепло; опять же, изоляция поможет. Хотя это может создать опасность пожара, если тепло попадет в неправильное место. осторожность!

Просто выбросить довольно экстремальный теоретический ... (это не имело бы большого смысла, если бы вы не хотели комплексного решения, включающего питание инвалидной коляски - сам увлажнитель воздуха можно было бы сделать намного легче с литиевыми батареями, если вы используете напряжение , но это было бы относительно неэффективно [что на самом деле не главная проблема, просто вроде «плохо»))

Возможно, вы могли бы использовать LiFePO4 батареи из Китая в качестве долгосрочного портативного решения. Вы можете взять 77 3.2V LiFePO4 батарей по 100Ah каждая и найти метод регулирования для среднего напряжения при 230V (из тестирования LiFePO4 LR6 батарей, производители, как правило, называют ~ 3V точкой отсечения при рекламе Ah). Вы не должны запускать их ниже 3 В (только потому, что напряжение под нагрузкой падает с обрыва вокруг этой точки), но вы также должны иметь в виду, что LiFePO4 запускаются с быстрым «скачком» при напряжении, значительно превышающем спецификации. (~ 3,9 В) - это, вероятно, разрушит все, что черпает из него силу, поэтому это действительно нужно регулировать.

Во всяком случае - при условии 300 Втч на батарею, это составит 23,1 кВтч. Если предположить, что блок потребляет в среднем 35 Вт, это даст вам ~ 3 недели питания (с учетом саморазряда). Если бы он также приводил в движение ступени для инвалидных колясок (выбрасывая грубое предположение с неполной информацией, здесь) и предполагая, что вы движетесь (со скоростью ходьбы [~ 3,7 миль в час) по довольно ровной местности) ~ 10% от 24-часового цикла, мы бы добавьте ~ 12.5Wh к 35Wh от увлажнителя для предполагаемого времени работы ~ полторы недели.

- Но, черт возьми, давайте предположим, что вы находитесь в какой-то походной поездке (учитывая, что этот тип батареи относительно хорош при обычной наружной жаре и солнечном свете), и вы перемещаетесь 60% времени на грубой дороге рельеф на скорости ходьбы при среднем часовом потреблении 240 Вт / ч (275 после увлажнения). Предполагается, что во время пробежки будет более трех полных дней, что позволит провести приличную поездку на выходные.

Я бы оценил стоимость батарей примерно в 7 700 долларов (это не является консервативной оценкой и предполагает, что вы получите довольно солидную сделку). Вам понадобится регулятор (~ 100 долларов), банковская рамка / проводка (~ 500 долларов) и метод оплаты (~ 500-5000 долларов). Возможно, вам также понадобится какой-то метод подъема или скольжения, чтобы снять аккумулятор для зарядки (альтернативно, зарядная рамка могла бы поместиться поверх аккумуляторов, но вам придется покинуть кресло-коляску). С чьим-то трудом (~ 25-75 часов), я предполагаю, что этот проект будет стоить ~ 11 тысяч долларов. Тем не менее, вы можете сократить количество батарей вдвое и запустить @ 115 В, что примерно сократит все расходы вдвое (поскольку при уменьшении вдвое размер батареи может составить чуть более пары сотен фунтов, это может быть возможно нужно только пару человек, чтобы переместить его вручную, при условии, что у него хорошие точки захвата), где вам просто нужно уменьшить первоначально заданное время выполнения на ~ 55%. Проект был бы глупым, если бы он не приводил в действие самоходную инвалидную коляску, но вы значительно выигрываете в эффективности, не нуждаясь в повышенном напряжении. Этот банк будетмассивные , как 2-4 электрические аккумуляторы forktruck (но банк не обязательно должен быть одним сплошным блоком, поскольку у вас фактически есть 77 "модулей"), и весят ~ 500 фунтов (хотя при условии, что нагрузка хорошо отцентрирована и закреплена, вы могли бы вероятно, станет немного сумасшедшим с вождением по наклонным поверхностям - если это не скользко, где опрокидывание может быть смертельным). Почти полностью в зависимости от того, как зарядное устройство установлено, вы должны быть в состоянии получить 1500-4000 циклов зарядки / разрядки из этого банка, прежде чем упасть ниже 80% от первоначальной емкости (я считаю, что решение LiFePO4 прослужит вам> 15 лет, прежде чем даже заметить он не держит столько заряда, и он, вероятно, сможет прослужить всю жизнь, если вы готовы смириться с необходимостью заряжать его каждую неделю или около того).

Дополнительные примечания: Поскольку разрядка на ячейку будет чрезвычайно низкой (учитывая, что нагрузка будет распределена между относительно большим количеством ячеек), время выполнения, вероятно, ~ 10-20% недооценено (вы должны быть в состоянии получить значительно более 100AH ​​на батарею). Они должны работать относительно круто и не подвержены взрыву. Вам также не о чем беспокоиться в отношении обслуживания. Я не учел вес банка в оценке силы кресла-качалки, и у меня есть только слабое представление о том, что рисует кресло-качалка (и особенно слабое, думая, что рисует ваше загадочное устройство), и даже не знаю знать, рассчитана ли инвалидная коляска на дополнительный вес. Вероятно, могут быть достигнуты лучшие компромиссы, чтобы уменьшить размер банка за счет времени выполнения - это было бы обсуждение с кем-то, кто не случается, что есть несколько свободных минут без соответствующих знаний, и это не просто отвлечение внимания. :П

Все самое лучшее - звучит как веселый проект. Возможно, вам удастся найти местного специалиста, готового взяться за проект только ради опыта.

ETA: хорошо спроектированный регулятор сможет отключать питание для всего, кроме увлажнителя, когда среднее напряжение на батарею падает ниже 3В. В идеале, он переключился бы на 115 В и был бы под напряжением, позволяя вам полностью питаться от батарей (LiFePO4 СЛИШКОМ не слишком требователен к глубокому разряду, как, скажем, свинцово-кислотный, но выходное напряжение резко падает после разряда ниже 3 В, поэтому переключение на 115В необходимо). Я предполагаю, что это даст вам дополнительные дни работы увлажнителя в случае чрезвычайной ситуации. Сложное (тяжелое, большое, дорогое) зарядное устройство внутри кресла может позволить использовать солнечные батареи или просто подключить его к стене, но я думаю, что затраты там перевешивают преимущества.

Ответ на ваш вопрос: да , вы можете питать увлажнитель от батареи. Все, что вам нужно, это инвертор, который измеряет напряжение аккумулятора и преобразует его в напряжение (и ток), требуемое увлажнителем.
Используя функции , предоставляемые, что вам нужно (минимум) а 120В, 2А (240W) выход ; Входной инвертор 12В 20А ; и морской "глубокий разряд" 12v, 400CCA батарея.

Аккумулятор и инвертор могут быть установлены на небольшом прицепе (с колесами), чтобы его можно было легко прикрепить и буксировать на стуле. Чтобы упростить задачу, я рекомендую продублировать это так, чтобы одно устройство заряжалось, а другое использовалось. Удачи!

Вы можете рассмотреть возможность использования батареи меньшего размера с непрерывной зарядкой через топливный элемент. Смотрите: http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell

Некоторые проблемы топливных элементов: (1) тепловыделение ... более эффективные топливные элементы, как правило, работают при более высоких температурах, и (2) потребление кислорода.

Топливный элемент может работать на сменных баллонах с пропаном или природным газом, что приводит к образованию водяного пара в качестве побочного продукта. Это потребляет кислород, и поэтому вы не захотите использовать его в ограниченном пространстве. В топливных элементах отсутствуют вредные побочные продукты, о которых можно было бы опасаться в традиционных генераторах топлива.

К сожалению, я не знаю, где найти подходящий топливный элемент. Что касается батарей, я бы начал с изучения герметичных батарей, используемых в авиации. Качество и спектр окружающей среды, используемой для аккумуляторов современных средних и больших самолетов, очень высоки.

Если вы можете смириться с наличием на открытом воздухе оборудования, которое питает кабель питания, то есть гораздо более дешевое решение. Газонокосилка с приводом от автомобильного генератора намного дешевле, чем инвертор и аккумуляторы. Поскольку бензин составляет 9700 ч / л; общая система для подачи 12 вольт также чертовски намного меньше веса. Даже с учетом потерь эффективности; газонокосилка мощностью 5 л.с. может одновременно работать с оборудованием и заряжать аккумуляторы, поэтому его можно использовать для работы «газовой горелки», которая периодически генерирует выхлопные газы.