У меня есть аккумуляторный блок, который я хотел бы использовать в качестве источника питания для всех моих компонентов с батарейным питанием на велосипеде.

Моя упаковка включает в себя (10) 1,2-вольтовых элементов, соединенных последовательно:

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]}  
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

Проблема в том, что некоторые из моих устройств работают от (2) батареек типа АА, некоторые требуют (4), а некоторые требуют 12 В. Что я хотел бы сделать, так это:

• подключите все устройства к одному общему блоку, что устраняет необходимость в отдельных батареях и упрощает перезарядку
• использовать прочную конструкцию, устойчивую к вибрации и атмосферным воздействиям
• используйте соответствующую конструкцию для компонентов с малой силой тока
• поставлять все компоненты практически со 100% эффективностью
• легко обслуживать (т.е. периодически выявлять и заменять неисправные элементы)

Из всех исследований, которые я могу найти, есть два распространенных решения:

1) добавить готовые электронные преобразователи постоянного тока в постоянный, чтобы снизить напряжение до 6 В и 3 В соответственно, и принять неэффективность преобразования.

2) соединить серию в определенных точках, чтобы создать три цепи.

{[+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -][+ -]} 
|         |              |                         |
└- 2.4 V -┘              |                         |
|                        |                         |
└-------- 6 V -----------┘                         |
|                                                  |
└--------------------- 12 V -----------------------┘

3) третий вариант — просто жить с лишним весом. Заряжайте каждый компонент отдельно и независимо, а также заряжайте/заменяйте батареи по мере необходимости.

Каждый из этих вариантов имеет свои недостатки. Но № 2 кажется наиболее перспективным. Наиболее очевидная проблема заключается в том, что нагрузка распределяется между ячейками пакета неравномерно. Если бы я смог преодолеть это, то, я думаю, у нас есть выигрышное решение.

Итак, мой вопрос заключается в следующем:

Возможно ли, используя умную проводку и минимальное количество электроники, подавать три разных напряжения от одной и той же упаковки никель-металлогидридных аккумуляторов?

Комментарии, предложения и идеи приветствуются.

Мое лучшее предположение на данный момент заключается в следующем:

• объединение таймера и реле для создания по существу двухполюсного пятипозиционного переключателя, который будет переключаться между каждой парой ячеек каждую минуту или около того, обеспечивая постоянный поток 2,4 В.
• объединение таймера и реле для создания, по сути, двухполюсного двухпозиционного переключателя, который будет переключаться между половиной ячеек каждую минуту или около того, обеспечивая постоянный поток 6 В.
• подключение всех 12-вольтовых устройств к пакету, как обычно

К сожалению, я застрял на реле и как подключить таймер для отключения реле, при этом сохраняя три независимые цепи. Я также хотел бы, чтобы все было компактно. Нецелесообразно иметь печатную плату размером с обувную коробку в дополнение к аккумуляторной батарее. В идеале хотелось бы упаковать все в водонепроницаемый чехол Pelican 1010 .

Сначала я думал, что могу просто использовать диоды и соединить все в одну большую массу, но я отказался от этого варианта после некоторых предыдущих испытаний. Оказалось, что диоды сильно нагревались, что, конечно же, означало, что они рассеивали много энергии, которая должна была идти на компоненты.

Другой альтернативой, которую я рассматривал, является стабилизатор напряжения на стабилитроне. Это будет хорошо сочетаться с приложением с низкой силой тока и минимальным количеством электроники, но, к сожалению, оно также страдает от неэффективности преобразования.

Для справки, мои компоненты:

+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| component                 | voltage | usage        | draw  |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  
| tail light                | 3V      | night time   |  25mA |  
| headlight                 | 6V      | night time   | 250mA |  
| cycling computer          | 3V      | always       |   1mA |  
| turn signals (automotive) | 12V     | intermittent |  55mA |  
+---------------------------+---------+--------------+-------+  

Хорошей новостью является то, что, поскольку все эти устройства работают от батарей, они выдерживают нормальные колебания напряжения, характерные для химических элементов батарей.

Планы на будущее:
система подзарядки динамо-втулки 6 В.