Đây là phần B của ghi chú C02 về máy bộ đàm chiến thuật và quân sự, lấy cấu hình làm việc từ phần A và biến nó thành thiết kế bộ pin: cần bao nhiêu tế bào, dung lượng bao nhiêu và biên độ dự trữ mà máy bộ đàm cần để thực hiện nhiệm vụ. Bài tuân theo trình tự một kỹ sư thực sự áp dụng - xác định nhiệm vụ và quy ước làm việc, chuyển ba trạng thái vận hành thành dòng điện trung bình, chọn cấu hình tế bào cho điện áp yêu cầu, áp dụng hệ số giảm trừ do lạnh và cuối tuổi thọ, kiểm tra giới hạn xung và nhiệt, sau đó xác định cơ chế sạc tại hiện trường. Trình bày hai ví dụ tính toán hoàn chỉnh: máy bộ đàm cầm tay theo quy ước 5-5-90 và máy bộ đàm tuần tra theo quy ước 1:9. Mỗi con số trong đó đều được dán nhãn rõ ràng là minh họa và xây dựng từ các dòng điện trong phạm vi bảng thông số công bố, không phải thông số kỹ thuật của một sản phẩm cụ thể; các giá trị ràng buộc cho dự án thực tế là bảng thông số của chính máy bộ đàm và bản vẽ bộ pin đã thống nhất.
Sự thật quan trọng 1. Việc tính toán bắt đầu từ nhiệm vụ, không phải nhãn mAh. Đầu vào là dòng điện của máy bộ đàm ở chế độ chờ, thu và phát, quy ước làm việc gán trọng số cho chúng, thời gian hoạt động yêu cầu tính bằng giờ và nhiệt độ vận hành. Tại hiện trường có hai quy ước: 5-5-90 (5% phát, 5% thu, 90% chờ) và 1:9 (một phần phát, chín phần thu, không có chờ riêng). Các số liệu thời gian hoạt động chỉ so sánh được khi quy ước và nhiệt độ trùng khớp.
Sự thật quan trọng 2. Dòng điện trung bình là một tổng có trọng số, và dung lượng là dòng trung bình nhân với số giờ. Trong ví dụ cầm tay minh họa dưới đây, các dòng điện 0,08 A chờ, 0,3 A thu và 1,6 A phát theo 5-5-90 cho trung bình 0,167 A, nên một ca mười giờ cần 1,67 Ah điện lượng. Trạng thái phát chỉ chiếm 5% thời gian nhưng đóng góp gần một nửa dòng trung bình, đó là lý do thời gian hoạt động của người nói nhiều nhanh chóng lệch khỏi con số công bố.
Sự thật quan trọng 3. Số lượng tế bào do điện áp quyết định. Mỗi tế bào niken kín là 1,2 V, nên sáu tế bào cho 7,2 V, tám tế bào 9,6 V, mười tế bào 12 V và mười hai tế bào 14,4 V. Bộ pin cầm tay chuyên nghiệp thường là 7,2 V hoặc 9,6 V, trong khi các hệ thống dã chiến và máy đeo lưng lớn hơn dùng cấu hình cao hơn. Phạm vi pin được máy bộ đàm chấp nhận, không chỉ riêng bộ sạc, mới xác định cấu hình nào hợp lệ cho thiết kế.
Sự thật quan trọng 4. Dung lượng danh nghĩa phải vượt quá con số nhiệm vụ vì dung lượng sử dụng được thu nhỏ. Nhiệt độ lạnh làm giảm hiệu suất phóng điện và bộ pin mất dung lượng trong tuổi thọ, nên thiết kế áp dụng hệ số giảm trừ và giữ biên độ. Trong ví dụ tính toán, nhu cầu nhiệm vụ 1,67 Ah được chia cho các hệ số minh họa do lạnh và cuối tuổi thọ, mỗi hệ số 0,85, cho dung lượng danh nghĩa cần thiết khoảng 2,31 Ah trước khi chọn tế bào tiêu chuẩn.
Sự thật quan trọng 5. Bộ pin là một cụm cơ khí và an toàn, không chỉ là tế bào. Nó phải cung cấp xung phát mà không sụt áp, kiểm soát nhiệt độ khi sạc và xả, và mang các bảo vệ như PTC cùng cầu chì tự phục hồi trong hình dạng học đã xác định của máy bộ đàm. Việc sạc tại hiện trường được xác định đồng thời, gồm sạc trên xe từ bus 28 V MIL-STD-1275 và bộ khử pin loại bỏ hoàn toàn pin khỏi đường dẫn tải.
Quyết định thiết kế đầu tiên là quy ước làm việc nào đại diện cho người dùng. Quy ước 5-5-90 bắt nguồn từ thực tiễn thông tin di động mặt đất và xây dựng quanh thời gian chờ dài với các cuộc gọi ngắn, phù hợp với máy cầm tay mang theo trong một ca. Quy ước 1:9 bắt nguồn từ thực tiễn HF và tuần tra, nơi máy bộ đàm liên tục nghe và định kỳ phát, không có trạng thái chờ riêng. Nhiệt độ được ghi lại cùng quy ước vì phép đo lạnh hoặc nóng làm thay đổi kết quả, và thời gian hoạt động yêu cầu được nêu bằng giờ từ nhiệm vụ thay vì suy ra từ tiêu đề của đối thủ. Bộ pin tính theo quy ước sai sẽ hoặc lớn không cần thiết, hoặc thiếu hụt trong nhiệm vụ thực tế.
Khi ba dòng trạng thái và quy ước đã cố định, dòng trung bình là tổng có trọng số của các trạng thái, và điện lượng nhiệm vụ là trung bình đó nhân với số giờ. Ví dụ cầm tay minh họa dùng các dòng 0,08 A chờ, 0,3 A thu và 1,6 A phát, tất cả được trình bày là giá trị minh họa trong phạm vi máy bộ đàm di động công bố chứ không phải phép đo của một sản phẩm. Theo 5-5-90, trung bình là 0,05 lần 1,6 cho phát, cộng 0,05 lần 0,3 cho thu, cộng 0,90 lần 0,08 cho chờ, bằng 0,167 A. Với ca mười giờ, điện lượng cần thiết là 0,167 lần 10, hay 1,67 Ah.
Trọng số giải thích vì sao thay đổi chu trình quan trọng đến vậy. Đoạn phát chỉ chiếm 5% thời gian nhưng đóng góp 0,08 A vào trung bình 0,167 A, gần một nửa; người dùng phát 10% thay vì 5% sẽ đẩy trung bình lên dù độ dài ca và máy bộ đàm không đổi. Đó là cơ chế đằng sau cảnh báo rằng thời gian hoạt động công bố là kết quả phụ thuộc quy ước, và đó là lý do mô hình nói thực tế được thu thập trước khi tính toán thay vì giả định từ bảng thông số.
Một khi biết nhu cầu điện lượng, số lượng nối tiếp được chọn từ điện áp. Tế bào niken kín danh nghĩa 1,2 V, nên phép tính trực tiếp: sáu tế bào nối tiếp cho 7,2 V, tám cho 9,6 V, mười cho 12 V và mười hai cho 14,4 V. Các nhánh song song tăng dung lượng khi hình dạng cho phép, nhưng điện áp luôn do số lượng nối tiếp quyết định. Máy cầm tay có linh kiện chấp nhận phạm vi quanh 6 đến 9,6 V thường được thiết kế quanh bộ pin sáu tế bào 7,2 V, trong khi máy đeo lưng hoặc hệ thống dã chiến có thể cần cấu hình cao hơn. Số lượng chọn phải nằm trong phạm vi đầu vào được chấp nhận trong toàn bộ quá trình xả, gồm cả điện áp thấp hơn ở cuối chu trình, chứ không chỉ ở mức danh nghĩa.
| Số tế bào nối tiếp | Điện áp danh nghĩa | Vai trò bộ pin điển hình |
|---|---|---|
| 6 | 7,2 V | Máy bộ đàm cầm tay chuyên nghiệp |
| 8 | 9,6 V | Bộ pin cầm tay điện áp cao |
| 10 | 12 V | Hệ thống dã chiến và phụ kiện |
| 12 | 14,4 V | Bộ pin đeo lưng và hạng cao hơn |
Con số nhiệm vụ là điện lượng sử dụng được, nhưng dung lượng danh nghĩa lớn hơn vì hai hiệu ứng làm giảm những gì bộ pin cung cấp. Lạnh làm chậm phản ứng điện hóa và hạ dung lượng hiệu dụng, còn trong tuổi thọ bộ pin mất dung lượng do chu trình và lão hóa. Thiết kế áp dụng hệ số giảm trừ để bao phủ cả hai và giữ biên độ cho biến thiên. Trong ví dụ minh họa, áp dụng các hệ số 0,85 cho lạnh và 0,85 cho cuối tuổi thọ, nên tỷ lệ sử dụng được là 0,85 lần 0,85, hay 0,7225; dung lượng danh nghĩa cần thiết là nhu cầu nhiệm vụ 1,67 Ah chia cho 0,7225, khoảng 2,31 Ah. Sau đó chọn tế bào tiêu chuẩn bằng hoặc cao hơn con số đó, trong hình dạng yêu cầu.
Riêng dung lượng không đủ: bộ pin phải cung cấp xung phát với điện áp giữ trên ngưỡng cắt của máy bộ đàm. Thiết kế kiểm tra đường cong xả tại dòng phát, gồm xung ngắn dòng cao ở trạng thái sạc xấu nhất, và xác nhận nhiệt độ bộ pin nằm trong giới hạn dưới các xung lặp lại. Bảo vệ được tích hợp vào cụm: PTC giới hạn dòng khi lỗi hoặc quá nhiệt, cầu chì tự phục hồi bao phủ quá dòng, còn hình dạng và cơ cấu giữ bộ pin giữ tế bào và tiếp điểm an toàn dưới sốc và rung. Bảo vệ được định cỡ theo xung thực của máy bộ đàm thay vì đỉnh chung, và vỏ là hình dạng xác định của máy bộ đàm nên bộ pin không thể bị thay bằng tế bào rời.
Bộ pin niken cần chế độ sạc xác định vì sạc quá mức làm nóng tế bào; bộ sạc kết thúc dựa trên thay đổi điện áp âm hoặc đặc tính tăng nhiệt của hóa học niken và kiểm soát tốc độ sạc cho sử dụng dã chiến. Sạc trên xe hoạt động từ bus quân sự 28 V theo MIL-STD-1275, các quá độ, xung và tăng áp được xử lý trước bộ sạc, và bộ khử pin cho máy bộ đàm chạy trực tiếp từ nguồn xe để pin không bị chu trình khi vận hành gắn trên xe. Các nền tảng trên không lại dùng MIL-STD-704. Bộ sạc và bộ khử là một phần của gói thiết kế bộ pin chứ không phải ý nghĩ sau cùng, vì bộ pin không thể sạc lại tại hiện trường sẽ không cung cấp thời gian hoạt động đã tính.
Cùng trình tự theo quy ước tuần tra cho thấy đầu vào thay đổi kết quả ra sao. Máy bộ đàm tuần tra minh họa tiêu thụ 4 A khi phát và 0,5 A khi thu, trình bày là giá trị minh họa trong phạm vi máy đeo lưng công suất cao hơn. Theo 1:9, trung bình là 0,1 lần 4 cộng 0,9 lần 0,5, hay 0,85 A; do đó một chuyến tuần tra tám giờ cần 6,8 Ah. Áp dụng cùng giảm trừ 0,7225 cho dung lượng danh nghĩa cần thiết khoảng 9,4 Ah, cùng phép tính như máy cầm tay nhưng ở dung lượng lớn hơn nhiều vì quy ước không có trạng thái chờ và dòng phát cao hơn. Điều này phản chiếu ví dụ công bố về máy đeo lưng tuần tra đã triển khai mà nhà cung cấp đưa ra bộ pin NiMH 13 Ah định mức khoảng 50 giờ theo 1:9, đồng thời cho thấy vì sao không thể tái sử dụng một dung lượng tiêu chuẩn đơn lẻ giữa các quy ước mà không kiểm tra lại phép tính.
| Đầu vào thiết kế | Vì sao cần thiết |
|---|---|
| Dòng chờ / thu / phát | Xây dựng dòng trung bình ba trạng thái |
| Quy ước làm việc và mô hình nói | Gán trọng số trạng thái; chọn 5-5-90 hoặc 1:9 |
| Thời gian hoạt động tính bằng giờ và nhiệt độ | Đặt điện lượng nhiệm vụ và giảm trừ do lạnh |
| Phạm vi điện áp chấp nhận và hình dạng | Cố định số lượng nối tiếp và vỏ |
| Dòng xung và cơ chế sạc | Kiểm tra sụt áp và sạc lại tại hiện trường |
Phương pháp tính toán áp dụng ở bất cứ nơi nào bộ pin niken kín thực sự phù hợp, và phạm vi được nêu trung thực thay vì kéo dài. Các máy cầm tay của Mỹ ở tuyến đầu được thiết kế quanh bộ pin lithium, nên Weijiang không trình bày các phép tính này như sự thay thế lithium cho máy bộ đàm chiến đấu triển khai. Các ứng dụng thực tế là máy bộ đàm huấn luyện và đồn trú, HF tuần tra nơi nhà cung cấp có NiMH, bộ pin chuyên nghiệp và an ninh, phụ kiện và những người mua nhạy cảm logistics coi trọng việc vận chuyển không bị hạn chế theo UN 3496 và IATA A199. Trong phạm vi đó, cùng trình tự số tế bào, dung lượng và giảm trừ tạo ra bộ pin có thể bảo vệ, với các giá trị chính xác luôn gắn với bảng thông số máy bộ đàm thay vì mang từ dự án khác.
Vì mAh là dung lượng danh nghĩa, không phải kết quả nhiệm vụ. Thời gian hoạt động phụ thuộc quy ước làm việc, nhiệt độ và các giảm trừ, và hai bộ pin cùng mAh có thể khác nhau về điện áp, hình dạng và khả năng xung. Thiết kế xây dựng lại dòng trung bình và dung lượng danh nghĩa cần thiết từ đầu vào thực tế của máy bộ đàm thay vì khớp một nhãn.
Nhiều hơn tỷ lệ thời gian của nó gợi ý. Trong ví dụ minh họa 5-5-90, đoạn phát 5% đóng góp gần một nửa dòng trung bình vì dòng của nó cao hơn hẳn chờ và thu. Do đó tăng gấp đôi thời gian nói sẽ nâng trung bình rõ rệt và rút ngắn thời gian hoạt động dù cùng bộ pin.
Vì chỉ một phần dung lượng danh nghĩa sử dụng được. Nếu các yếu tố lạnh và cuối tuổi thọ để lại 0,7225 dung lượng khả dụng, dung lượng danh nghĩa phải là nhu cầu nhiệm vụ chia cho 0,7225, chứ không phải nhân; nhân sẽ định cỡ bộ pin quá nhỏ. Bản thân các hệ số phụ thuộc tế bào và nhà cung cấp, được thống nhất chứ không phải giả định.
Bộ khử pin thì có thể, bằng cách cho máy bộ đàm chạy trực tiếp từ bus xe 28 V và loại bỏ pin khỏi đường dẫn tải; còn bộ sạc trên xe thì sạc lại pin đã lắp. Loại thứ nhất phải xử lý các quá độ MIL-STD-1275, loại thứ hai phải tuân theo kết thúc sạc niken, nên hai loại được đặc tả riêng.
Cơ cấu giữ, tiếp điểm và làm kín của máy bộ đàm được thiết kế quanh một hình dạng bộ pin, và các xếp hạng môi trường giả định vỏ đúng. Tế bào chung hoặc bộ pin quá khổ không thể đáp ứng yêu cầu giữ và chống xâm nhập, đó là lý do bộ pin được chế tạo theo hình dạng đã xác định ngay cả khi dung lượng điện có thể đạt được bằng cách khác.
Các quy ước làm việc và cấu hình 5-5-90 được ghi lại trong tài liệu nhà sản xuất và ngành, còn quy ước 1:9 xuất hiện trong bảng thông số nhà cung cấp tuần tra và HF. Các dòng dùng trong ví dụ là giá trị minh họa trong phạm vi bảng thông số máy bộ đàm công bố, và mỗi con số tính toán được trình bày như một phép tính chứ không phải phép đo của sản phẩm cụ thể; ví dụ tuần tra được đối chiếu với máy đeo lưng đã triển khai công bố cung cấp bộ pin NiMH 13 Ah theo 1:9. Cấu hình điện áp tuân theo tế bào niken kín 1,2 V, và thực tiễn kết thúc sạc tuân theo tham chiếu kỹ thuật tế bào niken. Nguồn trên xe và trên không tham chiếu MIL-STD-1275 và MIL-STD-704, còn các tế bào và bộ pin niken được chứng nhận theo IEC 61951-2 và IEC 62133-1 và vận chuyển theo UN 3496 với đường hàng không không hạn chế IATA A199. Không có số liệu thống kê nào bị bịa ra.
Weijiang Power cung cấp tế bào NiMH kín và bộ pin NiMH lắp ráp cho máy bộ đàm chiến thuật huấn luyện, đồn trú và tuần tra cùng các bộ pin an ninh chuyên nghiệp, được tính toán từ dòng điện, quy ước làm việc, thời gian hoạt động và nhiệt độ của máy bộ đàm và chế tạo theo hình dạng của nó với bảo vệ PTC và cầu chì tự phục hồi. Các tế bào được chứng nhận theo IEC 61951-2 và IEC 62133-1, còn bộ pin vận chuyển theo UN 3496. Hãy gửi cho chúng tôi kiểu máy bộ đàm, phạm vi điện áp chấp nhận, các dòng trạng thái, quy ước làm việc, thời gian hoạt động, nhiệt độ và cơ chế sạc, chúng tôi sẽ xử lý dòng trung bình, số tế bào, dung lượng danh nghĩa giảm trừ và thiết kế xung, đồng thời hỗ trợ bằng chứng cho đánh giá của bạn. Xem dòng sản phẩm NiMH của Weijiang cho các định dạng bộ pin tiêu chuẩn, hoặc liên hệ đội ngũ OEM của chúng tôi với thông số máy bộ đàm và hồ sơ tải.
