Sono un quadriplegico. Sarebbe possibile alimentare il mio umidificatore del ventilatore con una batteria?

Sono un principiante assoluto per quanto riguarda l'ingegneria elettrica, e quindi spero che la tua esperienza possa guidarmi nella giusta direzione. So che questo è un post insolito per questo forum, e quindi ti ringrazio anticipatamente per la tua considerazione.

Innanzi tutto, lasciatemi fornire un contesto alla mia domanda. Sono un quadriplegico e utilizzo un ventilatore per supportare la mia respirazione. L'impostazione del ventilatore include un umidificatore per mantenere umidi i miei polmoni. Nella mia situazione particolare, non riesco a rimanere senza umidificazione per un periodo di tempo significativo. Uso un filo riscaldato con l'umidificatore che riduce la condensa nel tubo del ventilatore. Sia il ventilatore che l'umidificatore sono collegati alla mia sedia a rotelle e ognuno ha i suoi cavi di alimentazione. Il ventilatore ha anche un proprio componente batteria, ma l'umidificatore no. Come puoi immaginare, la necessità di essere collegato a una presa di corrente limita notevolmente la mia mobilità.

Alla luce di tutto ciò, mi piacerebbe poter alimentare il mio umidificatore con un qualche tipo di pacco batteria, anche se non so come o se sia possibile. Con i progressi della tecnologia delle batterie, mi piacerebbe pensare che sia possibile. La mia idea iniziale era quella di legare le batterie che alimentano la mia sedia a rotelle, ma le persone che assistono la mia sedia mi hanno detto che quelle batterie si sarebbero esaurite rapidamente dall'umidificatore.

Ecco le specifiche elettriche per l'umidificatore, insieme a un paio di altre immagini:

Quindi, immagino di avere diverse domande. Dove inizieresti se avessi bisogno di risolvere questo problema? Di quale capacità della batteria avrei bisogno per far funzionare l'umidificatore per diverse ore? Una batteria del genere è prontamente disponibile o dovrebbe essere progettata appositamente per questo scopo? La connessione potrebbe essere messa a terra? Ci sono altri problemi che potrei trascurare?

Le sarei molto grato per qualsiasi conoscenza tu possa condividere con me.

Mille grazie, David

Mia moglie ha un HC-150, che è più piccolo del tuo perché lo usa solo di notte. Tuttavia, come ha detto Olin, un'unità più piccola potrebbe essere un'opzione se ne hai bisogno solo per poche ore.

Le altre risposte hanno parlato dei valori nominali della corrente di picco, ma ciò che è importante per la capacità della batteria è la corrente media . L'unità di mia moglie raggiunge un picco di circa 90 W, ma funziona con un ciclo di funzionamento di circa il 33% a un avvio a freddo, e molto meno di quello una volta riscaldato, il che significa un consumo medio di energia inferiore a 30 W. Gestisce facilmente sia il suo umidificatore che il CPAP da una batteria marina a ciclo profondo per 9+ ore in campeggio. È pesante, ma non così pesante da non poterlo montare su una sedia a rotelle.

Il modo migliore per apprendere il consumo energetico medio effettivo è ottenere un kill-a-watt e misurare per diverse ore in condizioni tipiche. Oppure utilizza l'approccio sperimentale, acquista una batteria e l'inverter più efficiente che puoi permetterti e vedi quanto dura mentre sei al sicuro a casa. Probabilmente vuoi anche una sorta di indicatore di livello in modo da non scaricare troppo lontano.

Si noti che la potenza di picco è ancora importante quando si seleziona l'inverter, poiché deve essere in grado di gestire tale potenza, oltre a un certo margine di efficienza ed errore, anche se solo per brevi scoppi.

Qualcos'altro da considerare se lo desideri per spostarti a casa tua potrebbe essere una sorta di docking station / stazione di ricarica, quindi quando ti sposti in una nuova stanza puoi staccare la spina e ricollegarti. Cerca una stazione di ricarica per robot per alcune idee.

Mia figlia ha una paralisi cerebrale e so quanto sia importante la mobilità per lei. Ti auguro buona fortuna nel trovare una buona soluzione.

Il problema di base è che questo umidificatore ha bisogno di molta energia. Ha bisogno di 184 W nel peggiore dei casi dalle specifiche fornite, quindi diciamo 210 W in un inverter. Diciamo che deve sostenerlo per 2 ore, quindi 1,5 MJ. Finora si tratta solo di fisica di base, niente elettronica intelligente può aggirare.

Mettiamo la cifra di 1,5 MJ in prospettiva di una batteria dell'auto. 210 W a 12 V richiedono 17,5 A. Per due ore, sono 35 Ah, ma non è possibile scaricare completamente una batteria del genere senza danneggiarla. In termini di batteria dell'auto, ne avresti bisogno almeno uno da 50 Ah. Non sarà piccolo o leggero.

Oggi ci sono altre tecnologie di batteria più piccole e leggere per lo stesso accumulo di energia. Ad esempio, le celle al litio prismatiche da 20 Ah 3,3 V di A123 sono circa 500 g ciascuna. (210 W) / (3 V) = 70 A in totale, quindi quattro celle da 20 Ah possono teoricamente gestirlo per un'ora. Tuttavia, questo deve essere declassato per vari motivi, quindi figura 5 celle almeno per una durata di un'ora, quindi 10 per due ore. Sono 5 kg o 11 libbre, anche se ciò non conta l'inverter, il caricabatterie e i meccanici per tenere tutto.

Quindi, sì, potrebbe essere fatto a spese significative, richiederebbe spazio e peso significativi e costerebbe molto. Una risposta migliore è quella di spendere i soldi invece per un umidificatore migliore, progettato per l'efficienza e l'uso della batteria di riserva. Non ho visto cosa c'è là fuori in quel modo, ma è da lì che vorrei iniziare.

Se il tuo umidificatore funziona a corrente alternata e devi alimentarlo da una batteria, dovrai interporre un inverter tra la batteria e l'umidificatore per convertire l'uscita CC della batteria nella corrente alternata di cui l'umidificatore ha bisogno.

Dalle specifiche, l'ingresso di alimentazione nel caso peggiore all'umidificatore è in modalità filo riscaldato a 230 V, dove la potenza dissipata dall'umidificatore sarà di 184 watt.

Supponendo che il 60% di efficienza attraverso l'inverter significhi che per fornire 184 watt all'umidificatore, la batteria deve fornire circa 307 watt all'inverter.

Per una batteria da 12 volt, questo è un consumo di circa 26 ampere, quindi se vuoi far funzionare l'umidificatore per un'ora prima che la batteria si scarichi, dovrà avere una capacità di 26 ampere-ore. Per una durata di due ore la sua capacità deve essere di 52 ampere-ore; per una corsa di 3 ore, 78 ampere ore e così via.

Inoltre, le capacità della batteria sono generalmente specificate con la variabile del tempo in base alla corrente assorbita a C / 10 o C / 20, dove C è la capacità della batteria in ampere-ore. Prendere corrente ad un tasso superiore a quello comporta una penalità di tempo di esecuzione, circa -10% a C, per l'acido di piombo, se ricordo bene.

In ogni caso, consulta le schede tecniche dei produttori di batterie per qualcosa di più definitivo e, a proposito, le batterie a scarica profonda - se vai al piombo acido - sono probabilmente ciò che dovresti esaminare.

Solo per curiosità e certamente non significa essere offensivo in alcun modo, come riesci a pubblicare qui se sei quadriplegico?

Se sei interessato ad esplorare ulteriori soluzioni fai-da-te, potresti considerare un nebulizzatore anziché l'umidificatore che stai utilizzando ora:

Abbiamo utilizzato il nebulizzatore per lunghi viaggi con acqua salata o sterile. Il nebulizzatore non utilizza molta elettricità ed è più piccolo. Abbiamo un inverter Die Hard Power che si collega all'accendisigari della macchina e colleghiamo il nebulizzatore e lo facciamo funzionare come ho già detto con acqua salata o sterile. Potrebbe funzionare per te. ( fonte )

Se è importante riscaldare l'aria umidificata, ciò non soddisferà le tue esigenze, ma se puoi usare acqua a temperatura ambiente atomizzata nell'aria del ventilatore, potrebbe funzionare abbastanza bene e ridurre significativamente il consumo di energia. Tuttavia, dovresti mantenere la linea riscaldata o aggiungere una trappola d'acqua. Se ci hai lavorato ulteriormente, potresti controllare il nebulizzatore in modo che aggiungesse solo acqua sull'inalazione e si spegnesse sull'espirazione. Ciò ridurrebbe la condensa e l'acqua sprecata, oltre a preservare l'energia. Potresti essere in grado di trovare un nebulizzatore adatto al tuo tubo così com'è, rendendolo così facile ed economico da provare. Esistono numerosi nebulizzatori a ultrasuoni portatili a batteria abbastanza economici che potrebbero essere testati.

Un'altra risorsa da verificare sono le macchine CPAP. Ce ne sono alcuni con umidificatori collegabili che hanno un alimentatore CC. Basta acquistare l'attacco dell'umidificatore, quindi guardare l'alimentatore e creare un pacco batteria e un regolatore che forniscano la stessa alimentazione CC. Questi sarebbero più facili da alimentare con le batterie. Come il nebulizzatore ci sono probabilmente alcuni compromessi, ma probabilmente vale la pena dare un'occhiata.

Mi chiedo se sarebbe meglio avere una punta di atomizzatore o un vaporizzatore ad ultrasuoni proprio all'ingresso della tracheotomia con potenza e un piccolo tubo di alimentazione dell'acqua che sale sul tubo dell'aria. Con il giusto tempismo, uno scoppio di umidità andrebbe ad ogni respiro inspiratorio, non generando nulla per l'espirazione. Forse un piccolo riscaldatore se l'acqua dovesse essere calda.

Gas naturale = 13.900 Wh / kg

Batteria al litio = 180 Whr / kg

Un umidificatore è un'unità di riscaldamento. Le batterie non sono il modo più efficiente per trasportare energia per riscaldare l'acqua. Il gas naturale è Muuuuch più efficiente. Forse ci sono unità di umidificazione che utilizzano gas disponibile.

Inoltre, oggigiorno, usano le vibrazioni per umidificare l'acqua, la produzione di vapore acqueo atmosferico può forse essere adattata come un umidificatore polmonare, consumano circa 10 watt.

Hai già un sacco di risposte eccellenti qui. Diverse persone hanno già calcolato i fabbisogni energetici orari per il tuo umidificatore. Sono state presentate le opzioni sia al piombo acido che al litio molto più leggero (batteria e-bike). L'inverter è un must per portare la tensione della batteria fino a 120 e CA. Sfortunatamente, un inverter efficiente sarà grande, un po 'costoso, causerà una perdita di almeno il 15% di energia, sarà ingombrante, aggiungerà cavi elettrici e occuperà spazio.

Ti incoraggio a indagare se un'azienda produce un umidificatore da 12 volt. Forse l'esercito li usa nel campo dove non c'è elettricità e solo batterie? La maggior parte degli elettrodomestici può ora essere acquistata in una forma DC a 12 volt, quindi perché non un umidificatore. Se uno non esiste, potresti essere in grado di convincere un'azienda che costruisce umidificatori a costruirti una versione a 12 volt CC. Sicuramente ci sono molte altre persone che cercano l'indipendenza.

Solo un pensiero per rendere più semplice il tuo progetto.

In bocca al lupo.

L'unità impiega circa 180 W in "modalità filo riscaldato" e circa 120 W senza. Aggiungi il sovraccarico di un normale inverter di rete, diciamo 80% di efficienza, che diventa 225 W per la modalità riscaldata. Questo è nella gamma di capacità delle batterie per bici elettriche, ad esempio ecco una batteria da 360 Wh per GBP200 . Quindi ogni batteria da 5 kg di e-bike ti farebbe durare circa 1,5 ore, il che diminuirebbe con l'invecchiamento delle batterie.

Il problema diventa quindi quello di gestire le batterie: assicurarsi che si ricarichino correttamente, alimentando correttamente l'inverter, se si hanno più batterie quando passare da una all'altra, come individuare se si stanno scaricando, ecc. Le soluzioni di gestione della batteria per bici elettriche e altre attrezzature possono aiutare qui.

Tuttavia, un problema più grande è quello dell'affidabilità. Se la batteria del laptop si scarica, è sufficiente spegnerla. Se la batteria del ventilatore si scarica, è potenzialmente pericoloso per la vita. La progettazione di un sistema per far fronte a ciò (backup, failaf e così via) aumenterà notevolmente i costi e il peso. Vendere un dispositivo del genere, o forse anche regalarne uno, richiederebbe anche l'approvazione della FDA o autorità di regolamentazione equivalente - più tempo e spese. Vorranno assicurarsi che il sistema non uccida le persone, e giustamente.

Quindi potresti chiedere ad un amico di aiutarti e potresti cavartela accettando di correre il rischio da solo. Ma dipende davvero da quanto tempo riesci a farcela senza potere - se la risposta è 'molto piccola' non vorrei rischiare.

È possibile prolungare la durata della batteria riducendo le perdite nel sistema.

Una perdita che hai menzionato è la condensa nel tubo contrastata da un filo riscaldato. Questo calore fuoriesce attraverso le pareti del tubo e si perde. Se aggiungi isolamento al tubo, il filo non avrà bisogno di tanta energia.

L'altro che vedo è la condensa sulle pareti dell'umidificatore stesso e l'avvertimento "superfici calde. Ciò consentirà la fuoriuscita del calore; di nuovo l'isolamento aiuterà. Sebbene possa creare un rischio di incendio se il calore viene intrappolato nel posto sbagliato. Isolare con attenzione!

Solo per lanciare un teorico abbastanza estremo ... (questo non avrebbe molto senso a meno che tu non volessi una soluzione totale che includa l'alimentazione di una sedia a rotelle - lo stesso humidi-vent potrebbe essere fatto molto più facilmente con batterie al litio se up-volt , ma sarebbe relativamente inefficiente [il che non è in realtà un grosso problema, è un po '"sentirsi male" da fare])

È possibile che tu possa procurarti batterie LiFePO4 dalla Cina come soluzione portatile a più lungo termine. Puoi prendere 77 batterie LiFePO4 da 3,2 V a 100 Ah ciascuna e trovare un metodo di regolazione per ottenere una potenza media di 230 V (dal test delle batterie LiFePO4 LR6, sembra che i produttori tendano a chiamare ~ 3 V il punto di interruzione quando pubblicizzano Ah). Non dovresti farli funzionare al di sotto di 3 V (solo perché la tensione sotto carico scende da una scogliera attorno a quel punto), ma dovresti anche tenere a mente che i LiFePO4 iniziano con un rapido "picco" a una tensione significativamente superiore alle specifiche (~ 3,9 V) - questo probabilmente rovinerebbe qualsiasi cosa ne trai potere, quindi deve essere regolato.

Ad ogni modo, supponendo quindi 300 Wh per batteria, sarebbe arrivato a 23,1 kWh. Supponendo che l'unità assorba 35 W in media, questo ti darebbe ~ 3 settimane di potenza (factoring in autoscarica). Se alimentasse anche i gradini della sedia a rotelle (lanciando una stima approssimativa con informazioni incomplete, qui) e assumendoti in movimento (a velocità di marcia [~ 3,7 miglia all'ora] su un terreno abbastanza piatto) ~ 10% di un ciclo di 24 ore, avremmo aggiungere ~ 12,5 Wh al 35 Wh dell'humidi-vent per un tempo di esecuzione stimato di ~ una settimana e mezza.

-Ma per l'inferno, supponiamo che tu stia facendo qualche tipo di viaggio simile a un'escursione (tenendo presente che questo tipo di batteria è relativamente buono con il normale calore esterno e la luce solare) e ti muovi il 60% delle volte in condizioni difficili terreno a velocità di camminata per un consumo orario medio di 240 Wh (275 dopo humidi-vent). Una durata stimata ci sarebbe un po 'più di tre giorni interi, consentendo un viaggio di fine settimana decente.

Stimerei il costo delle batterie a circa $ 7.700 (questa non è una stima prudente e presuppone che tu ottenga un affare piuttosto solido). Avresti bisogno di un regolatore (~ $ 100), di un telaio / cablaggio bancario (~ $ 500) e di un metodo di addebito (~ $ 500-5000). Probabilmente avresti anche bisogno di una sorta di paranco o metodo scorrevole per rimuovere il banco per la ricarica (in alternativa, un telaio di ricarica potrebbe essere in grado di adattarsi alle batterie, ma dovresti lasciare la sedia a rotelle). Con il lavoro di qualcuno (~ 25-75h), immagino che questo progetto sarebbe arrivato a ~ $ 11k. Tuttavia, potresti dimezzare il numero di batterie e correre a 115 V, il che ridurrebbe all'incirca la metà di tutti i costi (dal momento che il banco batterie arriverebbe a poco più di duecento sterline se le dimensioni fossero dimezzate, potrebbe essere possibile solo bisogno di un paio di persone per spostarlo manualmente supponendo che avesse buoni punti di presa), dove avresti solo bisogno di ridurre i tempi di esecuzione originariamente indicati di ~ 55%. Il progetto sarebbe sciocco se non alimentasse una sedia a rotelle motorizzata stessa, ma si ottiene un'efficienza significativa non avendo bisogno di up-volt. Questa banca lo saràenormi , come 2-4 batterie elettriche a forca (ma la banca non deve necessariamente essere un blocco solido poiché in realtà hai 77 "moduli") e pesa ~ 500 libbre (anche se supponendo che il carico sia ben centrato e sicuro, potresti probabilmente diventa un po 'più folle con la guida su superfici angolate - a meno che non sia scivoloso, dove un ribaltamento potrebbe essere sicuramente letale). A seconda quasi interamente del modo in cui il caricabatterie è pronto, dovresti essere in grado di ottenere 1500-4000 cicli di carica / scarica da questa banca prima di scendere al di sotto dell'80% della capacità originale (credo che una soluzione LiFePO4 ti durerebbe> 15 anni prima di accorgertene non ha troppa carica e sarebbe probabilmente in grado di durare una vita se sei disposto a sopportare la necessità di caricarlo ogni settimana o giù di lì).

Note aggiuntive: poiché la scarica per cella sarà estremamente bassa (dato che il carico sarà suddiviso in un numero relativamente elevato di celle), i tempi di esecuzione sono probabilmente sottovalutati del 10-20% (dovresti essere in grado di ottenere in modo significativo oltre 100AH ​​per batteria). Dovrebbero funzionare relativamente bene e non sono inclini a esplodere. Inoltre non dovresti preoccuparti molto della manutenzione. Non ho tenuto conto del peso della banca nella stima dell'estrazione della sedia elettrica e ho solo una debole idea su ciò che disegna una sedia elettrica (e soprattutto svenire quando penso a cosa disegna il tuo dispositivo misterioso), e nemmeno sapere se la sedia a rotelle è classificata per il peso aggiuntivo. Probabilmente si potrebbero fare migliori compromessi per ridurre le dimensioni della banca a scapito del tempo di esecuzione - sarebbe una discussione da avere con qualcuno che non lo fa Non capita di avere qualche minuto libero senza una conoscenza adeguata e non è solo alla ricerca di una distrazione. : P

Tutto il meglio - sembra un progetto divertente. Potresti essere in grado di trovare un professionista locale disposto ad accettare il progetto solo per l'esperienza.

ETA: un regolatore ben progettato sarebbe in grado di interrompere l'alimentazione di tutto tranne l'umidi-vent una volta che la tensione media per batteria scende sotto i 3V. Idealmente, passerebbe a 115 V e down-volt, permettendoti di attingere completamente alle batterie (LiFePO4 non è TROPPO pignolo per le scariche profonde come, diciamo, un acido al piombo, ma l'uscita di tensione precipita una volta scaricata sotto i 3 V, quindi è necessario il passaggio a 115 V). Immagino che questo ti darebbe giorni di runtime aggiuntivi sull'humidi-vent in caso di emergenza. Un caricatore complesso (pesante, grande, costoso) all'interno della sedia potrebbe consentire soluzioni solari o semplicemente un collegamento alla parete, ma penso che i costi lì superino i benefici.

La risposta alla tua domanda è sì , puoi alimentare il tuo umidificatore da una batteria. Tutto ciò che serve è un inverter che prende la tensione della batteria e la converte nella tensione (e corrente) richiesta dall'umidificatore.
Utilizzando le specifiche fornite, è necessaria (minima) un'uscita 120v, 2A (240W) ; Inverter di ingresso 12v 20A ; e una batteria "scarica profonda" da 12 V, 400 CCA.

La batteria e l'inverter possono essere montati su un piccolo rimorchio (qualsiasi cosa con ruote) in modo che possa essere facilmente fissato e trainato dalla sedia. Per semplificare le cose, consiglio di duplicare questo in modo che un'unità si carichi mentre l'altra viene utilizzata. In bocca al lupo!

Potresti prendere in considerazione l'utilizzo di una batteria più piccola con ricarica continua tramite una cella a combustibile. Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell

Alcuni problemi delle celle a combustibile sono: (1) generazione di calore ... le celle a combustibile più efficienti tendono a funzionare a temperature più elevate e (2) il consumo di ossigeno.

Una cella a combustibile potrebbe funzionare su cartucce sostituibili di propano o gas naturale, generando vapore acqueo come sottoprodotto. Ciò consumerebbe ossigeno e quindi non vorrai utilizzarlo in uno spazio limitato. Le celle a combustibile mancano dei sottoprodotti nocivi di cui si sarebbe diffidenti nei confronti dei tradizionali generatori a combustibile.

Sfortunatamente, non so dove trovare una cella a combustibile adatta. In termini di batterie, vorrei iniziare studiando le batterie sigillate utilizzate per l'aviazione. La qualità e la gamma di ambienti utilizzati per le batterie dei moderni aeromobili di medie e grandi dimensioni sono molto elevate.

Se riesci a tollerare di avere un'apparecchiatura all'aperto che fornisce un cavo di alimentazione all'interno, allora c'è una soluzione molto più economica. Un motore di rasaerba alla guida di un alternatore per auto è molto più economico dell'inverter e delle batterie. Poiché la benzina è di 9700wh / litro; il sistema totale per la fornitura di 12 volt è anche molto meno peso. Anche tenendo conto delle perdite di efficienza; un motore di rasaerba da 5 CV potrebbe far funzionare l'attrezzatura e caricare le batterie contemporaneamente, in modo che possa essere predisposto per far funzionare un "bruciatore a gas" che genera scarico in modo intermittente.