Jestem quadriplegic. Czy byłoby możliwe zasilenie mojego nawilżacza respiratora baterią?

Jestem absolutnym nowicjuszem w dziedzinie elektrotechniki, więc mam nadzieję, że twoja wiedza może poprowadzić mnie we właściwym kierunku. Wiem, że jest to niezwykły post na tym forum, dlatego z góry dziękuję za uwagę.

Najpierw przedstawię kontekst mojego pytania. Jestem czteroradczykiem i używam respiratora, aby podtrzymać oddech. Konfiguracja wentylatora zawiera nawilżacz, który utrzymuje wilgoć w płucach. W mojej szczególnej sytuacji nie mogę pozostawać bez nawilżania przez dłuższy okres czasu. Używam podgrzewanego drutu z nawilżaczem, który zmniejsza kondensację w rurkach respiratora. Zarówno wentylator, jak i nawilżacz są przymocowane do mojego wózka inwalidzkiego, a każdy z nich ma własne przewody zasilające. Respirator ma również własną część baterii, ale nawilżacz nie. Jak można sobie wyobrazić, konieczność podłączenia do gniazdka znacznie ogranicza moją mobilność.

Biorąc to wszystko pod uwagę, chciałbym móc zasilać mój nawilżacz jakimś rodzajem akumulatora - chociaż nie wiem jak i czy jest to możliwe. Dzięki postępom w technologii akumulatorowej chciałbym myśleć, że to możliwe. Mój pierwotny pomysł polegał na podłączeniu akumulatorów zasilających mój wózek inwalidzki, ale ludzie, którzy obsługują moje krzesło, powiedzieli mi, że te akumulatory szybko się wyczerpią z nawilżacza.

Oto parametry elektryczne nawilżacza wraz z kilkoma innymi zdjęciami:

Chyba mam kilka pytań. Od czego byś zaczął, gdybyś musiał rozwiązać ten problem? Jakiej pojemności baterii potrzebuję, aby uruchomić nawilżacz na kilka godzin? Czy taka bateria jest łatwo dostępna, czy też musiałaby być zaprojektowana specjalnie do tego celu? Czy połączenie może być uziemione? Czy mogę przeoczyć jakieś inne problemy?

Byłbym bardzo wdzięczny za każdą wiedzę, którą mógłbyś się ze mną podzielić.

Wielkie dzięki, David

Moja żona ma HC-150, który jest mniejszy od twojego, ponieważ używa go tylko w nocy. Jednak, jak powiedział Olin, mniejsza jednostka może być opcją, jeśli potrzebujesz jej tylko na kilka godzin.

Inne odpowiedzi mówiły o szczytowych wartościach prądu, ale ważne dla pojemności akumulatora jest średni prąd. Jednostka mojej żony osiąga wartość szczytową przy około 90 W, ale pracuje tylko przy około 33% cyklu pracy przy zimnym rozruchu i znacznie mniej niż po rozgrzaniu, co oznacza średnie zużycie energii znacznie poniżej 30 W. Z łatwością obsługuje zarówno nawilżacz, jak i CPAP z jednej baterii głębokiego cyklu morskiego przez ponad 9 godzin na kempingach. Jest ciężki, ale nie tak ciężki, że nie można go zamontować na wózku inwalidzkim.

Najlepszym sposobem, aby dowiedzieć się o faktycznym średnim zużyciu energii, jest pobicie mocy i pomiar przez kilka godzin w typowych warunkach. Lub po prostu zastosuj eksperymentalne podejście, kup akumulator i najbardziej wydajny falownik, na jaki Cię stać, i sprawdź, jak długo to trwa, dopóki jesteś bezpieczny w domu. Prawdopodobnie potrzebujesz również pewnego rodzaju wskaźnika poziomu, aby nie rozładowywać zbyt daleko.

Należy pamiętać, że moc szczytowa jest nadal ważna przy wyborze falownika, ponieważ musi być w stanie obsłużyć tę moc, plus pewien margines wydajności i błędów, nawet jeśli tylko w przypadku krótkich impulsów.

Coś innego, co należy wziąć pod uwagę, jeśli chcesz tego do poruszania się po swoim domu, może być jakąś stacją dokującą / ładującą, więc po przeprowadzce do nowego pokoju możesz odłączyć i ponownie podłączyć się. Wyszukaj stację ładującą robota, aby uzyskać pomysły.

Moja córka ma porażenie mózgowe i wiem, jak ważna jest dla niej mobilność. Życzę powodzenia w znalezieniu dobrego rozwiązania.

Podstawowym problemem jest to, że ten nawilżacz potrzebuje dużo energii. Potrzebuje 184 W najgorszego przypadku z podanych specyfikacji, więc powiedzmy 210 W na falownik. Powiedzmy, że musi to wytrzymać przez 2 godziny, więc to 1,5 MJ. Jak dotąd wszystko to jest tylko podstawowa fizyka, nic sprytnego sprzętu elektronicznego nie może się ominąć.

Postawmy 1,5 MJ w perspektywie akumulatora samochodowego. 210 W przy 12 V wymaga 17,5 A. Przez dwie godziny to 35 Ah, ale nie można całkowicie rozładować takiego akumulatora bez jego uszkodzenia. Jeśli chodzi o akumulator samochodowy, potrzebujesz jednego o wartości co najmniej 50 Ah. To nie będzie małe ani lekkie.

Obecnie istnieją inne technologie akumulatorów, które są zarówno mniejsze, jak i lżejsze w przypadku tego samego zasobnika energii. Na przykład pryzmatyczne ogniwa litowe 20 Ah 3,3 V z A123 mają około 500 g każdy. (210 W) / (3 V) = 70 A łącznie, więc cztery ogniwa 20 Ah teoretycznie poradzą sobie z tym przez godzinę. Jednak należy to obniżyć z różnych powodów, więc rób 5 komórek co najmniej na godzinę, a więc 10 na dwie godziny. To 5 kg lub 11 funtów, choć nie liczy się falownik, ładowarka i mechanika, aby to wszystko utrzymać.

Tak, można to zrobić przy znacznych kosztach, zająłoby znaczną przestrzeń i wagę oraz kosztowało dużo. Lepszą odpowiedzią jest wydawanie pieniędzy na lepszy nawilżacz, który został zaprojektowany z myślą o wydajności i zasilaniu bateryjnym. Nie szukałem tego, co tam jest, ale od tego chciałbym zacząć.

Jeśli twój nawilżacz działa na prąd przemienny i musisz zasilić go z akumulatora, musisz umieścić falownik między akumulatorem a nawilżaczem, aby przekształcić wyjście prądu stałego akumulatora w prąd przemienny, którego potrzebuje nawilżacz.

Ze specyfikacji, najgorszy przypadek mocy wejściowej do nawilżacza jest w trybie podgrzewanego drutu 230 V, gdzie moc rozpraszana przez nawilżacz wyniesie 184 waty.

Zakładając, że wydajność falownika wynosi 60%, oznacza to, że aby zapewnić nawilżaczowi 184 waty, akumulator musi dostarczyć falownikowi około 307 watów.

W przypadku akumulatora 12 V jest to zużycie około 26 amperów, więc jeśli chcesz uruchomić nawilżacz na godzinę, zanim akumulator się wyczerpie, będzie musiał mieć pojemność 26 amperogodzin. Przez dwie godziny jego pojemność musi wynosić 52 amperogodziny; przez 3 godziny, 78 amperów itd.

Ponadto, pojemności baterii są zwykle określane ze zmienną czasową opartą na prądzie pobieranym w C / 10 lub C / 20, gdzie C jest pojemnością baterii w amperogodzinach. Pobranie prądu w tempie wyższym niż to powoduje karę czasową, około -10% w C, dla kwasu ołowiowego, jeśli dobrze pamiętam.

W każdym razie zapoznaj się z kartami danych producentów akumulatorów, aby znaleźć coś bardziej ostatecznego, a przy okazji, głęboko rozładowane akumulatory - jeśli wybierzesz kwas ołowiowy - prawdopodobnie są tym, na co powinieneś zwrócić uwagę.

Po prostu z ciekawości i na pewno nie chcąc w żaden sposób być obraźliwym, jak udaje ci się tutaj pisać, jeśli jesteś quadriplegic?

Jeśli chcesz poznać inne rozwiązania dla majsterkowiczów, możesz rozważyć użycie nebulizatora zamiast używanego teraz nawilżacza:

Używaliśmy nebulizatora podczas długich podróży z solą fizjologiczną lub sterylną wodą. Nebulizator nie zużywa tyle prądu i jest mniejszy. Mamy falownik Die Hard Power, który podłącza się do zapalniczki w samochodzie, podłączamy do niego nebulizator i uruchamiamy go, jak już wspomniałem, solą fizjologiczną lub sterylną wodą. To może ci pomóc. ( źródło )

Jeśli ważne jest, aby nawilżone powietrze było podgrzewane, nie spełni to twoich potrzeb, ale jeśli możesz użyć wody o temperaturze pokojowej rozpylonej w powietrzu wentylatora, może to działać całkiem dobrze i znacznie zmniejszyć zużycie energii. Trzeba jednak utrzymać rozgrzaną linię lub dodać pułapkę na wodę. Jeśli pracujesz nad tym dalej, możesz kontrolować nebulizator, aby dodawał wodę tylko podczas wdechu i wyłączał się podczas wydechu. Zmniejszyłoby to kondensację i zmarnowaną wodę, a także oszczędzało energię. Być może uda Ci się znaleźć nebulizator, który pasuje do twoich rurek w stanie, w jakim się znajduje, dzięki czemu wypróbowanie jest łatwe i niedrogie. Istnieje wiele przenośnych, zasilanych bateryjnie nebulizatorów ultradźwiękowych, które są dość niedrogie i można je przetestować.

Innym zasobem do sprawdzenia są maszyny CPAP. Niektóre z dołączanymi nawilżaczami mają zasilanie DC. Wystarczy kupić nasadkę nawilżacza, a następnie spojrzeć na zasilacz i stworzyć zestaw baterii i regulator, który zapewnia taką samą moc prądu stałego. Łatwiej byłoby je zasilać bateriami. Podobnie jak nebulizator, prawdopodobnie występują pewne kompromisy, ale prawdopodobnie warto to sprawdzić.

Zastanawiam się, czy lepiej byłoby mieć końcówkę rozpylacza lub waporyzator ultradźwiękowy tuż przy wejściu do tracheotomii z zasilaniem i małą rurkę doprowadzającą wodę idącą w górę rurki powietrznej. Przy odpowiednim czasie wybuch wilgoci szedłby z każdym wdechem, nie wytwarzając nic dla wydechu. Może trochę grzejnika, jeśli woda musi być ciepła.

Gaz ziemny = 13900 Wh / kg

Bateria litowa = 180 Whr / kg

Nawilżacz jest urządzeniem grzewczym. Baterie nie są najskuteczniejszym sposobem przenoszenia energii do podgrzewania wody. Gaz ziemny jest bardziej wydajny. Być może istnieją jednostki nawilżające wykorzystujące gaz.

Poza tym w dzisiejszych czasach używają wibracji do nawilżania wody, wytwarzanie atmosferycznej pary wodnej może być może być przystosowane do nawilżania płuc, zużywają około 10 watów.

Masz tutaj wiele doskonałych odpowiedzi. Kilka osób obliczyło już godzinowe zapotrzebowanie na energię nawilżacza. Zaprezentowano zarówno kwas ołowiowy, jak i znacznie lżejsze opcje litu (akumulator roweru elektrycznego). Falownik jest niezbędny, aby doprowadzić napięcie akumulatora do 120 i do prądu przemiennego. Niestety, wydajny falownik będzie duży, nieco drogi, spowoduje utratę co najmniej 15% energii, będzie nieporęczny, doda przewody elektryczne i zajmie miejsce.

Zachęcam do zbadania, czy jakakolwiek firma produkuje nawilżacz 12 V. Być może wojsko wykorzystuje je na polu, na którym nie ma prądu i tylko baterii? Większość urządzeń domowych można teraz kupić w postaci 12 V prądu stałego, więc dlaczego nie nawilżacz. Jeśli nie istnieje, być może uda Ci się przekonać firmę, która produkuje nawilżacze, aby zbudowała Ci wersję 12 V DC. Z pewnością jest wielu innych ludzi, którzy sami szukają niezależności.

Pomysł, aby ułatwić Ci projekt.

Powodzenia.

Twoje urządzenie pobiera około 180 W w trybie „podgrzewanego drutu” i około 120 W bez. Dodaj narzut zwykłego falownika sieciowego, powiedzmy 80% wydajności, która staje się 225 W dla trybu ogrzewania. Jest to w zakresie pojemności akumulatorów do rowerów elektrycznych, na przykład oto akumulator 360 Wh za 200 GBP . Tak więc każda bateria e-bike o masie 5 kg zapewnia około 1,5 godziny, co zmniejsza się wraz z wiekiem.

Problemem staje się zatem zarządzanie akumulatorami (akumulatorami) - upewnianie się, że ładują się prawidłowo, prawidłowo zasilają falownik, jeśli masz wiele akumulatorów, kiedy je przełączać, jak wykryć ich wyczerpanie itp. Rozwiązania do zarządzania akumulatorami na rowery elektryczne i inny sprzęt może tu pomóc.

Jednak większym problemem jest niezawodność. Jeśli bateria laptopa wyczerpie się, po prostu ją wyłącz. Jeśli bateria respiratora wyczerpie się, może to zagrażać życiu. Zaprojektowanie systemu, który sobie z tym poradzi (kopie zapasowe, awarie itd.) Znacznie zwiększy koszty i wagę. Sprzedaż takiego urządzenia, a może wręczenie go, wymagałoby również zgody FDA lub równoważnego organu regulacyjnego - więcej czasu i pieniędzy. Będą chcieli upewnić się, że system nie zabije ludzi, i słusznie.

Możesz więc poprosić przyjaciela o pomoc i możesz uciec od tego, zgadzając się sam zaryzykować. Ale tak naprawdę zależy, jak długo poradzisz sobie bez zasilania - jeśli odpowiedź brzmi „bardzo mało”, nie chciałbym ryzykować.

Możesz wydłużyć żywotność baterii, zmniejszając straty w systemie.

Jedną ze strat, o której wspomniałeś, jest kondensacja w rurze przeciwdziałana przez nagrzany drut. Ciepło to wydostanie się przez ściany rurki i zostanie utracone. Jeśli dodasz izolację do rury, drut nie będzie potrzebował tyle energii.

Drugie, co widzę, to kondensacja na ścianach samego nawilżacza i „ostrzeżenie o gorących powierzchniach. Pozwoli to na ucieczkę ciepła; ponownie pomoże izolacja. Chociaż może stworzyć zagrożenie pożarowe, jeśli ciepło zostanie uwięzione w niewłaściwym miejscu. Zaizoluj za pomocą Uwaga!

Wystarczy rzucić dość ekstremalną teorię ... (nie miałoby to większego sensu, gdybyś nie potrzebował kompletnego rozwiązania, w tym zasilania wózka inwalidzkiego - sam nawilżacz można by zrobić o wiele łatwiej z bateriami litowymi, jeśli podłączysz napięcie , ale byłoby to stosunkowo nieefektywne [co nie jest tak naprawdę poważnym problemem, po prostu „źle się czuję”)

Możliwe, że możesz zaopatrywać się w baterie LiFePO4 z Chin jako długoterminowe przenośne rozwiązanie. Możesz wziąć 77 akumulatorów LiFePO4 o napięciu 3.2 V przy 100 Ah każdy i znaleźć metodę regulacji do uzyskania średniej mocy przy 230 V (z testowania akumulatorów LiFePO4 LR6 wydaje się, że producenci nazywają ~ 3 V punktem odcięcia przy reklamie Ah). Nie należy uruchamiać ich poniżej 3 V (tylko dlatego, że pod napięciem spada z klifu wokół tego punktu), ale należy również pamiętać, że LiFePO4 zaczynają od szybkiego „udaru” przy napięciu znacznie przekraczającym specyfikację (~ 3,9 V) - prawdopodobnie zrujnowałoby to, co z niego czerpie moc, więc naprawdę trzeba to uregulować.

W każdym razie - zakładając, że 300 Wh na akumulator osiągnie 23,1 kWh. Zakładając, że urządzenie pobiera średnio 35 W, dałoby to ~ 3 tygodnie mocy (uwzględnianie w samorozładowaniu). Gdyby zasilał również stopnie wózka inwalidzkiego (wyrzucając tutaj przybliżoną prognozę z niepełnymi informacjami) i zakładając, że jesteś w ruchu (przy prędkości marszu [~ 3,7 mil na godzinę] na dość płaskim terenie) ~ 10% cyklu 24-godzinnego, dodaj ~ 12,5 Wh do 35 Wh z nawilżacza, aby uzyskać szacowany czas pracy wynoszący ~ półtora tygodnia.

-Ale do diabła, załóżmy, że jesteś na wycieczce podobnej do wędrówki (pamiętając, że ten typ baterii jest stosunkowo dobry z normalnym ciepłem na zewnątrz i światłem słonecznym) i poruszasz się przez 60% czasu teren przy prędkości marszu przy średnim zużyciu godzinowym 240 Wh (275 po nawilżaniu). Szacowany czas pracy potrwa nieco ponad trzy pełne dni, co pozwoli na niezłą weekendową wycieczkę.

Koszt akumulatorów oszacowałbym na około 7 700 USD (nie jest to ostrożny szacunek i zakłada się, że otrzymujesz całkiem solidną ofertę). Potrzebujesz regulatora (~ 100 $), ramki bankowej / okablowania (~ 500 $) i metody ładowania (~ 500-5000 $). Prawdopodobnie potrzebujesz też jakiejś metody wyciągania lub przesuwania, aby usunąć zespół ładujący (alternatywnie rama ładująca może być w stanie zmieścić się nad akumulatorami, ale musisz zostawić wózek inwalidzki). Przy czyjejś pracy (~ 25-75 h), przypuszczam, że ten projekt przyniósłby około 11 000 $. Można jednak zmniejszyć liczbę akumulatorów o połowę i uruchomić przy napięciu 115 V, co z grubsza zmniejszy wszystkie koszty o połowę (ponieważ zestaw akumulatorów przyszedłby nieco ponad kilkaset funtów, gdyby rozmiar był o połowę mniejszy, może to być możliwe potrzeba tylko kilku osób do ręcznego przesuwania, zakładając, że ma dobre punkty chwytu), gdzie wystarczy zmniejszyć pierwotnie podane czasy działania o ~ 55%. Projekt byłby głupi, gdyby sam nie napędzał napędzanego wózka inwalidzkiego - ale zyskujesz znacznie na wydajności, nie musząc podnosić napięcia. Ten bank będzieogromne , jak 2-4 elektryczne wózki widłowe (ale bank niekoniecznie musi być jednym solidnym blokiem, ponieważ skutecznie masz 77 „modułów”) i waży ~ 500 funtów (zakładając, że ładunek jest dobrze wyśrodkowany i zabezpieczony, możesz prawdopodobnie trochę bardziej szalone podczas jazdy po pochyłych powierzchniach - chyba że jest to śliskie, gdy przewrócenie może być śmiertelne). Zależnie prawie całkowicie od sposobu montażu ładowarki, powinieneś być w stanie uzyskać 1500-4000 cykli ładowania / rozładowania z tego banku, zanim spadnie poniżej 80% pierwotnej pojemności (wierzę, że rozwiązanie LiFePO4 wystarczyłoby ci> 15 lat, zanim zauważysz nie utrzymuje tak dużej ilości ładunku i prawdopodobnie byłby w stanie przetrwać całe życie, jeśli zechcesz znieść konieczność ładowania co tydzień lub mniej więcej).

Dodatkowe uwagi: Ponieważ rozładowanie na ogniwo będzie bardzo niskie (biorąc pod uwagę, że obciążenie zostanie podzielone na stosunkowo dużą liczbę ogniw), czasy pracy są prawdopodobnie ~ 10-20% zaniżone (powinieneś być w stanie uzyskać znacznie ponad 100 Ah na baterię). Powinny one działać stosunkowo fajnie i nie są podatne na wybuch. Nie będziesz też musiał się zbytnio przejmować konserwacją. Nie wziąłem pod uwagę wagi banku przy szacowaniu poboru krzesełka i mam tylko słabe wyobrażenie o tym, co pociąga krzesło (i szczególnie słabo, gdy myślę o tym, co rysuje twoje tajemnicze urządzenie), a nawet nie wiedzieć, czy wózek inwalidzki jest sklasyfikowany jako dodatkowy ciężar. Prawdopodobnie można by pójść na lepsze kompromisy, aby zmniejszyć rozmiar banku kosztem czasu pracy - to dyskusja z kimś, kto nie zdarza się, że mam kilka wolnych minut bez odpowiedniej wiedzy i nie szukasz tylko rozrywki. : P

Wszystkiego najlepszego - brzmi jak zabawny projekt. Być może uda Ci się znaleźć lokalnego specjalistę, który chętnie podejmie projekt tylko z tego powodu.

ETA: Dobrze zaprojektowany regulator byłby w stanie odciąć zasilanie do wszystkiego oprócz nawilżacza, gdy średnie napięcie na akumulator spadnie poniżej 3 V. Idealnie byłoby zmienić na 115 V i obniżyć napięcie, co pozwala w pełni czerpać z akumulatorów (LiFePO4 nie jest zbyt wybredny w przypadku głębokiego rozładowania, jak, powiedzmy, kwas ołowiowy, ale napięcie wyjściowe spada po rozładowaniu poniżej 3 V, więc konieczne jest przełączenie na 115 V.) Sądzę, że to zapewni ci dodatkowe dni pracy na nawilżaczu w nagłym wypadku. Złożona (ciężka, duża, droga) ładowarka wewnątrz fotela może pozwolić na rozwiązania słoneczne lub po prostu podłączenie do ściany, ale sądzę, że koszty tam przewyższają korzyści.

Odpowiedź na twoje pytanie brzmi: tak , możesz zasilać nawilżacz z baterii. Wystarczy falownik, który pobiera napięcie akumulatora i przekształca je w napięcie (i prąd) wymagane przez nawilżacz.
Korzystając z dostarczonych specyfikacji, potrzebujesz (co najmniej) wyjścia 120 V, 2 A (240 W) ; Falownik wejściowy 12 V 20 A ; oraz morską baterię „głębokiego rozładowania” 12 V, 400 CCA.

Akumulator i falownik można zamontować na małej przyczepie (wszystko z kołami), dzięki czemu można go łatwo zamocować i holować za pomocą krzesła. Aby uprościć sprawę, polecam powielenie tego, aby jedna jednostka ładowała się, podczas gdy druga była używana. Powodzenia!

Możesz rozważyć użycie mniejszej baterii z ciągłym ładowaniem przez ogniwo paliwowe. Zobacz: http://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell

Niektóre problemy z ogniwami paliwowymi to: (1) wytwarzanie ciepła ... bardziej wydajne ogniwa paliwowe mają tendencję do pracy w wyższych temperaturach i (2) zużycie tlenu.

Ogniwo paliwowe może być zasilane wymiennymi wkładami propanowymi lub gazowymi, co powoduje powstawanie pary wodnej jako produktu ubocznego. Zużyłoby to tlen i dlatego nie chciałbyś używać go w ograniczonej przestrzeni. Ogniwa paliwowe nie zawierają szkodliwych produktów ubocznych, których można by uniknąć z tradycyjnych generatorów spalających paliwo.

Niestety nie wiem, gdzie znaleźć odpowiednie ogniwo paliwowe. Jeśli chodzi o baterie, zacznę od zbadania szczelnych baterii używanych w lotnictwie. Jakość i zakres środowiska wykorzystywanego do akumulatorów nowoczesnych średnich i dużych samolotów jest bardzo wysoka.

Jeśli możesz tolerować posiadanie sprzętu na zewnątrz, który zasila kabel zasilający w środku, istnieje znacznie tańsze rozwiązanie. Silnik kosiarki napędzany alternatorem samochodowym jest o wiele tańszy niż falownik i akumulatory. Ponieważ benzyna wynosi 9700 Wh / litr; cały system zasilania 12 woltów jest również o wiele mniejszy. Nawet biorąc pod uwagę straty wydajności; silnik kosiarki o mocy 5 KM może jednocześnie uruchamiać sprzęt i ładować akumulatory, dzięki czemu można go ustawić tak, aby obsługiwał „palnik gazowy”, który okresowo wytwarza spaliny.