एक बैटरी बफरिंग के लिए सरल संधारित्र का उपयोग करें?


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मेरे पास एक सरल अनुप्रयोग है जहां एक 6V, 2A डीसी बिजली की आपूर्ति 4 हॉबीस्ट-ग्रेड सर्वोस चला रही है। ज्यादातर मामलों में यह पर्याप्त है, लेकिन ऐसे मामले हैं (जब सभी सर्वो अचानक लोड हो जाते हैं) जब मुझे लगता है कि कम समय के लिए पावर ड्रॉ 2 ए से अधिक हो जाएगा।

यह मुझे सुझाव दिया गया था कि मुझे इस तरह के क्षणिक भार को संभालने के लिए अपने शक्ति स्रोत और सर्वो के बीच संधारित्र का उपयोग करना चाहिए। दुर्भाग्य से सुझाव देने वाले को नहीं पता था कि यह वास्तव में कैसे लागू किया जाएगा। मैंने Google विश्वविद्यालय की कोशिश की, लेकिन ज्यादातर विशाल कैपेसिटर के वीडियो के साथ आया जो नाटकीय रूप से चीजों को विस्फोट करने के लिए इस्तेमाल किया जा रहा था।

क्या कोई मुझे सही दिशा में इंगित कर सकता है, या मुझे एक सरल सर्किट उदाहरण देगा कि मैं यह कैसे करूंगा। क्या यह पॉजिटिव लीड पर कैपेसिटर की वायरिंग करने जितना आसान है?

उपयुक्त केशिकाकार आकार निर्धारित करने के लिए मुझे क्या गणना करनी चाहिए? उदाहरण के लिए, यदि मैं 5 सेकंड के लिए 3 ए के शिखर को बनाए रखना चाहता था।


यदि आपके पास अपने बिजली की आपूर्ति पर 2A फ्यूज है तो यह फ्यूज को उड़ा देगा।
कोरटुक

तब क्या दृष्टिकोण लिया जाना चाहिए? मैं बिजली की आपूर्ति से संधारित्र को कैसे चार्ज करूं, और फिर संधारित्र का उपयोग सर्किट को बिजली देने के लिए करूं?
मार्क हैरिसन

मेरा सुझाव है कि आप दो बिजली की आपूर्ति प्राप्त करेंगे, एकल छोटे दालों के लिए उच्च धारा के लिए आप एक चोक और संधारित्र के साथ सामना कर सकते हैं, लेकिन यह अधिक मोटर्स को चालू करने के साथ सौदा नहीं करेगा, फिर आपकी आपूर्ति में शक्ति है, जो शोर के एक पल के साथ सौदा करेगा। । मेरा सुझाव है कि सभी के ऊपर कई आपूर्ति होगी। किसी के पास बेहतर समाधान हो सकता है। समय के साथ कोई व्यक्ति संभवतः आपको पूर्ण योजनाबद्धता और स्पष्टीकरण भी देगा कि कैसे संधारित्र का उपयोग किया जाए ताकि आपको अपने प्रश्न से कुछ उपयोगी मिल सके।
कोर्तुक

@geometrikal - आपका उत्तर ठीक था और चर्चा में जोड़ा गया। मेरा सुझाव है कि आप इसे पुनः स्थापित करें। मैंने उत्तर के रूप में एक डमी संस्करण जोड़ा है - यदि आप चाहते हैं कि आप इसे कॉपी कर सकें और मैं इसे हटा दूं। या यदि आप चाहें तो बस अनिर्धारित छोड़ दें।
रसेल मैकमोहन

जवाबों:


21

सबसेट सारांश:

I = अतिरिक्त करंट प्रदान किया जाएगा।
टी = इस अतिरिक्त वर्तमान प्रदान करने का समय।
इस अवधि के दौरान वोल्टेज में वी = स्वीकार्य गिरावट।

इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए फराड में सी = समाई।
फिर:

  • C = I x T / V

सिद्धांत रूप में, और वास्तविक अनुप्रयोगों में उपयोगी होने के लिए पर्याप्त करीब:

  • एक फराड 1 सेकंड में 1 एम्पियर लोड के साथ वोल्टेज को एक सेकंड में गिरा देगा।

    आवश्यकतानुसार स्केल करें।

परिणाम उत्साहजनक नहीं हैं :-(

(१) सब कुछ करने के लिए संधारित्र उपलब्ध कराना

I एम्पीयर की वर्तमान अवधि के लिए, समय के साथ V वोल्ट का टी टी सेकंड (या उसके भाग) कैपेसिटर सी की आवश्यकता होती है, जैसा कि ऊपर है)

  • C = I x T / V <- दिए गए VIT के लिए कैप

    यानी अधिक करंट को अधिक समाई की आवश्यकता होती है।
    अधिक धारण समय के लिए बड़े समाई की आवश्यकता होती है।
    अधिक स्वीकार्य वोल्टेज ड्रॉप = कम समाई।

या ड्राप दी गई CIT, बस पुनर्व्यवस्थित है

  • Vdroop - (T x I) / C

या समय कैप कैप को दिए गए CIV को धारण करेगा, बस रीयरेंजिंग =

  • समय = टी = वी एक्स सी / आई

इसलिए उदाहरण के लिए 1 सेकंड के लिए 1 ओवरलोड और 2 वोल्ट ड्रॉप

C = I x T / V = ​​1 x 1 x / 2 = 0.5 फैराड = उम।

सुपरकैप्स आपको तब तक बचा सकता है जब तक आवश्यक शिखर वर्तमान का समर्थन किया जा सकता है।

समर्थन समाधान

एक सुपरकैप (SC) समाधान लगभग व्यवहार्य दिखता है।

इन 3F, 2.5V सुपरकैप डिजील स्टॉक से $ 1.86 / 10 के लिए और मैन्युफैक्चरिंग वॉल्यूम में 85 सेंट से कम के शेयर हैं। कीमतें

3 एफ के लिए, 2.7 वी यूनिट स्वीकार्य 1 सेकंड डिस्चार्ज दर 1/2 वैटेड 3.3 ए है। आंतरिक प्रतिरोध 80A के तहत है जो 3A पर ESR के कारण लगभग 0.25V ड्रॉप की अनुमति देता है।

दो श्रृंखलाओं में 1.5F और 5.4V Vmax देता है। 3 इन सीरीज़ में 1 फैराड, 8.1V Vmax, वही 3A डिस्चार्ज और 0.75V ड्रॉप 3A पर ESR के कारण मिलता है।

यह सेकेंड रेंज के दसवें हिस्से में उछाल के लिए अच्छा काम करेगा। निर्दिष्ट पौधा 3 ए के लिए, 5 सेकंड की आवश्यकता है, शायद 15 फराड की आवश्यकता है।

एक ही परिवार 10F, 2.7V $ 3/10, 26 मिलीमीटर अच्छा दिखता है। 10A को निर्वहन की अनुमति दी। 3 ए पर 5.4 से 5 वोल्ट तक की श्रृंखला में दो को दिया जाता है

T = V x C / I = 0.4 x 5 / 3 = 0.666 seconds.  

वहाँ पर होना।

(2) यदि ड्रॉपअप सिस्टम रीसेट आदि का कारण बनता है और इससे बचने की इच्छा रखता है (जैसा कि आमतौर पर एक :-) करता है) अक्सर एक उपयोगी समाधान होता है, जो इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए उप-आपूर्ति प्रदान करता है, जो कैप के साथ ड्रॉपआउट अवधि में उन्हें पकड़ता है।

उदाहरण के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स को 50 mA की आवश्यकता होती है। होल्डअप समय वांछित = 3 सेकंड (!) कहें। स्वीकार्य ड्रॉप = 2 वी कहते हैं।
ऊपर से

  • C = I x T / V = ​​0.05 x 3/2
    = 0.075 Farad
    = 75,000 uF
    = 75 mF (मिलीफारड)

यह अधिकांश मानकों से बड़ा है, लेकिन उल्लेखनीय है। एक 100,000 यूएफ सुपरकॉप काफी छोटा है। यहाँ 3 दूसरा होल्डअप "द किलर" है। अधिक विशिष्ट कहने के लिए 0.2S ड्रॉपआउट आवश्यक कैप है

75,000 यूएफ एक्स 0.2 / 3 = 5000 यूएफ = बहुत उल्लेखनीय।


(3) इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक छोटी होल्ड बैटरी स्पष्ट कारणों के लिए उपयोगी हो सकती है।


(4) बूस्ट कन्वर्टर: एक वाणिज्यिक डिजाइन में जहां 4 x C नॉन रिचार्जेबल बैटरी का उपयोग किया जाता था, 5V, 3V3 और मोटर ड्राइव बैटरी (व्यायाम उपकरण नियंत्रक) प्रदान करने के लिए जीवन का अंत Vbatter बैटरी जीवन के अंत के दौरान जरूरत से ज्यादा 5 V से नीचे हो गया और बहुत कुछ बहुत नीचे जब मोटर्स संचालित। (प्राथमिक डिजाइन मेरा नहीं था)। मैंने 74C14 हेक्स श्मिट CMOS इन्वर्टर पैकेज के आधार पर एक बूस्टर कन्वर्टर जोड़ा जो हर समय इलेक्ट्रॉनिक्स को 5V प्रदान करता है और साथ ही 3V3 माइक्रोकंट्रोलर को नियंत्रित करता है। बूस्ट कन्वर्टर का करंट करंट और 2 x LDO रेज और इलेक्ट्रॉनों के तहत 100 यूए।


E & OE - हो सकता है कि कहीं पर कुछ गलत हो गया हो, आसानी से हो गया। यदि हां, तो कोई मुझे इसके बारे में बताएगा :-)।


जोड़े गए:

प्रश्न: यह सुझाव दिया गया है (काफी समझ से)

  • मुझे यकीन नहीं है कि आप उपयोगकर्ताओं को मुख्य प्रश्न का उत्तर दे रहे हैं।

    बिजली की आपूर्ति को ओवरलोड करने से रोकने के लिए यह संभव नहीं लगता है।

    यह बिजली की आपूर्ति कटआउट का मामला नहीं है, यह छोटी अवधि (5 या अधिक सेकंड के आदेश पर) के लिए उच्च वर्तमान की अनुमति देने का मामला है।

    यह एक और बिजली आपूर्ति की आवश्यकता के मामले की तरह लगता है

प्रतिक्रिया

मेरा मानना ​​है कि मैं प्रश्न को पूरी तरह से संबोधित कर रहा हूं, जैसा कि पूछा गया है, लेकिन क्या मैं यह भी संबोधित कर रहा हूं कि मेरा मानना ​​है कि बड़ा प्रश्न होने के लिए उत्तरदायी है।

नतीजतन, यहाँ स्पर्शरेखा और अप्रासंगिक सामग्री प्रतीत होती है।
मैंने उन बिंदुओं को अनसुना कर दिया है और साथ ही उन बिंदुओं को भी पूछा है जो मेरे अपने अनुभवों के आधार पर बारीकी से सामान्य अनुप्रयोगों में और सामान्य अपेक्षाओं पर आधारित हैं।

मुद्दे हैं

  • "क्या होगा अगर मांग आपूर्ति से अधिक है" और

  • "क्या होगा अगर आपूर्ति मांग से नीचे आती है"।

ये व्यवहार में एक और समान हैं लेकिन इसके अलग-अलग कारण हो सकते हैं।

ध्यान दें कि मेरा उत्तर (1) विशेष रूप से कहता है

  • "के लिए वर्तमान से अधिक की मैं एम्पीयर"

और उसका सवाल था

  • "... लेकिन ऐसे मामले होते हैं (जब सभी सर्वोस अचानक लोड हो जाते हैं) जब मुझे लगता है कि पावर ड्रॉ थोड़े समय के लिए 2 ए से अधिक हो जाएगा।

ओवरक्रैकिंग से निपटने का मतलब वही है जो वह पूछ रहा है।
परंतु ओवरक्रैक ओवरलोड के कारण होता है और, जब ओवरक्रैक से निपटने की कोशिश की "लागत" देखी जाती है (0.5 फैराड कैप या जो भी हो) तो परिप्रेक्ष्य अच्छी तरह से बदल सकता है "हम इस ओवरलोड को अलग तरीके से सवारी करने के लिए क्या कर सकते हैं"। अगले सबसे स्पष्ट "समाधान" को मोटर प्रदर्शन पर हिट को स्वीकार करना है, चलो आपूर्ति रेल गिरावट BUT को एक्ट्रोनिक्स फलक रखने के लिए एक स्थानीय आपूर्ति बनाए रखें। एक और समाधान जो मुझे संबोधित करने में परेशान नहीं करता है, वह है सिस्टम को उदाहरण के लिए जब सभी एक ही बार में इमदादी दरों को धीमा करना है। क्या यह स्वीकार्य है आवेदन पर निर्भर करता है।

कारण यह है कि हम शॉर्ट टर्म ओवरक्रैक स्थिति को संबोधित करने के लिए TRY कर सकते हैं, यह है कि आपूर्ति में अधिकांश समय अतिरिक्त क्षमता होती है और इसका उपयोग सर्ज ईवेंट से पहले कैप चार्ज करने के लिए किया जाता है। कैप जादुई रूप से अतिरिक्त करंट का निर्माण नहीं करते हैं, बस दिनभर की आवक को बचाते हैं।

वर्तमान संधारित्र की आपूर्ति करने के लिए वोल्टेज खोना आवश्यक है इसलिए मैं इसके लिए स्वीकार्य सीमा भी निर्दिष्ट करता हूं। मुझे लगता है कि आप पाएंगे कि यदि आप संख्या में उसकी आवश्यकता को काउच करते हैं और फिर उन्हें मेरे फॉर्मूले में प्लग करते हैं कि उनके प्रश्न का उत्तर दिया जाएगा।


ज्यामितीय पोस्ट पर पुनः।

  • लेकिन यह 6 वी * 3 ए * 5 एस का मामला नहीं है। बिजली की आपूर्ति के उत्पादन को और अधिक चालू करने की आवश्यकता के कारण आउटपुट को रोकने के लिए आपको पर्याप्त समाई की आवश्यकता होती है। यह वास्तव में सिर्फ एक अच्छे तरीके से नहीं होने वाला है।

क्या होता है मूल आपूर्ति विशेषताओं पर बहुत निर्भर करता है।
कल्पना कीजिए कि एक LM350 का उपयोग किया जा रहा था। यहां डेटशीट । यह अनिवार्य रूप से स्टेरॉयड पर एक LM317 है। अधिकांश परिस्थितियों में 3 ए के बारे में अच्छा है और आवेदन में गहरे अंत में 4.5a में। 3A की गारंटी। अंजीर 2 से पता चलता है कि 5 से 15 वी के विन-वाउट अंतर के लिए यह 4.5 ए के लिए अच्छा है निर्भर करता हैअन्य मुद्दों पर। इसे अच्छे विनियमन के साथ इसकी वर्तमान सीमा के पास चलाया जा सकता है। यदि 3A पर चलाया जा रहा है और यदि इसके पार ड्रॉप बहुत अधिक नहीं है और यह अच्छी तरह से गर्म है तो यह 4.5A की गर्म और रुक-रुक कर चलने वाली चोटियों को प्रदान नहीं किया जाएगा। ऐसा अक्सर करें और तापमान बढ़ जाएगा और अंजीर 1,4,5 और कुछ चीजों को खोलना प्रभावित करेगा कि यह कैसे व्यवहार करता है। सबसे पहले वाउट चोटियों पर छोड़ना शुरू कर देगा और आउटपुट पर एक संधारित्र इसे लोड की सेवा करने में मदद करेगा। ड्रूप और लंबी चोटियों को बढ़ाना और कैपेसिटर को अधिक करने के लिए कहा जाएगा। यदि IC ने एक पल के लिए पूरी तरह से काट देने का फैसला किया (जो कि ऐसा करने की संभावना नहीं है) तब तक जब तक कि T x I / C वोल्टेज ड्रॉप से ​​अधिक नहीं हो जाता है जो स्वीकार्य है कि संधारित्र पूरे काम करेगा। IA को 3A पर पुनर्स्थापित करें और संधारित्र अगली बार तक रिचार्ज हो जाएगा।


1
@ कोरटुक - एक समस्या यह है कि जब मैं उनके प्रश्न को पूरी तरह से जोड़ रहा हूं, जैसा कि पूछा गया है, मैं यह भी संबोधित कर रहा हूं कि मेरा मानना ​​है कि बड़ा प्रश्न होने के लिए भी उत्तरदायी है, इसलिए इसमें से कुछ अभी तक अप्रकाशित है। || मुझे लगता है कि आप पाएंगे कि यदि आप उसकी आवश्यकता का एक उदाहरण बनाते हैं और फिर उसकी आवश्यकता को संख्याओं में परिवर्तित करते हैं और फिर उन्हें मेरे सूत्रों में प्लग करते हैं कि उनके प्रश्न का उत्तर दिया जाएगा - कृपया पाठ के अलावा देखें। ((लेकिन, जैसा कि कार्ल सागन ने कहा था, "मैं गलत हूं" :-))।
रसेल मैकमोहन

सुपरकैप के साथ सावधान। सुनिश्चित करें कि वे उस करंट को तरंगित कर सकते हैं। और क्या आपका मतलब कार्ल सरगन, खगोलशास्त्री से है?
माइक डीस्मोन

@ कोरटुक - ऐसा लगता है कि लोगों को संदेश भेजना संवेदनशील है। कृपया उत्तर देने के लिए जोड़ देखें। (संपादित करें: हम्म्म शायद नहीं)।
रसेल मैकमोहन

धन्यवाद रसेल, एक शुरुआत के रूप में मैं "बड़ी तस्वीर" जवाब की बहुत सराहना करता हूं। मैं बहुत कुछ सीख रहा हूं, और मुझे यकीन है कि अन्य लोगों की भी मदद की जा रही है।
मार्क हैरिसन

@RussellMcMahon, मुझे लगा कि समग्र उत्तर महत्वपूर्ण था, जैसा कि मैंने सवाल पर अपनी टिप्पणियों में कहा था, लेकिन जब मैंने आपके उत्तर को पढ़ा और कुछ भी नहीं जानने की कल्पना करने की कोशिश की तो मैं सोच सकता था कि 5mF की टोपी इसे ठीक कर सकती है। आपके पास वे दोनों हैं, लेकिन मुझे लगता है कि पोस्ट को बेहतर तरीके से व्यवस्थित किया जा सकता है, लेकिन यह हमेशा लगभग कुछ भी कहा जा सकता है।
कोर्तुक

6

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Capacitor voltage: 15v
Storage Capacity: 783333uf
Data on a 3A load spike typically seen when large retracts jam:
Supply 6v with a voltage drop to 4.7v over 0.88sec
Supply 6v with a voltage drop to 3.0v over 3.0sec (3.0v minimum voltage of the OrangeRx 6ch)

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