kondensator som eneste strømkilde, hvor lenge holder spenningen seg oppe?

[Firesky]

Heisann, driver å holder på å snekrer sammen en vekkerklokke, og noe som irriterer meg med de fleste klokkeradioer man kjøper er at de nullstiller seg om strømmen går, derfor tenker jeg å bruke et batteri som backup, altså litt det samme som en UPS. Men, hvordan ville det være å heller brukt en kondensator? Finnes det noen formel for å regne ut tiden spenningen vil holde seg oppe, forhold til strømforbruk og kapasitans?

 

Fant noen kondensatorer på 0.47 Farad og regner med kretsen bruker ca 10-20mA utenom 7-segmentene, burde ikke være det store problemet å få kretsen til å slå av 7-segmentene om den registrer strømbrudd.

 

Noen som har troa på dette, eller burde jeg heller holde meg til vanlige batterier?

[Vain]

Formel for spenning over kondensator som funksjon av strømmen:

 

Som gir (dersom strømmen ut er konstant 20mA):

u(t) = (1/0,47) * -0,02 * t + u(t0)

= -0,043 * t + u(t0)

 

Der t er tiden i sekunder, og u(t0) er spenningen over kondensatoren når strømbruddet inntreffer.

 

Generelt sett vil en kondensator lade seg ut over tid etter strømbruddet, noe som vil føre til at spenningen synker. Om det vil fungere er avhengig av hvor følsom kretsen din er for variasjon i spenning, og hvor langvarende strømbrudd du ser for deg kretsen skal tåle.

[Dr_VingTor]

Skal du ha noen mulighet til å bruke en kondensator til dette bør du antagelig bruke en supercap, http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Cat=131084 . Du må nok også bruke en mikrokontroller som har mulighet for veldig lavstrøm-modus med RTC, godt under 1mA bør du vell i så fall sikte for. For eksempel 32 bit AVR UC3L eller noe slikt (32bit kontroller er kanskje litt overkill da). Bruker 1.5uA med RTC. I tillegg må du ha muligheten til å skru av resten av kretsen.

 

En annen løsning kan kanskje være å bruke et oppladbart batteri, som lades når nettspenning er tilgjengelig, og bytte til batteri når det er et strømbrudd. Eller bare droppe ladinga og ta den enkleste løsninga, men batteri som backup.

[kurrant]

Det er ingen grunn til å bruke en kondensator til dette. Kondensatorer er enkle lineære komponenter som har en del gunstige egenskaper som gjør at de er mye brukt i elektronikk, men er skjelden passende som energikilde.

 

Unntaket er når man trenger å dumpe energien svært fort, noe som er en situasjon kondensatorer håndterer bra i motsetning til batterier. Med mindre du har dette kravet, er batterier mye bedre på alle måter. De tar mindre plass, og varer ekstremt mye lengre.

[Dundersalt]

Gjør du dette riktig kan du gå 4-5 dager på kondensatorstrøm. Spørs jo helt hva du vil oppnå, en kondensator vil "vare evig", men har en begrenset "av tid". Batteri må byttes med tiden, men kan fore klokken med strøm i lang tid.

 

Dr_vingtor er uansett innpå det som i mine øyne er den "riktige" måten. Mange produkter har denne løsningen! Totalt vedlikeholdsfritt og mer enn nok til at klokken ikke nullstiller seg under et strømbrudd. Kanskje litt vanskeligere, men desto mere lærerikt og utfordrene. Husk dog at med denne løsningen kan du glemme display LEDS osv når strømmen er borte, eneste som skal skje er at mikrokonrtolleren har full kontroll på klokken, slik at den ikke nullstilles når strømmen kommer tilbake og systemet slås på.

[kurrant]

Batteri må byttes med tiden, men kan fore klokken med strøm i lang tid.

 

Billige litium-batterier varer i godt over 10 år dersom man bare trekker strøm fra det en skjelden gang, og bare bruker det til å holde en RTC i live. i de fleste tilfeller vil et slikt batteri leve mye lengre enn forventet levetid på applikasjonen.

[Dundersalt]

Batteri må byttes med tiden, men kan fore klokken med strøm i lang tid.

 

Billige litium-batterier varer i godt over 10 år dersom man bare trekker strøm fra det en skjelden gang, og bare bruker det til å holde en RTC i live. i de fleste tilfeller vil et slikt batteri leve mye lengre enn forventet levetid på applikasjonen.

Det er helt sant:) Dessuten er det ikke kritisk om man faktisk skulle miste klokken en gang hvert 5-10år man faktisk glemmer å bytte. Klokke er generelt sett uansett noe dritt når det kommer til elektronikk og bør unngås så godt det lar seg gjøre med mindre man kan synkronisere mot en klokke server.

[Firesky]

Jeg bruker en egen RTC (PCF8583) sammen med en ATmega8 mikrokontroller, displayet er en egen liten modul som består av en ATtiny2313 og 4stk 7-segmenter, (kan helt sikkert unngå to kontrollere, men pytt pytt) displaymodulen vil jeg nok slå av helt ved strømbrudd.

 

Men... Kondensatorne jeg kom over er disse: link

Jeg kunne og satt inn 4-5 stykker om nødvendig, men hvis det ikke er nok til å holde spenningen oppe i mer enn noen sekunder eller noe slik, så tror jeg nok jeg heller går for et batteri, de må riktig nok bytes i ny og ne, men hvis jeg finner en løsning som gjør at klokka tar spenningen fra et adapter og ikke tar noe fra batteriet så lenge den har spenning fra adapteret, så tror jeg det er en greiere løsning.

[Dr_VingTor]

Skal ikke si at jeg husker spesifikasjonene på disse mikrokontrollerne i detalj, men så vidt jeg kan huske så har de ikke innebygget støtte for backup spenninger slik du her er på jakt etter. Dette er ikke noe hinder for å lage en backup løsning, den enkle måten er å bruke en "diode-OR" kobling (hvis du bruker batterier da). Du trenger da bare sørge for at batterispenningen er laver enn den vanlige supply spenningen.

 

Problemet ditt er at du må ha kretsene aktive på en eller annen måte for å kunne detektere om du har den vanlig supplyspenningen tilgjengelig eller ikke. Dette fører til at det kanskje er vanskelig å lage en backupløsning som bruker lite nok strøm. Mulig du kanskje kan bruke ekstern interrupt for å detektere om spenning kommer tilbake...

 

Du bør tenkte igjennom hvordan du skal detektere at hoved spenningen forsvinner, og hvordan du skal kunne detektere at den er tilbake, slik at systemet kan våkne opp igjen...

[Firesky]

Så lenge jeg bruker batterier så kan igrunnen hele kretsen gå som normalt de minuttene strømmen er borte, strømmen er skjeldent vekk mer enn 5 minutter.

Displayet til klokka har og en dimmefunksjon, så hvis jeg finner på en lur måte å detektere strømbrudd så kan jeg alltids dimme ned lyset til ganske lavt.

Tenker litt på å bruke en ekstern interrupt, eller få den til å sjekke en vanlig port om den er lav eller høy.

 

Kun kontrollerne bruker totalt toppen 5mA, hvor mye den eksterne RTC'n bruker er jeg ikke sikker på, men tviler på det er så mye mer enn kontrollerne, bruker jeg batteri tror jeg ikke strømforbruket er noe å tenke på, i motsetning til kondensator.

[Firesky]

Bestilte netopp 5stk kondensatore på 1 farad, så jeg skal teste først med noen stykker av dem, hvis det viser seg å fungere greit så bruker jeg heller de, enn batteri.

Skulle da tro at 5 Farad burde holde spenningen oppe en stund, hvis jeg får kretsen til å koble av displayet og det kun er kontrollerne som trekker litt strøm.

[kurrant]

Bestilte netopp 5stk kondensatore på 1 farad, så jeg skal teste først med noen stykker av dem, hvis det viser seg å fungere greit så bruker jeg heller de, enn batteri.

Skulle da tro at 5 Farad burde holde spenningen oppe en stund, hvis jeg får kretsen til å koble av displayet og det kun er kontrollerne som trekker litt strøm.

 

Jeg skjønner fortsatt ikke hvorfor du vil bruke kondensatorer snarere enn batteri. såkalte superkondensatorer er bra når du har behov for å lade opp og ut veldig fort, ellers er batterier overlegne på alle måter. Kondensatorene har ellers veldig ugunstige egenskaper, for eksempel det at de lader seg ut av seg selv ganske fort, uavhengig av hvor mye strøm trekker fra ekstern last.

[nomore]

Har et tilsvarende prosjekt på gang. Eg bruker en egen klokkechip(RTC) for å holde styr på klokka. Den har støtte for direkte tilkobling av batteri, slik at den fortsatt klarer å holde rett tidspunkt selv om hovedstrømmen til kretsen forsvinner. Eg bruker den minste som heter DS1307.

[space17]

En måte å finne ut av hvor lenge spenningen holder er å regne det ut. En annen og minst like enkel er å simulere det i Spice. Anbefaler gratisprogrammet LTspice.

 

En kondensator som lades til 5V, vil med et strømtrekk på 20 mA, ha en spenning på 3,8 V etter 5 minutter og 2,6V etter 10 minutter.

 

space

[Behydro]

Bestilte netopp 5stk kondensatore på 1 farad, så jeg skal teste først med noen stykker av dem, hvis det viser seg å fungere greit så bruker jeg heller de, enn batteri.

Skulle da tro at 5 Farad burde holde spenningen oppe en stund, hvis jeg får kretsen til å koble av displayet og det kun er kontrollerne som trekker litt strøm.

 

 

5 Farad!!! Da va møkje!

 

Håper du har tenkt å begrense ladestrømmen på en måte, og for all del ikke kortslutt de når de er oppladdet. Vi snakker alvorlig mye lagret energi her.

 

En 1 farads kondensator brukt til bilstereo er ofte på størrelsen med en 0.5 liters øl/brus boks

 

http://www.bilstereo.no/m/shop/?mid=m436&vn=736&katid=84

[space17]

Backup kondensatorene som er nevnt her er laget på en helt annen måte enn de som benyttes til bilstereo. De er bittesmå og har meget høy indre motstand slik at kortslutning ikke er farlig på samme måte. 1F som selges hos Elfa har en indre motstand på 30 Ohm. Korslutning av denne ved full spenning (5V) vil kun føre til 17 mA strøm, og ca. 1W varme.

 

Dog har det kommet noen "supercapasitors" med lav indre motstand på markedet som mye lavere indre motstand.

 

 

space

[Firesky]

De jeg bestilte har også 30ohm indremotstand. Link til kondensator

Syntes ikke størrelsen var noe å klage på, får fint satt 5 stykker på rad inni klokka.