Super Capacitor UPS 6 ደረጃዎች (ከስዕሎች ጋር)

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:31

ለፕሮጀክት ፣ ከኃይል ማጣት በኋላ ማይክሮ መቆጣጠሪያውን በ 10 ሰከንዶች ያህል እንዲሠራ የሚያስችል የመጠባበቂያ ኃይል ስርዓት ለማቀድ ተጠይቄ ነበር። ሀሳቡ በእነዚህ 10 ሰከንዶች ውስጥ ተቆጣጣሪው በቂ ጊዜ አለው

• የሚያደርገውን ሁሉ አቁም
• የአሁኑን ሁኔታ ወደ ማህደረ ትውስታ ያስቀምጡ
• የኃይል መጥፋት መልእክት (አይኦቲ) ይላኩ
• ራሱን ወደ ተጠባባቂ ሞድ በማዞር የኃይል መጥፋቱን ይጠብቃል

የተለመደው ክዋኔ የሚጀምረው እንደገና ከተጀመረ በኋላ ብቻ ነው። በዚህ 10 ሰከንዶች ውስጥ ኃይሉ ከተመለሰ አሠራሩ ምን ሊሆን እንደሚችል አንዳንድ ዕቅድ አሁንም ያስፈልጋል። ሆኖም የእኔ ተግባር በኃይል አቅርቦቱ ላይ ማተኮር ነበር።

በጣም ቀላሉ መፍትሔ ውጫዊ ዩፒኤስ ወይም እንደዚህ ያለ ነገር መጠቀም ሊሆን ይችላል። በእርግጥ ፣ ያ እንደዚያ አይደለም እና በጣም ርካሽ እና ትንሽ የሆነ ነገር ያስፈልገን ነበር። ቀሪዎቹ መፍትሄዎች ባትሪ ወይም ሱፐር capacitor በመጠቀም ላይ ናቸው። በግምገማው ሂደት ውስጥ ፣ ስለ ተመሳሳይ ርዕስ ጥሩ የ YouTube ቪዲዮ አየሁ - አገናኝ።

ከአንዳንድ ሀሳቦች በኋላ ፣ የሱፐር capacitor ወረዳው ለእኛ በጣም ጥሩ መፍትሄ ሆኖ ተሰማ። እሱ ከባትሪው ትንሽ ያነሰ ነው (ምንም እንኳን የመጠን ምክንያቱ እውነት ከሆነ እኔ በግሌ ባላውቅም በጣም በሰፊው ጥቅም ላይ የዋሉ አካላትን መጠቀም እንፈልጋለን) ፣ አነስተኛ አካላትን ይፈልጋል (ትርጉሙ- ዋጋው ርካሽ ነው) እና በጣም አስፈላጊ- በጣም የተሻለ ይመስላል ከባትሪ (ከኢንጂነሮች ካልሆኑ ጋር መሥራት የሚያስከትለው መዘዝ)።

የንድፈ ሃሳቡን ለመፈተሽ እና የሱፐር ካፒቴን የኃይል መሙያ ስርዓቶች እንደአስፈላጊነቱ የሚሰሩ ከሆነ ለመቆጣጠር የሙከራ ቅንብር ተገንብቷል።

ይህ አስተማሪ እንዴት ማድረግ እንዳለበት ከማብራራት ይልቅ የተከናወነውን የበለጠ ያሳያል።

ደረጃ 1 - የስርዓት መግለጫ

የሥርዓቱ ሥነ ሕንፃ በስዕሉ ላይ ሊታይ ይችላል። በመጀመሪያ ፣ 230VAC ወደ 24VDC ወደ 5VDC ይለወጣል እና በመጨረሻም የማይክሮ መቆጣጠሪያ ወረዳው በ 3.3V ላይ ይሠራል። በጥሩ ሁኔታ አንድ ሰው በፍርግርግ ደረጃ (230 ቪኤሲ) ቀድሞውኑ የኃይል ውድቀቱን ሊለይ ይችላል። እንደ አለመታደል ሆኖ እኛ ያንን ማድረግ አንችልም። ስለዚህ ፣ ኃይሉ አሁንም በ 24 ቪዲሲ ላይ መሆኑን ማረጋገጥ አለብን። እንደዚህ ፣ አንድ ሰው የኤሲ/ዲሲ የኃይል አቅርቦት ማከማቻ መያዣዎችን መጠቀም አይችልም። ማይክሮ መቆጣጠሪያው እና ሁሉም ሌሎች አስፈላጊ ኤሌክትሮኒክስዎች በ 3.3 ቪ ላይ ናቸው። በእኛ ሁኔታ 5V ባቡር ሱፐር capacitor ን ለመጨመር በጣም ጥሩው ቦታ እንደሆነ ተወስኗል። የ capacitor ቮልቴጅ ቀስ በቀስ በሚበሰብስበት ጊዜ ማይክሮ መቆጣጠሪያው አሁንም በ 3.3 ቪ ላይ ሊሠራ ይችላል።

መስፈርቶች

• የማያቋርጥ የአሁኑ - አዶ = 0.5 ሀ (@ 5.0V)
• ዝቅተኛ ቮልቴጅ (ደቂቃ። የተፈቀደ ቮልቴጅ @ 5V ባቡር) - Vend = 3.0V
• Capacitor የሚሸፍነው ዝቅተኛ ጊዜ - T = 10 ሰከንድ

Capacitor ን በፍጥነት ለመሙላት የሚያስችሉ በርካታ ልዩ ሱፐር capacitor IC-s ይገኛሉ። በእኛ ሁኔታ ፣ የኃይል መሙያ ጊዜው ወሳኝ አይደለም። ስለዚህ ፣ በጣም ቀላሉ diode-resistor ወረዳ በቂ ነው። አንዳንድ ወረዳዎች ይህ ወረዳ ቀላል እና ርካሽ ነው። የኃይል መሙያ ጊዜ ጉዳይ አስቀድሞ ተጠቅሷል። ሆኖም ፣ ዋነኛው መሰናክል capacitor ወደ ሙሉ ቮልቴጅ (ዳዮድ የ voltage ልቴጅ ጠብታ) አይከፈልም። የሆነ ሆኖ ፣ የታችኛው ቮልቴጅ አንዳንድ አዎንታዊ ጎኖችንም ሊያመጣልን ይችላል።

በ “Super capacitor” በሚጠበቀው የሕይወት ዘመን ከ AVX SCM Series የውሂብ ሉህ (አገናኝ) ምስል አንድ የሚጠበቀውን የሕይወት ዘመን ከሥራ ሙቀት እና ከተተገበረው ቮልቴጅ ጋር ማየት ይችላል። ካፒተሩ ዝቅተኛ የቮልቴጅ እሴት ካለው ፣ የሚጠበቀው የህይወት ዘመን ይጨምራል። ዝቅተኛ የቮልቴጅ capacitor ጥቅም ላይ ሊውል ስለሚችል ያ ጠቃሚ ሊሆን ይችላል። ያ አሁንም ግልፅ መሆን አለበት።

በመለኪያዎቹ ውስጥ እንደሚታየው የካፒቴን ኦፕሬቲንግ ቮልቴጅ በ 4.6V-4.7V-80% Vrated ይሆናል።

ደረጃ 2 የሙከራ ወረዳ

ከተወሰነ ግምገማ በኋላ ፣ AVX super capacitors ለሙከራ ተመርጠዋል። የተፈተኑት ለ 6 ቪ ደረጃ ተሰጥቷቸዋል። ያ በእውነቱ ለመጠቀም ካሰብነው እሴት ጋር በጣም ቅርብ ነው። የሆነ ሆኖ ለሙከራ ዓላማ በቂ ነው። ሶስት የተለያዩ የአቅም እሴቶች ተፈትነዋል 1F ፣ 2.5F እና 5F (2x 2.5F በትይዩ)። የ capacitors ደረጃ አሰጣጥ እየተከተለ ነው

• የአቅም አቅም - 0% +100%
• ደረጃ የተሰጠው ቮልቴጅ - 6 ቪ

• የአምራች ክፍል nr -

  • 1F - SCMR18H105PRBB0
  • 2.5F - SCMS22H255PRBB0
• የዕድሜ ልክ - 2000 Hrs @ 65 ° ሴ

የውጤት ቮልቴጅን ከካፒቴተር ቮልቴጅ ጋር በትንሹ ወደፊት የቮልቴጅ ዳዮዶች ጥቅም ላይ ይውላሉ. በፈተናው ውስጥ VdiodeF2 = 0.22V ዳዮዶች ከ VdiodeF1 = 0.5V ጋር ከከፍተኛ የአሁኑ ጋር አብረው ይተገበራሉ።

ቀላል LM2596 ዲሲ-ዲሲ መቀየሪያ አይሲ ጥቅም ላይ ይውላል። ያ በጣም ጠንካራ IC ነው እና ተለዋዋጭነትን ይፈቅዳል። ለሙከራ የተለያዩ ጭነቶች የታቀዱ ነበሩ -በዋነኝነት የተለያዩ ተከላካይ ጭነት።

ከሱፐር capacitor ጋር ትይዩ የሆኑት ሁለቱ ትይዩ 3.09kΩ resistors ለቮልቴጅ መረጋጋት ያስፈልጋል። በሙከራ ወረዳው ውስጥ ሱፐር capacitors በመቀያየሪያዎች በኩል ይገናኛሉ እና ከካፒታተሮች ውስጥ አንዳቸውም ካልተገናኙ voltage ልቴጅ በጣም ከፍተኛ ሊሆን ይችላል። የ capacitors ን ለመጠበቅ 5.1V Zener diode ከእነሱ ጋር ትይዩ ይደረጋል።

ለጭነቱ ፣ 8.1kΩ resistor እና LED የተወሰነ ጭነት እየሰጡ ነው። የመጫኛ ሁኔታው ቮልቴጁ ከሚፈለገው ከፍ ሊል እንደሚችል ተስተውሏል። ዳዮዶች አንዳንድ ያልተጠበቁ ባህሪያትን ሊያስከትሉ ይችላሉ።

ደረጃ 3 የንድፈ ሀሳብ ስሌቶች

ግምቶች

• የማያቋርጥ የአሁኑ - Iconst = 0.5A
• Vout @ power failure - Vout = 5.0V
• ከዳዮዶች በፊት የኃይል መሙያ ቮልቴጅ - Vin55 = Vout + VdiodeF1 = 5.0 + 0.5 = 5.5V
• የመነሻ ቮልቴጅ (Vcap @ የኃይል ውድቀት) - Vcap = Vin55 - VdiodeF1 - VdiodeF2 = 5.5 - 0.5 - 0.22 = 4.7V
• Vout @ power failure - Vstart = Vcap - VdiodeF2 = 4.7 - 0.22 = 4.4V
• ዝቅተኛው Vcap - Vcap_min = VendiodeF2 = 3.0 + 0.22 = 3.3V
• Capacitor የሚሸፍነው ዝቅተኛ ጊዜ - T = 10 ሰከንድ

አንድ capacitor (ቲዎሪቲካል) ለመሙላት ጊዜ - ቻርጅንግ = 5*R*C

R = Rcharge + RcapacitorSeries + Rsw + Rdiodes + Rconnections

ለ 1 ኤፍ capacitor R1F = 25.5 + 0.72 + 0.2 + ነው? +? = 27 ኦህ

C = 1.0F ከሆነ ፣ ኃይል መሙላት = 135 ሰከንድ = 2.5 ደቂቃዎች

C = 2.5F ከሆነ ፣ ኃይል መሙላት = 337 ሰከንድ = 5.7 ደቂቃዎች

C = 5.0F ከሆነ ፣ ኃይል መሙላት = 675 ሴኮንድ = 11 ደቂቃዎች

ከግምቶች ፣ የማያቋርጥ የኃይል ደረጃ በግምት ነው ብለን መገመት እንችላለን። W = I * V = 2.5W

በ capacitor ውስጥ አንድ ሰው የተወሰነ የኃይል መጠን ማከማቸት ይችላል W = 0.5 * C * V^2

ከዚህ ቀመር ፣ አቅሙ ሊሰላ ይችላል-

• ለ T ሰከንዶች x ዋትን መሳል እፈልጋለሁ ፣ ምን ያህል አቅም ያስፈልገኛል (አገናኝ)? C = 2*T*ወ/(Vstart^2 - Vend^2) = 5.9F
• ለ x ሰከንዶች x Amps መሳል እፈልጋለሁ ፣ ምን ያህል አቅም ያስፈልገኛል? C = I*T/(Vstart-Vend) = 4.55F

የካፒታተሩን ዋጋ 5F እንዲሆን ከመረጥን -

• በቋሚ የአሁኑ (አገናኝ) ይህንን capacitor ለመሙላት/ለማውጣት ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል? Tdischarge = C*(Vstart-Vend)/I = 11.0 ሰከንድ
• ይህንን አቅም በቋሚ ኃይል (W) ለመሙላት/ለማውጣት ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል? Tdischarge = 0.5*C*(Vstart^2-Vend^2)/W = 8.47 ሰከንድ

Rcharge = 25ohm ን የሚጠቀሙ ከሆነ የኃይል መሙያ የአሁኑ ይሆናል

እና የኃይል መሙያ ጊዜ በግምት - ኃይል መሙላት = 625 ሰከንድ = 10.5 ደቂቃዎች

ደረጃ 4 ተግባራዊ ልኬቶች

የተለያዩ ውቅሮች እና የአቅም አቅም እሴቶች ፈተና ነበሩ። ሙከራውን ለማቃለል የአርዱዲኖ ቁጥጥር ያለው የሙከራ ቅንብር ተገንብቷል። መርሃግብሮቹ በቀደሙት ቁጥሮች ውስጥ ይታያሉ።

ሶስት የተለያዩ የቮልቴጅ መጠኖች ይለካሉ እና ውጤቶቹ በአንጻራዊ ሁኔታ ከንድፈ ሀሳብ ጋር ይጣጣማሉ። የጭነት ሞገዶች ከዲያዲዮው ደረጃ በጣም ዝቅተኛ ስለሆኑ የወደፊቱ የቮልቴጅ ጠብታ በትንሹ ዝቅ ይላል። ሆኖም ፣ እንደሚታየው የሚለካው የሱፐር capacitor ቮልቴጅ ከንድፈ ሃሳባዊ ስሌቶች ጋር በትክክል ይዛመዳል።

በሚከተለው አኃዝ ውስጥ አንድ ሰው ከ 2.5F capacitor ጋር የተለመደ መለኪያ ማየት ይችላል። የባትሪ መሙያ ጊዜው ከ 340 ሰከንድ የንድፈ ሀሳብ እሴት ጋር ይጣጣማል። ከ 100 ተጨማሪ ሰከንዶች በኋላ የ capacitor voltage ልቴጅ ተጨማሪ 0.03V ብቻ እያደገ ነው ፣ ማለትም ልዩነቱ ቸልተኛ ነው እና በመለኪያ ስህተት ክልል ውስጥ።

በ otehr አኃዝ ላይ ፣ አንድ ሰው ከኃይል ውድቀቱ በኋላ የውጤት voltage ልቴጅ Vout VdiodeF2 ከ capacitor voltage ልቴጅ Vcap ያነሰ መሆኑን ማየት ይችላል። ልዩነቱ dV = 0.23V = VdiodeF2 = 0.22V ነው።

የመለኪያ ጊዜዎች ማጠቃለያ በተያያዘው ሰንጠረዥ ውስጥ ሊታይ ይችላል። እንደሚታየው ውጤቶቹ ከንድፈ ሃሳባዊ ስሌቶች ጋር በትክክል አይስማሙም። የሚለካው ጊዜዎች ከተሰሉት የበለጠ የተሻሉ ናቸው ፣ ማለትም አንዳንድ የተከሰቱ ጥገኛ ተውሳኮች በስሌቶቹ ውስጥ አልታሰቡም ማለት ነው። የተገነባውን ወረዳ ሲመለከቱ ብዙ በደንብ ያልተገለጹ የግንኙነት ነጥቦች እንዳሉ ማስተዋል ይችላል። በተጨማሪም ፣ ስሌቶቹ የጭነት ባህሪን በደንብ አይቆጥሩም - ቮልቴጁ ሲወድቅ የአሁኑ ወደ ታች ይወርዳል። የሆነ ሆኖ ውጤቶቹ ተስፋ ሰጭ እና በተጠበቀው ክልል ውስጥ ናቸው።

ደረጃ 5 - አንዳንድ የማሻሻያ ዕድሎች

አንድ ሰው ከሱፐር capacitor በኋላ ከዲያዲዮው ይልቅ የማሻሻያ መቀየሪያን ከተጠቀመ አንድ ሰው የአሠራር ጊዜውን ማሻሻል ይችላል። ያንን ተመልክተናል ፣ ሆኖም ዋጋው ከቀላል ዳዮድ የበለጠ ነው።

በሱፐር (በኔ ጉዳይ ሁለት ዳዮዶች) አማካኝነት ሱፐር ካፒታተሩን ማስከፈል ማለት የቮልቴጅ መጣል ማለት ነው እና ልዩ capacitor መሙያ IC ጥቅም ላይ ከዋለ ሊወገድ ይችላል። እንደገና ዋጋው ዋነኛው አሳሳቢ ጉዳይ ነው።

በአማራጭ ፣ ከፍ ያለ የጎን መቀያየሪያዎች ከፒኤንፒ መቀየሪያ ጋር አብረው ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ። ፈጣን ሀሳብ ሊሆን የሚችል መፍትሔ በሚከተለው ውስጥ ሊታይ ይችላል። ሁሉም መቀያየሪያዎቹ የሚቆጣጠሩት ከ 24 ቮ ግብዓት በሚሠራው በዜነር ዲዲዮ ነው። የግቤት ቮልቴጁ ከዲዲዮ zener ቮልቴጅ በታች ቢወድቅ የ PNP ማብሪያ / ማጥፊያ በርቶ ሌላኛው ከፍተኛ የጎን መቀያየሪያዎች ይጠፋሉ። ይህ ወረዳ አልተፈተሸም እና ምናልባትም አንዳንድ ተጨማሪ (ተገብሮ) ክፍሎችን ይፈልጋል።

ደረጃ 6 መደምደሚያ

መለኪያዎች ከስሌቶቹ ጋር በጣም ይጣጣማሉ። የንድፈ ሃሳባዊ ስሌቶቹ ጥቅም ላይ ሊውሉ እንደሚችሉ በማሳየት ላይ-አስገራሚ-ድንገተኛ። በእኛ ልዩ ሁኔታ ፣ ለተጠቀሰው ጊዜ በቂ የኃይል መጠን ለማቅረብ ከ 2.5F በላይ እምብዛም አያስፈልግም።

በጣም አስፈላጊው ፣ የ capacitor መሙያ ወረዳው እንደተጠበቀው ይሠራል። ወረዳው ቀላል ፣ ርካሽ እና በቂ ነው። አንዳንድ የተጠቀሱ ጉዳቶች አሉ ፣ ሆኖም ፣ ዝቅተኛ ዋጋ እና ቀላልነት ያንን ያካክላል።

ይህ ትንሽ ማጠቃለያ ለአንድ ሰው ጠቃሚ ሊሆን እንደሚችል ተስፋ እናደርጋለን።