Schema incarcare Condensator- Explicatii functionare ,introducere in soft simulare

[david alin]

La 13.03.2019 la 0:15, cirip a spus:

 

Intrebare vizavi de topicul deschis de mine :

Cum pot realiza incarcarea unui Condensator de capacitate mare avand ca sursa cei 200uA /700mV ?

Am deschis acest topic plecand de la afirmatia dl Tesla (US577671) cum ca .citez:

''un curent slab trece continuu prin condensator, iar în măsura în care aceste posibile particule au o rază sau o curbură extrem de mică și implicit sunt încărcate la un potențial destul de ridicat, această încărcare a condensatorului poate continua pe o perioadă nedeterminată, așa cum am observat propriu-zis, chiar până în punctul de rupere a dielectricului''

Este posibil asa ceva ,sa pot rupe dielectricul dintr-o sursa asa slaba ??

Editat Martie 27, 2019 de david alin

[informer]

Io cre` ca dl. Tesla stia niste treburi pe care muritorii de rand nu le stiu... cum dealtfel s-a si (re)descoperit in ultima vreme... doar parere. 

Apropo de cei 200uA si 700mV io zic ca un condensator de orice capacitate se va incarca la 700mV la acel curent maxim daca exista timp suficient... ;)

L.E. corectez, 700mV minus ceva... ca-i asimptotic  

Editat Martie 27, 2019 de informer

[informer]

Au venit cablajele pt. "incarcatoru` istet" de super-cap-uri... sa vedem ce iese...  

 

[informer]

Din pacate schema asta conceputa pt. panoul mic care trebuia s-o alimenteze s-a dovedit un esec.

O s-o reproiectez... mai sunt si d-astea, importante-s concluziile...  

[informer]

Pentru a nu lasa cumva neterminata aceasta "poveste" am facut un nou circuit pt. incarcarea supercap-urilor. Consta dintr-o cale "directa" (R + dioda) pt. incarcarea condensatorilor complet descarcati pana la o tensiune minimala atunci cand tensiunea de la panou nu depaseste pragul de 3V si un convertor ridicator peste acest prag.
Panoul este unul cu diametru de 80mm, 6.5V / 60mA maxim in plin soare.
Tensiunea obtinuta pe supercap-uri este de 5V.
Mai departe este un LDO cu consum mic care stabilizeaza tensiunea pt. uC si restul electronicii.
Consumul este f. mic in sleep, accelerometrul functioneaza in modul cel mai economic posibil.
(circuitul va fi folosit in prima faza pt. detectia miscarii mecanice a unui capac dar am intentia sa-l folosesc si-n alte aplicatii cu consum redus).

Testele preliminare cu panoul intr-o camera (nu in soare), vertical, orientat catre o fereastra sunt pozitive, mai vedem pe termen lung.
 

[david alin]

@Informer ,poti posta ce ai mai facut intre timp?ceva noutati cu aceste montaje?

[informer]

Salutare.

N-am postat de ceva vreme aici deoarece am ramas fara panourile solare mici si rotunde si-am comandat altele din China.

Am testat intensiv montajul din postarea anterioara... pot sa postez si schema daca sunt doritori pt. astfel de "complicatii".

Rezultatele au fost acoperitoare pt. scopul urmarit... se pot trimite spre 40 - 100 pachete de date radio (fct. de puterea la emisie)  fara nici o incarcare, pornind de la 5,1V cat ajung sa fie incarcati cei doi condensatori.

Asta depaseste cu mult nevoile in perioada in care panoul nu genereaza energie.

Am testat atat varianta cu accelerometru cat si varianta cu senzor de temperatura 1Wire.

Incarcarea functioneaza pe timpul zilei indiferent daca este soare sau nu, se incarca condensatorii de dimineata in 2-3 ore, chiar daca ploua afara.

Am montat "extra" un repetor cu OpAmp de consum f.mic pt. includerea in pachetul de date a tensiunii pe condensatori... daca o sa reproiectez vreodata cablajul, am sa-l includ... decupajele laterale pt. suruburi deasemenea...  

A fost neasteptat de greu sa gasesc un adeziv care sa adere cat de cat bine la POM... am folosit T-7000 care-i bun pt. PP/PE cica dar a mers si la mine.

 

 

 

 

 

 

[informer]

Vad ca supravietuieste si la temperaturi negative...  

Is curios cum o sa evolueze in timp... si in cat timp....

Trimite pachete o data la aprox. 4 minute pana tensiunea scade la 4.8V dupa care o data pe ora... dimineata incepe sa se incarce, acu` iarna, pe la 4.5V... este rezerva.

 

[Bandi Szasz]

Salut,

  A iesit frumos proiectul. As avea cateva intrebari daca se poate.  Ma bate si pe mine gandul de ceva timp sa fac o mini statie meteo, modulul interior ma gandeam sa-l fac cu un afisaj Epaper de 7.5" si modulul exterior cu BME280. Ma tot gandeam si eu sa incerc cu un mic panou solar ceva sminilar cu ce ai facut tu insa as vrea sa-l tin la umbra sub geam (cel putin vara) si iarna nu stiu daca face fata cu transmisii din 10 in 10 minute geamul  find si sub un foisor este destul de intunecat locul (poate daca l-as muta iarna in partea opusa a curtii unde mai bate soarele din cand in cand), momentan sunt indecis intre solar  si  baterii de 3V sau poate ceva hibrid (una de 250mA cred ca ar tine cateva luni, inca nu am ajuns sa fac calcule mai precise). 

 

Acuma caut modulele de transmisie/ receptie si eram curios ce modul ai folosit tu, din imagini pare ceva de la HOPE insa nu imi dau seama care model mai exact ? Si daca ai testat cat de cat cam ce raza de transmisie are ?  Intentionez sa-l tin destul de aproape in geam sau sa zicem 5m daca il mut in partea opusa a curtii iarna insa peretii exteriori sunt foarte gorsi (au cam 50-60cm), in geam nu ma astept sa fie probleme insa mutat la 5m cu peretii grosi nu stiu la ce sa ma astept, pana acuma nu prea m-am jucat cu modulase radio.

 

Mersi.

Editat Ianuarie 8, 2020 de Bandi Szasz

[informer]

Acum 27 minute, Bandi Szasz a spus:

Acuma caut modulele de transmisie/ receptie si eram curios ce modul ai folosit tu, din imagini pare ceva de la HOPE insa nu imi dau seama care model mai exact ? Si daca ai testat cat de cat cam ce raza de transmisie are ?  Intentionez sa-l tin destul de aproape in geam sau sa zicem 5m daca il mut in partea opusa a curtii iarna insa peretii exteriori sunt foarte gorsi (au cam 50-60cm), in geam nu ma astept sa fie probleme insa mutat la 5m cu peretii grosi nu stiu la ce sa ma astept, pana acuma nu prea m-am jucat cu modulase radio.

 

Salutare Bandi,

Modulul folosit aici este RFM69HW insa am o experienta consistenta si cu RFM22 si-s similare (dupa mine) la sensibilitate respectiv putere de emisie.

Plaja de reglaj a puterii de iesire este larga, poti sa gasesti raportul cel mai convenabil intre raza de acoperire si curentul consumat.

Nu cred ca vei avea probleme de comunicare cu tot zidul de care zici... poate doar daca-i facut din tabla de fier...  

RFM-ul folosit intr-o alta varianta a acestui proiect (vezi aici) a fost receptionat fara probleme la etj. 2 al unui bloc din beton armat el fiind amplasat la intrarea in bloc, in cutia de posta.

Sigur ca "orientarea antenei" poate fi de ajutor.

 

Ce nu-mi place la modulele astea (pt. ca-i deranjant in anumite situatii) este curentul mare consumat pe receptie (18mA).

 

[iop95]

Ca orice convertor boost, curentul de pornire este mare... daca nu este limitat.

Cautati un controller cu soft start si alegeti un C mare pentru un timp mare; eventul si cu referinta modificabila... si setati valoarea minim posibila apoi sa devina crescatoare printr-un mecanism simplu gen incarcare cond.

Se poate incerca si la acel MCP1623 - adaugati un cond intre Vout si Vfb.

Astfel, referinta e aproape de Vout la inceput si factorul de umplere ar trebui sa scada corespunzator, respectiv curentul maxim de intrare.

Puteti incepe cu 100 micro.

[Bandi Szasz]

Mersi de informatii. Ma gandeam eu ca sunt ceva mai performante modulele astea, citeam pe net ca lumea se plange de modulele ieftine chinezesti de RF si de acea eram curios cum se descurca cele de la HOPE . Mai trag putin de tine cu niste intrebari daca nu e cu deranj :).

 

Modulul RF il alimentezi la 3.3V ? BME280 are tensiunea recomandata de 1.8V, PIC-urile LF merg si ele la 1.8V si ma gandeam sa le alimentez pe astea doua la 1.8V cu un LDO cu consum de 1.6uA pentru a reduce cat mai mult si consumul de sleep al PIC-ului. Am vazut ca modulu RF are ca alimentare minima de 1.8V da ma gandesc ca e totusi cam putin pentru o distanta si stabilitate decenta. Eventual as incerca la 2.5V sa nu ma complic cu level shifting intre RF si PIC.

 

Ziceai ca pana la urma ai ales sa incarci condensatorii direct prin dioda + rezistenta si cand ating 3V porneste convertorul boost si ridica si mai mult,  convertorul boost are ca intrare panoul solar in idea in care nevoie de un curent putin mai mare pana intra in regim de functionare si poate vremea de afara nu permite generarea curentului necesar sau folosesti unu-l din condensatori incarcati la 3V pentru al ridica pe celalalt la mai mult si cand scade tensiunea pe primul incepe sa se incarce din nou incet pana la 3V ?

 

Intentionam sa alimentez modulul interior cu o celula li-ion de 3000mA pentru ca Epaper-ul consuma doar la refresh, nu am calculat da probabil rezista celula sa zicem 3-4 saptamani dar intradevar cu un consum de 18mA pe partea de RF se goleste in doar cateva zile si are mai mult sens sa fie alimentat extern de la un incarcator de telefon.

[informer]

Scopul meu a fost sa inmagazinez cat mai multa energie in supercap... asta fiind proportionala cu tensiunea la care se incarca am ales sa merg pana la 5 - 5.2V avand in vedere ca sunt doi condensatori de 3F/2.7V inseriati. Nu aveam nevoie de 5V dar asta a fost considerentul. Faptul ca urmeaza un stabilizator liniar reduce din avantaje dar ramane faptul ca pot trimite mai multe pachete de date pana cand tensiunea scade sub valoarea "folosibila".

 

Incarcarea condensatorilor se face fie pe calea directa prin dioda + rezistenta fie prin convertor. 

Prima cale se foloseste doar cand tensiunea pe supercap scade sub 3V, ceea ce in mod normal nu se intampla.

A doua cale se foloseste atunci cand un comparator (cu histereza)  basculeaza ca urmare a tensiunii de la panou ce depaseste 3V.

Lucrurile stau putin mai complicat pt. ca sa zicem la 3.1V panoul asta mic inca nu poate suporta curentul necesar pt. incarcarea unui supercap de 1.5F pe iesire de la 3V la 5V nici chiar prin 1K inseriat... aici intervine capacitatea relativ mare (3mF) montata in paralel cu panoul. Convertorul "incarca" cat poate din ce-i in condensatorii astia pana tensiunea scade sub valoarea de prag  jos a comparatorului dupa care se opreste... si ciclul se reia pana cand panoul este in stare sa furnizeze curentul necesar, adica pana tensiunea creste pe condensatori peste o anumita valoare dependenta de iluminare (am pus partea relevanta din schema mai jos). Practic asta a fost partea mai complicata de experimentat pt. panou "handicapat" si iluminari nu ideale,  restu` fiind relativ banal. Sunt convins ca se pot face imbunatatiri insa odata satisfacute necesitatile pt. ce-aveam de facut, n-am mai despicat firu`...  

 

Alimentarea partii digitale o fac la 3V... cred ca ar merge si 2.5V, nu vad vreo problema.

 

Ca si receptor cu consum mai mic am folosit (impreuna cu RFM) cel de la Microchip, MRF89XAM8A... ala ia vreo 3mA... nu-i impresionant da-i de 6 ori mai putin... da-i mai scump.

Daca gasesti variante mai putin consumatoare care sa nu fie la pret de cocaina, sunt direct interesat.  

 

L.E. Nu este acelasi lucru sub nici o forma un transceiver d-asta FSK/OOK de la Hope sau Silicon Labs cu o pereche receptor/emitator AM de pe aliexpress, cu 10 perechi la $5.

 

  

Editat Ianuarie 8, 2020 de informer

[Bandi Szasz]

Mersi din nou pentru explicatii. E similar cu ce ma gandeam eu, exista energie stocata care e consumata de convertorul buck pentru a putea pornii si functiona chair daca panoul genereaza un curent foarte mic.  O sa mai postez si eu evolutia proiectului, posibil sa dureze putin mai mult pentru ca am altele de realizat pentru care astept niste piese si intre timp am inceput sa ma documentez si pentru statia meteo.

[informer]

Acum 51 minute, Bandi Szasz a spus:

intre timp am inceput sa ma documentez si pentru statia meteo.

Vezi ca si io lucrez la o statie meteo autonoma, poate mai facem un schimb de idei, ceva...