Bestimmung der Entladerate des Kondensators

Erstmaliges Poster, entschuldigen Sie, wenn ich versehentlich Regeln übersehen habe.

Ich habe eine Schaltung gebaut, die ein Relais geschlossen hält, das für eine bestimmte Zeit an Batteriestrom angeschlossen ist, damit mein Raspberry Pi Zeit zum Herunterfahren hat.

Ich habe diese Schaltung als Anleitung zum Herunterfahren des Controllers für Raspberry Pi in einem Auto befolgt .

Irgendwo läuft doch etwas schief. Wenn die Schaltung auf einem Brotbrett zusammengebaut ist und ich eine Tischversorgung verwende, läuft sie ungefähr 30 Sekunden lang. Dies wäre eine perfekte Zeitspanne für den Pi, um seine Abschaltsequenz zu durchlaufen. Ich habe sogar die Kapazität ein wenig erhöht und konnte eine volle Minute Zeit gewinnen, die dem Pi hoffentlich Zeit zum Starten und Herunterfahren geben würde, wenn die Stromversorgung versehentlich für kurze Zeit eingeschaltet wurde.

Wenn ich die Schaltung im Auto einbaue, geht jedoch etwas schief. Die Schaltung dauert nur 15 Sekunden, egal welche Kondensatorgröße ich betreibe. Ich habe das Messgerät im ganzen Fahrzeug durchlaufen lassen, um herauszufinden, was dies verursachen könnte, und kann für mein Leben nichts finden. Wenn ich das Messgerät auf das Gate des MOSFET und Masse lege, kann ich den Spannungsabfall von 12 V auf 3 V fast sofort beobachten, während es auf der Bank länger dauert. Dies mit 2x 1.000 uF Kondensatoren parallel. Ursprünglich habe ich für das 30-Sekunden-Setup einen 470-uF-Kondensator verwendet. Egal was passiert, das Relais wird immer sein Feld verlieren und in etwa 15 Sekunden offen sein. Mit den Kondensatoren im Wert von 2.000 uF auf der Bank hält es weit über eine Minute.

Zuerst dachte ich, dass das Auto vielleicht etwas hat, das entweder die Batterieleistung oder die Masse zum Kabelbaum des Autoradios, an dem ich es angeschlossen habe, unterbricht. Eine Art Ausfallsicherung außer einer Sicherung. Ich habe das Messgerät während der Sequenz an jedem der separaten Drähte belassen und Batt bleibt immer bei etwa 11 V, IGN fällt offensichtlich ab, wenn IGN ausgeschaltet wird, und GND hält immer Kontinuität mit dem Chassis.

Das einzig Mögliche, was ich mir vorstellen kann, ist der Boden, der sich zwischen dem Stromversorgungssystem des Autos und der Bankversorgung unterscheidet. Benötige ich einen Widerstand zwischen der C1/R1-Schleife und Masse? Was ist der Unterschied zwischen den Erdungssymbolen in dem Diagramm, auf das ich verwiesen habe?

Die Masse ganz links ist Gehäusemasse. Die auf der rechten Seite sind die Masse des Pi-Schaltkreises. Sie müssen irgendwie verbunden werden, damit die Schaltung funktioniert.
Ich bin mir nicht sicher, was genau das Problem ist, aber nebenbei sollten Sie beachten, dass die gezeigte Schaltung für daran angeschlossene Geräte nicht sicher ist. An den Batterieklemmen können große positive und negative Spannungsspitzen auftreten, die wie gezeigt direkt in den Regler und Ihr Gerät eingekoppelt werden. Nach dem Relais muss eine Art Transientenunterdrückung hinzugefügt werden.
Mein Verständnis war, dass die Regulierungsbehörde diese Spitzen gehandhabt hat? Ich betreibe keine DIY-Schaltung für den Regler. Ich verwende einfach einen 12-V-5-V-USB-Regler, den ich online für Automobilanwendungen gefunden habe.
Fährst du die Schaltung unter der gleichen Belastung auf der Bank? Die Belastung wird in die Zeitgleichung eingehen und das Ergebnis stark beeinflussen.
Beachten Sie auch, dass die in der verknüpften Schaltung gezeigten 1N4148-Dioden kleine Signaldioden (niedriger Strom) sind. Dies sind nicht die besten Teile für die Verwendung in Kfz-Stromkreisen. (Die Antwort, die eine mögliche schlechte Diode erwähnt, kann von Vorteil sein.) Verwenden Sie für diese Anwendung Dioden der 1N400X-Serie oder besser.

Antworten (3)

Ich habe keine Antwort, aber einen Vorschlag: Sind Sie sich absolut sicher, dass Ihre +12-V-Schiene immer unter Spannung steht? Viele Fahrzeuge deaktivieren die 12-Volt-Hauptleitung zwischen 10 und 60 Sekunden nach dem Abschalten des Fahrzeugs.

Zweiter Vorschlag: Ein Vorwiderstand am FET-Gate mit einer 12-V-Zenerdiodenklemme, die direkt zwischen Source und Gate angeschlossen ist. Der Wert des Widerstands ist nicht kritisch, da er nach dem Zeitkondensator liegt. Überall zwischen 1k und 22k ist gut - ich würde 4k7 verwenden.

Ich sehe regelmäßig signifikante Transienten auf Stromschienen von Fahrzeugen. Ein Teil davon kommt vom sogenannten „Load Dump“, bei dem eine schwere Last plötzlich entfernt wird, während der Motor läuft, und der Spannungsregler der Lichtmaschine nicht schnell genug reagieren kann. Das ist nur eine Quelle von Hochspannungstransienten, es gibt noch andere.

Testen Sie die gleiche Schaltung aus dem Auto auf dem Prüfstand? Besteht die Möglichkeit, dass Sie den Mosfet im Auto statisch gezappt haben?

Beachten Sie, dass, wenn Sie die Schaltung zum Auto tragen, der Drain-Stift vollständig von selbst schwimmt. Wenn Sie dann den ersten Draht an das Autosystem anschließen, haben Sie effektiv die gesamte statische Ansammlung aus dieser Seite des Stromkreises herausgezogen. Wenn Sie irgendeinen Teil des Stromkreises kontaktieren, wird jede statische Aufladung versuchen, auf die Fahrzeugmasse zu gelangen. Wenn Sie die nächste Autoverbindung herstellen, könnten Sie auch einen anderen Teil des Stromkreises statisch aufladen, der versucht, den Boden zu erreichen.

Wenn Sie beispielsweise zuerst die Schaltungserde verbinden, werden die Source- und Gate-Pins des Mosfet geerdet. Wenn Sie dann als nächstes den Draht zum Drain-Pin berühren, könnte jede statische Aufladung den Mosfet zappen. Wenn Sie den Erdungsdraht zuerst an das Auto anschließen, kann dies zu einem statischen Zap in der entgegengesetzten Richtung führen, wenn Sie dann physisch die Masse des Stromkreises berühren.

Autoinnenräume sind berüchtigt dafür, statische Aufladungen zu erzeugen, und diskrete Mosfets sind dafür berüchtigt, durch statische Entladungen zerstört zu werden. Auch bei wiederholtem Testen des Stromkreises im Auto könnten Sie einen Teil des Stromkreises physisch berührt haben, wobei eine oder mehrere der anderen Leitungen getrennt waren.

Stellen Sie sicher, dass das Mosfet im Autoschaltkreis noch in Ordnung ist. Tauschen Sie es nach Möglichkeit gegen ein Neuteil aus. Selbst ein kleiner statischer Zap kann dazu führen, dass ein Mosfet unregelmäßig funktioniert. Wenn Sie glauben, dass Statik das Problem war, können Sie ein wenig Schutz hinzufügen, indem Sie einen hochwertigen Widerstand von den Drain- zu den Source-Punkten hinzufügen (dann installieren Sie den Mosfet zuletzt). Eine kleine Wertobergrenze an derselben Position könnte helfen. Ein hochohmiger Widerstand leitet jede statische Ladung ab, die sich anzusammeln versucht. Eine Kappe oder ein Widerstand reduziert auch die Spannungsspitze von einem statischen Zap.

Platziere eine Diode vor dem Kondensator.

Quelle->Diode->Kondensator->Relais.

Wahrscheinlich etwas, bevor der Kondensator (in der Quelle) den Kondensator entleert.

Wenn Sie eine Batterie und einen Kondensator parallel haben und daraus Energie entnehmen, entlädt sich der Kondensator aufgrund der Innenwiderstände auf dem Pfad und des Innenwiderstands der Batterie schneller als die Batterie. Ich weiß nicht, ob dies für eine so schnelle Abschaltung verantwortlich sein kann. Eine Diode würde verhindern, dass etwas vor dem Kondensator auf dem Weg von der Batterie den Kondensator rückwärts entleeren darf.

Wenn Sie einen Kondensator und eine Batterie parallel geschaltet haben, entladen sie sich zusammen. Sie haben beide die gleiche Spannung an ihnen. Wenn die Batterie hält, hält sie auch die Kondensatorspannung hoch.
Sie denken in Begriffen idealer Umstände. Sie nehmen zum Beispiel an, dass die Elektronen, die die elektrische Ladung bilden, mit unendlicher Geschwindigkeit von der Batterie zum Kondensator fließen können. Sie ignorieren die Impedanz des Stromkreises zwischen der Batterie und dem Kondensator. Und in diesem speziellen Fall ignorieren Sie, dass etwas möglicherweise viel Strom in der Schaltung verbraucht, eine Situation, in der die Diode verhindert, dass der Kondensator durch etwas anderes entladen wird, das nicht das Relais ist, das er mit Strom versorgen möchte usw .