Betrieb eines 0,08-A-Lüfters mit Kondensator

Die erforderliche Energie in Joule, um den Lüfter 10 Sekunden lang anzutreiben, kann berechnet werden:

9.6 joules = 12 volts * 0.08 amperes * 10 seconds

Die erforderliche Kapazität, um eine solche Energiemenge in einem Kondensator zu speichern:

0.133 farads = 2 * 9.6 joules / sqr(12 volts)

Die benötigte Kapazität entspricht 133 Millifarad oder 133.000 Mikrofarad und der nächste E10-Wert ist 150 mF oder 150.000 uF. Bei Verwendung eines radialen Aluminium-Elektrolytkondensators, der 16 V verarbeiten kann , beträgt die physikalische Abmessung des Kondensators 18 mm im Durchmesser und 36 mm in der Länge.

Um Ihre Frage zu beantworten: Ja, es ist möglich, einen Kondensator zum Speichern von Energie zum Antreiben des Lüfters zu verwenden. Eine Kondensatorlösung ist einfach, da Sie sie nur über die Last (Lüfter) anschließen müssen und keine komplizierte Ladeschaltung erforderlich ist. Sie können jedoch durch Folgendes eingeschränkt sein:

• Kondensatoren mit hoher Kapazität erfordern viel Platz
• Eine hohe Kapazität bedeutet auch eine längere Ladezeit: Der Lüfter wird möglicherweise nicht für die vollen 10 Sekunden mit Strom versorgt, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird, während der Kondensator noch geladen wird
• Eine große Kondensatorladung verursacht beim Einschalten einen hohen Einschaltstrom: Ihre Versorgung muss dafür ausgelegt sein
• Ein Kondensator liefert beim Entladen keine konstante Spannung : Möglicherweise müssen Sie eine höhere Kapazität verwenden, damit die volle 10-Sekunden-Entladung innerhalb eines akzeptablen Spannungsbereichs für den Lüfter liegt
• Große Kondensatoren sind nicht leicht erhältlich: erfordern möglicherweise eine Sonderbestellung
• Ein Batteriemodul kann billiger sein als ein großer Kondensator

Ich überlasse Ihnen die Bewertung des Kosten-Nutzen-Kompromisses zwischen einem Kondensator und einer Batterie.

Die kurze Antwort ist, dass es mit einem Kondensator möglich ist, aber ich würde wahrscheinlich mit einer Batterie gehen.

Die längere Antwort:

Wenn Sie einen Kondensator verwenden, entlädt sich dieser während dieser Zeit. Dies bedeutet, dass die Spannung am Kondensator abfällt. Sie müssen also verstehen, was die akzeptable Startspannung und Endspannung sein könnte.

Wenn Sie in erster Näherung davon ausgehen, dass ein Strom von 80 mA konstant ist, dann ist die Spannungsänderung pro Sekunde der Strom in Ampere dividiert durch die Kapazität in Farad.

Nehmen wir zum Beispiel an, Sie möchten 5 Sekunden lang laufen und die Spannung nur von 12 V auf 10 V abfallen lassen, dh einen Abfall von 2 V: Sie erwarten einen
Abfall von 2 V / 5 s = 0,4 V/s. Also 0,4 = 0,08/C => C = 0,2 F.

Dies ist eine ziemlich große Kapazität für 12 V. Beachten Sie auch, dass dies eine Annäherung erster Ordnung war, was bedeutet, dass ich ein wenig vereinfache. Wenn Sie die Spannung am Lüfter verringern, wird der Strom etwas verringert, was sowohl zu einer langsameren Spannungsentladung als auch zu einer geringeren Kühlung führt. Die Antwort würde also mehr Informationen erfordern.

Wie ich vorgeschlagen habe, würde ich wahrscheinlich eine Batterie verwenden. Möglicherweise können Sie es während des Betriebs aufladen, sodass es nicht ausgetauscht werden muss.

Mit der passenden Schaltung ist alles möglich.

In Ihrem Fall hängt die tatsächliche Schaltung jedoch von der Toleranz Ihres Lüfters zur Versorgungsspannung ab, da sowohl Ihr Netzteil als auch der Lüfter 12 V haben.

Mit einer einfachen Lade-/Entladeschaltung lädt sich der Kondensator auf die Versorgungsspannung (12 V) auf. Nachdem das PS getrennt wurde, entlädt sich der Kondensator, aber dabei sinkt auch seine Spannung.

Wenn der Lüfter eine niedrigere Versorgungsspannung verträgt, z. B. 10 V, können Sie eine einfache Lade-/Entladeschaltung mit einem wirklich großen Kondensator verwenden - groß genug, um genug Ladung zu halten, um den Lüfter 10 Sekunden lang laufen zu lassen, wenn die Spannung des Kondensators abfällt 12V zu$V_{min}$, die minimal verwendbare Spannung des Lüfters (z. B. 10 V). Sie können die übliche Kondensatorentladungsformel verwenden,$V(t) = V_0 e^{-\frac{t}{\tau_0}})$, Wo$\tau_0=RC$. In Ihrem Fall,$V_0=12V$,$R=(12V/0.08A)$und Sie müssen einen Wert von finden$C$das wird dich versorgen$V(t)\geq V_{min}$Wenn$t=10sec$.

Wenn die Toleranz des Lüfters zu klein ist, um die Verwendung eines echten Kondensators zu ermöglichen, benötigen Sie eine komplexere Schaltung, die immer 12 V liefert. Verwenden Sie beispielsweise eine Spannungspumpe, um den Hauptspeicherkondensator auf eine höhere Spannung (z. B. 24 V) aufzuladen, gefolgt von einem Spannungsregler, um wieder 12 V zu erreichen.

Ultrakondensatoren wären hier geeignet - 2,7 V und 5,5 V sind typische Spannungen, daher müssten Sie mehrere in Reihe schalten, um die gewünschte Spannung zu erhalten.

Ich verwende Ultrakondensatoren in kleinen Boost-Netzteilen für Mikrocontroller (als Reservoir für die erhöhte Spannung).

Ein einzelner repräsentativer 5,5-V-1,5-F-Ultracap hat einen Durchmesser von etwa 20 mm und eine Dicke von 6 m (ziemlich nahe an der Größe von zwei gestapelten 2032-Knopfzellenbatterien). In diesem kleinen Raum packt es 22,6875 Joule. Drei davon in Reihe wären in der Lage, eine Ladung von maximal 16,5 V aufzunehmen und satte 68 Joule Energie zu liefern. Offensichtlich benötigt Ihre Schaltung nicht ganz so viel Saft, sodass Sie Ultracaps mit niedrigerer Nennleistung erhalten könnten - 0,22-F-Caps sind etwas kompakter, und drei davon würden knapp 10 Joule Gesamtenergiekapazität liefern. 12,7 mm Durchmesser und 17,5 mm Höhe für eine repräsentative 0,22F-Kappe, die ich hier habe, obwohl ich weiß, dass es viel kleinere gibt (weniger als die Hälfte der Höhe).

Wenn Sie sich für eine Batterielösung entscheiden, sollten Sie die Batterien regelmäßig austauschen, da sie die Ladung möglicherweise nicht halten oder ausfallen (was häufig Ihre Geräte beschädigt). Sie müssen auch eine Art kontrollierte Ladeschaltung für die Batterie bereitstellen. Das Laden eines Kondensators ist dagegen recht einfach. Ein Ultrakondensator kann Hunderttausende Male aufgeladen werden – er überdauert jede wiederaufladbare Batterie in Bezug auf die Gesamtlebensdauer bei weitem, was bedeutet, dass Sie, solange Sie die richtige Spezifikation verwenden und innerhalb der Gerätebewertung bleiben, den „Backup Power"-Teil Ihres Stromkreises jederzeit in Ihrem Leben.

Ihre Muffin-Lüfterlager sind eine andere Sache.