Cargando un capacitor de alto voltaje y bajo voltaje. Eficientemente

Poner el zener de 2.2 V en paralelo con el capacitor no reduce la eficiencia de carga en absoluto, el zener no conduce hasta que el capacitor está completamente cargado. Pero una vez que lo hace, necesita absorber toda la energía proveniente de la dinamo, así que asegúrese de que esté adecuadamente clasificada.

Puede usar un regulador de dólar para convertir los voltajes más altos en voltajes regulados de manera bastante eficiente, pero cuestiono la necesidad. Es una antorcha y no creo que sea un gran problema desperdiciar algunos julios de energía utilizando un mecanismo ineficiente.

Sin embargo, si no puede encontrar una solución que proteja adecuadamente (aunque sea de manera ineficiente) y cargue su límite de 10F, entonces se debería considerar un regulador reductor, PERO yo también sugeriría un regulador de voltaje lineal configurado para producir < = 2.3V - tiene que ser un tipo ajustable.

Cualquiera que sea el mecanismo de semiconductor que elija, tenga en cuenta que la dínamo puede producir picos significativamente por encima de 4V, por lo que la capacidad de resistencia a la tensión del circuito se incrementa. Tal vez compruebe cómo se ve la salida utilizando un osciloscopio.

EDIT : hay otra sugerencia de que el LED necesita más de 2.3V: en este caso se requiere un circuito diferente para utilizar la tapa de 10F. Necesitará un regulador de impulso después de la tapa para alcanzar los niveles de unidad más altos para los LED.

Yo haría esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

O esto:

^{simular este circuito}

Al poner dos condensadores en serie, duplicará su costo, capacidad de energía y voltaje máximo.

También puede usar un zener de polarización inversa para los diodos, pero el uso de un LED de polarización directa también le da una indicación visual de "completamente cargado".

Los diodos son indicadores LED que agrega, no el que ya está en la antorcha. Protegen los condensadores de la sobrecarga. Desea seleccionar los LED para hacer dos cosas:

1. tiene un voltaje directo menor que el voltaje máximo absoluto de las tapas. Dejaría un margen del 20% para estar seguro.
2. absorba toda la energía que puede generar con la manivela después de que las tapas se carguen sin fallar. Si puede contar con que el operador no continúe girando con fuerza después de que se enciendan los LED, esto es mucho más fácil.

Usted dice que el voltaje de la dinamo es de aproximadamente 4V, pero en realidad es una función de cuán rápido se gira la manivela. Lo difícil que es girar la manivela es una función de la corriente a través de la dinamo, por lo que en el caso de que las tapas estén cargadas, por lo que no hay corriente de carga, la dinamo será muy fácil de girar hasta que la gire lo suficientemente rápido para generar más que la tensión directa del LED, momento en el que se volverá notablemente más difícil de girar. Cuando las tapas no están cargadas, entonces la corriente / dificultad de giro / torque será alta incluso a bajas velocidades / voltajes.

¿Por qué es esto? Consideremos la ley de conservación de la energía. Dejando de lado las pérdidas por fricción, la potencia mecánica (par de torsión de la velocidad angular) debe ser igual a la potencia eléctrica (voltaje por la corriente). La potencia mecánica es la velocidad angular por el par.

Hay soluciones más complicadas, pero creo que serían más difíciles que comprar un producto diferente que funcione de la manera que a usted le gustaría sin modificaciones:

• elimine los giros de la dinamo o disminuya la fuerza de sus imanes permanentes para reducir el voltaje de salida de la dinamo. El voltaje de salida del dinamo será menor para una velocidad dada, y la manivela será más fácil de girar para una corriente dada, como si cambiara la ventaja mecánica con una transmisión.
• use un convertidor buck-boost para reducir el voltaje. Con un interruptor, se podría usar el mismo convertidor para aumentar la tensión en C1 a lo que se necesita para impulsar la antorcha. Aún necesitará algo para absorber toda la energía del cigüeñal una vez que se cargue C1.

Si midió el voltaje de salida de Dina sin carga, podría ser de 4 V, pero cuando se cargue (y cargue la tapa), el voltaje caerá. A primera vista, en ese caso, la carga de una carga de 2 V desde una fuente de 4 V proporciona una transferencia de potencia máxima a la carga. El uso de CC / CC puede reducir su eficiencia, ya que puede limitar el voltaje de entrada a ~ 4 V, lo que restringe la corriente disponible.