Inrush Current Booster

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Probablemente necesito ayuda más con la terminología (y por lo tanto, cómo encontrar la respuesta que ya existe) que con la tecnología.

Mi proyecto de pasatiempo actual es un dispositivo de baja potencia (la corriente máxima es de 100 mA a 5 V *), que está destinado a ser un sensor de nivel de agua neumático. La operación básica es manejar una pequeña bomba de aire por un período muy breve (unos 200 ms), esperar un momento, luego leer la presión, repitiendo estos pasos hasta que las lecturas de presión posteriores difieran en menos que el margen de error del sensor de presión.

El retén es que hay tan poca corriente disponible que la bomba a veces se detiene en ese punto de inflexión entre los polos. Es un motor con clasificación de 6 V que he manejado con éxito a voltajes tan bajos como 3 V. A 5 V, consume aproximadamente 150 mA cuando se ejecuta (medido en un multímetro de muestreo lento).

Siendo ingenuo y todavía lo suficientemente joven como para saberlo todo, estoy pensando en agregar un condensador bastante grande entre los rieles de alimentación, con una resistencia en serie para cargarlo. Por ejemplo, podría usar 100µF con 1kΩ, que a 5V debería mantener la corriente de carga por debajo de 50mA, más que suficiente para mantener feliz a la fuente de alimentación. Luego haga "palanca" hacia fuera la resistencia con un FET que se enciende cuando la bomba necesita ser accionada (no es que "palanca" sea un término que realmente se aplique a corrientes del orden de 100 mA).

Probablemente necesito algún otro tipo de dispositivo (¿quizás un FET de canal P?) para la palanca, ya que se encenderá "activando" el voltaje de la compuerta de debajo de la fuente al mismo nivel que el drenaje ( Vgs será negativo o cero):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Mi pregunta principal es: ¿cuál es la terminología para este tipo de configuración en la que atiendo intencionalmente la alta corriente de arranque del motor de la bomba con una fuente de alimentación que no puede suministrar esa corriente?

Preguntas secundarias: ¿es lo que estoy haciendo de alguna manera "normal" o sensato? ¿Debo leer algunas referencias antes de continuar con este proyecto?

  • la fuente de alimentación es un cargador LiPo solar con una salida USB 1.0, por lo que 5V a un máximo de 100 mA.
pregunta ManicDee

2 respuestas

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A 5 V, consume aproximadamente 150 mA cuando se ejecuta

Eso es una potencia de 0,75 vatios.

  

La operación básica es conducir una pequeña bomba de aire para un breve resumen.   periodo (unos 200ms)

Eso es una energía de 0.75 vatios x 0.2 segundos = 150 mJ.

El uso de un condensador cargado a 5 V significa que debe contener posiblemente diez veces la energía necesaria para ser suministrada para evitar que la tensión del terminal disminuya demasiado cuando el motor está conectado.

Digamos que el capacitor necesita mantener 1.5 julios a 5 voltios. La energía mantenida por un condensador es: -

E = \ $ \ dfrac {CV ^ 2} {2} \ $ para reorganizar e insertar los números que obtengamos: -

Capacitancia = 120,000 uF.

Es probable que tengas alrededor de 100 veces tus expectativas. ¿Entonces tal vez podrías usar una tapa de 120,000uF? ¿Cuánto tiempo tomaría cargar ese límite a 5V desde muerto con 100mA?

Q = CV y reorganización

\ $ \ dfrac {dQ} {dt} = C \ dfrac {dv} {dt} \ $ = current = 100mA

Tiempo para alcanzar 5 voltios = 0.12 farads x 5 voltios dividido por 0.1 amps = 6 segundos.

Eso suena bien porque es solo para cargar la gran tapa hasta 5 voltios: solo estarás tomando 0,15 julios en 0,2 segundos y supongo que, si hiciste los cálculos, tardarás unos 0,5 segundos en recargarse. ¿La tapa a los 5 V completos antes de que necesite volver a activar el motor pero puede que esto sea demasiado largo?

EDITAR: ¿puede usar los 100 mA de su fuente de energía Y la potencia que puede entregar el capacitor para que esto funcione como usted espera? Va a ser un compromiso: no se puede robar energía al motor sin prolongar el tiempo de carga del capacitor. También es muy fácil sobreestimar la capacidad del motor dadas las bajas corrientes asumidas.

    
respondido por el Andy aka
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Tal vez intente esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que la única diferencia entre lo que dibujé y lo que tiene es que cambié la ubicación de la resistencia que carga el condensador.

SIN EMBARGO: ¿por qué necesita cambiar el condensador dentro y fuera del circuito en primer lugar? ¿Por qué no puede estar permanentemente en circuito?

    
respondido por el Dwayne Reid

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