Operando un ventilador de 0.08 amp usando un condensador

La energía requerida, en julios, para alimentar el ventilador durante 10 segundos se puede calcular:

9.6 joules = 12 volts * 0.08 amperes * 10 seconds

La capacitancia requerida necesaria para almacenar dicha cantidad de energía en un capacitor:

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

La capacitancia necesaria es equivalente a 133 milifarad o 133,000 microfaradios y el valor E10 más cercano es 150 mF o 150,000 uF. Al usar un condensador electrolítico radial de aluminio capaz de manejar 16V , la dimensión física del capacitor es de 18 mm de diámetro por 36 mm. longitud.

Para responder a su pregunta: Sí, es posible usar un condensador para almacenar energía para alimentar el ventilador. Una solución de condensador es simple, ya que solo necesita conectarlo a través de la carga (ventilador) y no se requiere un circuito de carga complicado. Sin embargo, puede estar limitado por lo siguiente:

• el capacitor de alta capacitancia requiere un gran espacio
• alta capacitancia también significa un tiempo de carga más largo: el ventilador puede no estar encendido durante los 10 segundos completos si se pierde la energía mientras el capacitor aún se está cargando
• la carga de un capacitor grande causará una alta corriente de arranque al encenderse: su suministro debe estar diseñado para manejar eso
• un condensador no proporcionará un voltaje constante ya que se está descargando : es posible que deba usar una capacidad más alta, por lo tanto La descarga de 10 segundos estará dentro de un rango de voltaje aceptable para el ventilador
• los condensadores grandes no están fácilmente disponibles: puede requerir un pedido especial
• un módulo de batería puede ser más barato que un condensador grande

Les dejo la evaluación de la relación costo-beneficio entre un condensador y una batería.

La respuesta corta es que es posible con un condensador, pero probablemente iría con una batería.

La respuesta más larga:

Si usa un condensador, se descargará durante este tiempo. Esto significa que la tensión a través del condensador caerá. Por lo tanto, tendrá que entender cuál es el voltaje de inicio y el voltaje final aceptables.

Para una aproximación de primer orden, si supone que la corriente de 80 mA es constante, entonces el cambio en el voltaje por segundo es la corriente en amperios dividida por la capacidad en Farads.

Entonces, por ejemplo, supongamos que quiere correr durante 5 segundos y que la tensión solo caiga de 12V a 10V, es decir, una caída de 2 V:
Se espera una caída de 2V / 5s = 0.4 V / s. Entonces 0.4 = 0.08 / C = > C = 0.2 F.

Esta es una capacitancia bastante grande para 12 V. Además, tenga en cuenta que esta fue una aproximación de primer orden, lo que significa que estoy simplificando un poco. Cuando disminuyes el voltaje en el ventilador, disminuirá un poco la corriente, y esto causará una descarga de voltaje más lenta y menos enfriamiento. Así que la respuesta requeriría más información.

Como sugerí, probablemente usaría una batería. Es posible que pueda cargarlo durante la operación, por lo que no será necesario reemplazarlo.

Todo es posible con el circuito apropiado.

Sin embargo, en su caso, el circuito real depende de la tolerancia de su ventilador a la tensión de alimentación, ya que tanto su fuente de alimentación como el ventilador son de 12V.

Con un simple circuito de carga / descarga, el condensador se cargará a la tensión de alimentación (12 V). Una vez que se desconecta el PS, el condensador se descargará, pero al hacerlo, su voltaje también descenderá.

Si el ventilador puede tolerar una tensión de alimentación más baja, por ejemplo. 10V, puede usar un simple circuito de carga / descarga, con un capacitor realmente grande, lo suficientemente grande como para mantener la carga suficiente para mantener el ventilador funcionando durante 10 segundos, ya que el voltaje del capacitor baja de 12V a \ $ V_ {min} \ $, la tensión mínima utilizable del ventilador (p. ej., 10V). Puede usar la fórmula habitual de descarga de condensadores, \ $ V (t) = V_0 e ^ {- \ frac {t} {\ tau_0}}) \ $, donde \ $ \ tau_0 = RC \ $. En su caso, \ $ V_0 = 12V \ $, \ $ R = (12V / 0.08A) \ $ y necesita encontrar un valor de \ $ C \ $ que le proporcionará \ $ V (t) \ geq V_ {min} \ $ cuando \ $ t = 10sec \ $.

Si la tolerancia del ventilador es demasiado pequeña para permitir el uso de un condensador de la vida real, entonces necesitará un circuito más complejo que siempre proporcionará 12V. Por ejemplo, use una bomba de voltaje para cargar el condensador del depósito principal a un voltaje más alto (por ejemplo, 24 V), seguido de un regulador de voltaje para alcanzar 12V nuevamente.

Los ultracapacitores serían adecuados aquí: 2.7V y 5.5V son voltajes típicos, por lo que necesitarías correr varios en serie para obtener el voltaje deseado.

Uso ultracapacitores en pequeñas fuentes de alimentación de refuerzo para microcontroladores (como depósito para el voltaje aumentado).

Un solo ultracap representativo de 5.5V 1.5F tiene un diámetro de aproximadamente 20 mm x 6 m (muy parecido al tamaño de dos pilas de 2032 monedas apiladas). En ese pequeño espacio, empaca 22.6875 julios. Tres de estos en serie serían capaces de tomar una carga máxima de 16.5 V y entregar la friolera de 68 julios de energía. Obviamente, su circuito no necesita mucho jugo, por lo que podría obtener ultracaps de calificación más baja: las tapas de 0.22F son un poco más compactas, y tres de ellas proporcionarían una capacidad de energía total de 10 julios. 12.7 mm de diámetro por 17.5 mm de altura para una tapa representativa de 0.22F que tengo aquí, aunque sé que hay muchas más pequeñas (menos de la mitad de la altura).

Si opta por una solución de batería, buscará reemplazar las baterías periódicamente porque eventualmente no mantendrán la carga o fallarán (a menudo dañarán su equipo). También deberá proporcionar algún tipo de circuito de carga controlada para la batería. Por otra parte, cargar un condensador es bastante sencillo. Un ultracapacitador puede recargarse cientos de miles de veces: durará más que cualquier batería recargable en términos de vida útil total, lo que significa que siempre que utilice la especificación correcta y se mantenga dentro de las clasificaciones del dispositivo, no debería necesitar reemplazar la "copia de seguridad". Poder "parte de su circuito en cualquier momento de su vida.

Los cojinetes del ventilador de muffin son un asunto diferente.