Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Pufferung 3h mit Supercap


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Petya (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich habe 15F/3V-Supercaps von Eaton (TV1325-3R0156-R). Mit diesem will 
ich eine Sensorschaltung+uC bis 2,7V betreiben, diese erfordert für 3 
Stunden ca. 15Ws (sporadisches Messen). Rein rechnerisch kann der Cap 
33Ws zur Verfügung stellen (3-2,7V). Theoretisch sollte das selbst bei 
einem Wirkungsgrad von 0,5 ausreichen. Kann der Cap diese 3h 
überbrücken? Was muss ich an Effekten noch beachten?

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Petya schrieb:
> Rein rechnerisch kann der Cap 33Ws zur Verfügung stellen (3-2,7V).
Wie hast du das berechnet? Ich komme da als Differenz der Energie 
zwischen 3V und 2,7V nur auf 13Ws...

> Was muss ich an Effekten noch beachten?
Dass die Stromaufnahme der Schaltung nicht linear oder gar konstant ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von MiMa (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo, wie kommst du auf 33Ws?
Bei einem maximal erlaubten Spannungsabfall am Cap von 3V auf 2.7V ist 
nur eine Energie von 12.8Ws nutzbar. Hinzu kommen ~0.5Ws Verluste auf 
Grund der Selbstentladung. Würde lieber einen grösseren Cap verbauen 
oder gleich eine Li-Ion Zelle verwenden.

Gruss, MiMa

von Petya (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ach, sorry. Ich war in der Zeile verrutscht, war ein anderer Cap. Ok, 
dann 13Ws. Mir reichen auch 1-2h erstmal, ist erstmal nur ein Versuch 
der prinzipiellen Machbarkeit.
An sich kann ich diese aber komplett entnehmen, auch wenn die Schaltung 
nur wenige ms lang in längeren Intervallen zieht?
Wenn ich das ganze mit einem Aufwärtswandler kombiniere, dürfte das doch 
das Problem mit der nicht-linearen Stromaufnahme lösen, oder? (Vom 
verringerten Wirkungsgrad abgesehen. Ich will erstmal, dass es 
funktioniert, die Zeit passe ich dann über Kapazität/Messintervall an.)

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was spricht gegen simples Ausprobieren?

von MiMa (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Petya schrieb:
> Ach, sorry. Ich war in der Zeile verrutscht, war ein anderer Cap.
> Ok,
> dann 13Ws. Mir reichen auch 1-2h erstmal, ist erstmal nur ein Versuch
> der prinzipiellen Machbarkeit.
> An sich kann ich diese aber komplett entnehmen, auch wenn die Schaltung
> nur wenige ms lang in längeren Intervallen zieht?
> Wenn ich das ganze mit einem Aufwärtswandler kombiniere, dürfte das doch
> das Problem mit der nicht-linearen Stromaufnahme lösen, oder? (Vom
> verringerten Wirkungsgrad abgesehen. Ich will erstmal, dass es
> funktioniert, die Zeit passe ich dann über Kapazität/Messintervall an.)

Ein Aufwärtswandler hat aber normalerweise eine sehr hohe 
Ruhestromaufnahme.
Besser wäre es wenn du 2 Caps in Serie hängst und damit den uC direkt 
versorgst. Diese können dann auch in Summe kleiner ausfallen als ein 
einziger, da die gespeicherte Energie mit dem Quadrat der Spannung 
steigt :-)

E=1/2*C*(Umax^2-Umin^2)

Jain. Je höher der Strom den du entnimmst, desto mehr Verluste im Cap. 
Lieber seeeehr großzügig dimensionieren oder noch besser testen :-)
Ansonsten sehe ich kein Problem mehr. Sollte machbar sein

von Petya (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mir fehlt da einfach die Erfahrung, daher die Frage, ob ich was nicht 
beachtet habe, das mein Vorhaben absurd macht - und nicht gleich 
ausprobiert :)

DAnk für eure Antworten.

von Harlekin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Petya schrieb:
> Mit diesem will ich eine Sensorschaltung+uC bis 2,7V betreiben
Vielleicht können Sensor und uC direkt mit 2.7V betrieben werden. Dann 
spart man sich Verluste durch Spannungsregler.

Petya schrieb:
> Was muss ich an Effekten noch beachten?
Supercaps sind empfindlich auf Überspannung.
Gedanken zum Ladestrom machen. Dieser muss eventuell begrenzt werden.

MiMa schrieb:
> Besser wäre es wenn du 2 Caps in Serie hängst und damit den uC direkt
> versorgst.
Die Spannungen verteilen sich umgekehrt proportional zur Kapazität. Also 
darf wegen der Bauelementstreuung nicht die maximale Spannung angelegt 
werden.

MiMa schrieb:
> Besser wäre es wenn du 2 Caps in Serie hängst und damit den uC direkt
> versorgst. Diese können dann auch in Summe kleiner ausfallen als ein
> einziger, da die gespeicherte Energie mit dem Quadrat der Spannung
> steigt :-)
>
> E=1/2*C*(Umax^2-Umin^2)
Was passiert mit der Gesamtkapazität bei der Serieschaltung?

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn Du sehr genau die maimale Stromaufnahme der Lastschaltung bestimmen 
kannst, die Dynamik zwischen maximalen Strom und niedrigem Dauerstrom 
nicht zu groß ist, die Spannung an der Last um ein paar 0,1V schwanken 
darf, dann ginge der Selbstbau einen Aufwärtswandlers oder 
SEPIC-Wandlers durchaus für den Betrieb über die Supercaps. allerdings 
schlüsselfertige ICs hierfür zu finden, wird nicht einfacht werden.

von Falk B. (falk)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Petya (Gast)

>ich eine Sensorschaltung+uC bis 2,7V betreiben, diese erfordert für 3
>Stunden ca. 15Ws (sporadisches Messen).

Macht im Mittel bei 3V ca. 1,4mW, 0,46mA bzw. 1,38mAh. Der Maximalstrom 
für die Messung liegt wahrscheinlich bei ca. 10-30mA.

Eine kleine CR2016 hat schon 75mAh und kostet 40 Cent bei Reichelt. Wie 
große ist dein Supercap und was kostet der?

Man muss allerdings prüfen, ob die Zelle die relativ hohen Pulsströme 
von einigen Dutzend mA verkraftet, ggf. braucht man noch einen recht 
großen Tantalelko parallel zur Zelle.

von M.A. S. (mse2)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Petya schrieb:
> Wenn ich das ganze mit einem Aufwärtswandler kombiniere, dürfte das doch
> das Problem mit der nicht-linearen Stromaufnahme lösen, oder?

Im Gegenteil. Solange der Wandler eine konstante Spannung ausgibt, ist 
zwar die Stromaufnahme Deiner Last konstant, mitnichten jedoch die 
Stromaufnahme des Wandlers. Die steigt natürlich mit fallender 
Eingangsspannung.

von MiMa (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Harlekin schrieb:
> Was passiert mit der Gesamtkapazität bei der Serieschaltung?

Unglückliche Formulierung meinerseits :-)
Wenn man 2 Caps in Serie hängt dann müssen das nicht 2*15F sein
Bei z.B. 2 10F Caps in Serie ->5F wäre die gespeicherte Energie schon 
grösser als mit einem 15F.


Harlekin schrieb:
> Die Spannungen verteilen sich umgekehrt proportional zur Kapazität. Also
> darf wegen der Bauelementstreuung nicht die maximale Spannung angelegt
> werden.

Hm oder einfach eine passende/mehrere Dioden parallel schalten um die 
maximale Spannung an jedem Cap zu begrenzen.

Falk B. schrieb:
> Wie
> große ist dein Supercap und was kostet der?

~7€/Stück. Habe das mit der Batterie auch schon vorgeschlagen aber 
anscheinend müssen es Caps sein

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und Dioden in Sperrichtung parallel schalten, denn sonst könnte der C 
mit niedrigster Kapazität umgekehrt geladen werden und verliert ganz 
schnell ganz viel Kapazität.

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
5Ws/h, d.h. ungefähr 0,5mA 2,7V würden benötigt.

Dieser wäre theoretisch mit dieskreten Halbleitern einfach aufzubauen. 
Jedoch sinkt bei Transitoren die Verstärkung mit abnehmenden 
Kollektorstrom. Das wäre keine Herausforderung, wenn es diskrete 
Transitoren gäbe, die statt 100mA, zB nur bis 1...5mA gehen würden und 
dort beta_max liegen würde.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.