вторник, 20 января 2015 г.

Тестирование паяльника на ионисторах

Пока из Китая на собачьих упряжках едут заказанные ионисторы на 500 Фарад х 5В и солнечные панели для Wi-Fi датчика температуры на базе ESP-8266, от старого зазазчика обломилось два суперконденсатора Green-Cap по 100 Фарад на 2.7 вольт производителя Samwha. Вспомнив за наличие батарейного паяльника с керамическим нагревателем было решено провести тест-драйв "Потянут-ли ионисторы подобную нагрузку и как долго?". Понятное дело, что емкость ионисторов не идет ни в какое сравнение даже с самым рядовым Li-Ion аккумулятором, но скорость заряда первых, более высокие разрядные токи и возможность работы при температурах от -40 до +60...+70 °C имеет свои неоспоримые преимущества. Впрочем, для начала рассмотрим исходные данные...

ТТХ используемых компонентов

Беглый гуглопоиск привел на даташит, согласно которому на стр.8 из таблицы можно почерпнуть необходимые TTХ данных ионисторов, из которых следует:

 
ESR на постоянном токе порядка 13-ти миллиом,  максимальный ток в длительном режиме до 5.3 А, а в пиковом до 58.7 А.


Сопротивление нагревателя паяльника составляет 2 Ом, а сохранял он работоспособность ~ от 2 до 4.5 вольт. Что прочем логично при трех пальчиковых батарейках или даже никель-цинковых аккумуляторов, которых надолго особо не хватало при емкости 1 А*час, максимум на 7-10 минут при токе около двух ампер :)


Ориентировочный расчет

Для питания керамического нагревателя решено было использовать два последовательно соединенных ионистора и заряжать их от USB порта (поскольку максимально выдаваемый ток для USB2.0 порта ограничен на уровне 100 мА, по-умолчанию, без контроллера для пассивных цепей, то следует установить последовательно с цепью заряда токоограничивающее сопротивление на 51 Ом) или отдельной 5-ти вольтовой зарядки. Поскольку суммарно допустимое напряжение на ионисторах при этом составит 2.7 * 2 = 5.4 В, то мы не выйдем за рабочие пределы, когда электролит будет вскипать. 

Погрешность по номинальной емкости ионисторов данного класса составляет ± 20%, примем за худший вариант -20%, что составит 100*0.8 = 80 Фарад. При последовательном соединении емкость составит 40 Фарад (в худшем случае). Уравнивающих диодов для заряда ставить пока не будем (хотя схемотехника балансера проста - параллельно каждой банке ставится последовательная цепочка диода и двухвольтового светодиода).

Запас энергии в ионисторах при полном заряде составит W = C*U*U/2 = 40*5*5  / 2 = 500 Дж, мизер (при параллельном соединении энергии было-бы на 229 Дж больше, однако потребовался-бы дополнительный стабилизатор-ограничитель до 2.7 В). Разрядное время ионистора при работе на нагрузку с постоянным сопротивлением составит tр = С*Rн*Ln(Vн/Vк) = 40 * 2 * Ln(5/2) = 73 сек ~ 1 минута и 13 секунд. Это расчетная ориентировочная величина. Не густо, но ведь это только для тестов.

Схема

Проверка на практике


Обратите внимание на время подачи питания с ионисторов и время, когда припой уже стал плохо плавиться, ~ 1 минута 45 секунд. Что укладывается в расчетные данные и говорит о том, что мы даже занизили емкость ионисторов и она на самом деле больше 100 Фарад каждая.

Вам будет интересно
  1. Автономное питание Wi-Fi логгера на базе ESP8266 от ионисторов и солнечной панели 
  2. Аномальная разрядная кривая ионисторов проекта "вечный" Wi-Fi логгер
  3. Работа "вечного" Wi-Fi логгера на солнечную панель из... аморфного кремния 
  4. #ESP.Meteo с функцией альтиметра (около полумиллиона твиттов с прогнозом осадков и заморозков, ВНГО)

1 комментарий:

  1. Со времени первого эксперимента прошло две недели (если точнее, то 15 дней и 2 часа с гаком), а я уже и подзабыл о ходе второго. Второй эксперимент заключался в проверке сохранности заряда ионисторами по прошествии недели. И вот, можно сказать спонтанно, ибо прошло две, решил проверить - работает-ли сейчас паяльник на ионисторах? И был приятно удивлен, работает! У меня нет под рукой измерителя емкости, но "опыт - сын ошибок трудных", ведь достаточно проверить на практике время остаточной работоспособности. Это время составило ~ те же 1 мин и 45 секунд, что говорит о крайне низких собственных токах утечки указанных моделей ионисторов. Виват!

    ОтветитьУдалить

В комментариях уважайте собеседника, внимательно читайте посты и не додумывайте. Просьбы и предложения из разряда: «можно ваш Skype/Viber/телефон», «напишите мне в vk/FB», а также другие им подобные — игнорируются. Выход новых версий ПО, внешняя ссылка, переставшая работать с течением времени и т.п. не является основанием для претензий. Желающие спокойно подискутировать и высказаться — Welcome. Желающие спонсировать блог — Donate. Нарушение этих простых правил ведет к бану и удалению комментариев без предупреждения.