необычный источник питания

[Гость swap]

Уважаемые знатоки, помогите пожалуйста советом или укажите направление куда "копать".

Суть задачи следующая:

Необходимо от обычного аккумулятора для портативной техники емкостью 1,8-2,5 А/ч запитать примерно следующую последовательность

1. зарядить конденсатор емкостью 1-5 Фарад (рабочее напряжение 5 В)

2. Преобразовать в 250-300В

3. обеспечить возможность импульсной отдачи заряда с большим током

 

Заряд будет отдаваться на катушку, чтобы можно было перемещать стержень внутри катушки с большим усилием и ускорением.

Самый важный момент - размеры готовой конструкции. Чем меньше, тем лучше.

Также очень желательно иметь возможность перемещать стержень в обоих направлениях, т.е. менять полярность. Не критично, но желательно, чтобы не перемещать стержень обратно вручную (т.к. размеры имеют значение)

 

Как и на каких элементах это можно все соорудить? Может есть готовые схемы преобразователей подобного рода?

Для малых токов и напряжений находил, но это не то.

 

Опыта немного, поэтому буду очень признателен любым советам и соображениям.

Изменено 8 Сентября, 2014 в 16:43 пользователем swap

[Chugunov]

Уважаемые знатоки, помогите пожалуйста советом или укажите направление куда "копать".

Суть задачи следующая:

Необходимо от обычного аккумулятора для портативной техники емкостью 1,8-2,5 А/ч запитать примерно следующую последовательность

1. зарядить конденсатор емкостью 1-5 Фарад (рабочее напряжение 5 В)

2. Преобразовать в 250-300В

3. обеспечить возможность импульсной отдачи заряда с большим током

Задачи полностью соответствуют "преобразователю напряжения для лампы-вспышки фотоаппарата", вот и ищите подходящие готовые схемы, их много. Начать можно со схемы питающейся от сети 220 вольт.

ЗВЕНО ФАРАДНОГО КОНДЕНСАТОРА ЛИШНЕЕ, заряжают сразу высоковольтный конденсатор, конденсатор очень желательно не обычный, а "фото" расчитанный на разрядный ток в сотни ампер - у него толстые электроды снаружи и внутри, у обычного они сгорают, если внутри, это не видно.

[Гость swap]

Задачи полностью соответствуют "преобразователю напряжения для лампы-вспышки фотоаппарата"

 

Спасибо за отклик!

Смотрел подобные схемы. Но проблема в том, что большой емкости конденсаторы на высокие напряжения имеют внушительные габариты. А хочется уложиться в скромные габариты. Поэтому и появилась мысль (может и неверная конечно) о фарадных конденсаторах с последующим преобразованием напряжения, чтобы отдавать большие заряды моментально.

Стержень и присоединенная к нему конструкция, которую необходимо перемещать с высокой скоростью, имеют значительный вес. Пока не рассчитывалась точная масса, т.к. можно в дальнейшем скорректировать подбором материалов.

У вспышек же показатели достаточно скромные для подобных задач.

На данном этапе важно понимать как это все организовать и в какие габариты упишется схема.

[Yamazaki]

Гаусс-ган? :smile:

 

Действительно, проще поднять до 300 вольт, а там уж заряжать конденсаторы. Нужен повышающий ШИМ-преобразователь с ограничением тока на выходе. Допустим, токовый шунт, с него напряжение возвращается на вход шим-контроллера, при превышении заданной величины контроллер уменьшает скважность. Силовая часть - пушпул, оптимально при низковольтном питании.

Вспомнил, в даташите на SG3524 приведен вариант преобразователя с ограничением выходного тока.

Поправить его под вашу задачу будет не так сложно.

[Гость swap]

Гаусс-ган? :smile:

 

Нет, не он. Но идея взята оттуда.

Там перемещается обрубок гвоздя, поэтому пришла мысль, почему не сделать почти то же самое, только с возможностью возврата стержня в исходное положение. Либо механически (ручками), либо электрически. Электрический вариант конечно лучше.

Раз гвоздь швыряется на большие расстояния, значит можно присоединить вместо этого значительную массу. Это и заинтересовало. Компактность нужна для того, что модулей для конструкции требуется несколько, а габариты внутренней полости жестко заданы.

Поэтому большие электролиты отпадают, либо городить внешний блок, чего очень не хочется. Да и разориться на них легко :smile:

 

Не могли бы пояснить, для чего напряжение возвращается на вход ШИМ-контроллера?

Изменено 8 Сентября, 2014 в 17:52 пользователем swap

[Yamazaki]

Не могли бы пояснить, для чего напряжение возвращается на вход ШИМ-контроллера?

Даже дважды возвращается! Сверху - для ограничения напряжения, снизу, с резистора 0.1Ом - для ограничения тока.

[Chugunov]

1 проблема в том, что большой емкости конденсаторы на высокие напряжения имеют внушительные габариты.

2 появилась мысль (может и неверная конечно) о фарадных конденсаторах с последующим преобразованием напряжения, чтобы отдавать большие заряды моментально.

3 У вспышек же показатели достаточно скромные для подобных задач.

1 Увы, физику не обманешь. Но хорошие импортные конденсаторы в несколько раз меньше советских и во столько же раз лучше (но и дороже, и надо искать именно "фото").

2 Заряды куда? На преобразователь? А он работает меееееедленно-мееееедленно.

Большой ток в катушку может выдать только конденсатор высокого напряжения и больше никто.

3 Это вы настоящих вспышек не видели, одну любительскую фигню.

Вот, например, _https://www.theflashcentre.com/sh-elinchrom-6000-micro-as-pack-copy-i6452.html преобразователь с конденсаторами (я такие и подобные много лет ремонтировал).

Мощность 6000 джоулей, заряжается примерно за 2...3 секунды.

На фото нет "головок" - импульсных ламп.

При срабатывании идет ударная и тепловая волна, мощность обычной впышки - десяток-другой джоулей (ватт в секунду), а здесь КИЛОджоули.

Ток порядка 300А и специально ограничен лампой.

[Гость swap]

Спасибо за развернутые ответы.

 

2 Заряды куда? На преобразователь? А он работает меееееедленно-мееееедленно.

Большой ток в катушку может выдать только конденсатор высокого напряжения и больше никто.

 

То есть без конденсаторов все-равно не обойтись. Жаль, схитрить уж больно хотелось.

 

По поводу вспышек вы правы, с такими монстрами что показали, дела не имел. Один вид без цены заставляет серьезно к ней относиться.

Килоджоулей мне конечно не надо. Суть задачи в том, чтобы сместить 1,5-2 кг пластину максимально быстро на 7-10 см.

 

Т.к. глубоко в теме и не раз сталкивались, то не могли бы посоветовать стоящую схемку средней мощности (чтобы понимать о каких деталях идет речь, на чем строится и т.д.). Раз физику обмануть не удастся и первоначальная моя концепция лишена смысла, может получится найти компромисс в размерах деталей. Ведь если правильно понимаю, основной объем приведенного вами аппарата занимают конденсаторы?

[Chugunov]

Суть задачи в том, чтобы сместить 1,5-2 кг пластину максимально быстро на 7-10 см.

Думаю, вам надо:

- посчитать сколько джоулей надо затратить на перемещение пластины. Взять с запасом, конечно. Учтите, что запасённая энергия прямо пропорциональна ёмкости и пропорциональна КВАДРАТУ напряжения т. е. хотите выиграть в габаритах - пятью вольтами не обойтись,

- посчитать какя нужна сила, ускорение, время действия импульса. Можно ведь сделать очень короткий импульс, но пуля пробьёт доску, но не сдвинет ее, т. е. нужно время.

Значит надо прикинуть длительность импульса, значит индуктивность нужна больше, а ток меньше. Значит напряжение надо уменьшить или ограничить ток.

В общем задача для студента, а я был им 40 лет назад.

При расчетном небольшом токе может и преобразователь сработает, хотя сомневаюсь.

Может пойдет двухступенчатый принцип - конденсатор сдвинет пластину, продолжит разгон уже преобразователь или что-то еще.

Нужны расчеты или много экспериментов.

Проще всего начать с емкости, заряжаемой от сети 220В. Удобны конденсаторы на 300 В - как раз для сети 220В. Но лучше так: зарядить конденстор через диод и резистор, отключить от сети тумблером на оба провода и разрядить.

Но встает вопрос "правильной" подходящей катушки - от нее зависит ток (сила) ивремя разряда (продолжительность действия силы). Можно будет сделать какие-то выводы.

Соблюдать технику безопасности!!! Надевать очки - глаза самое ценное.

Это пока грубые прикидки, с подобной задачей дела не имел, дерзайте!

P.S. Генератор Элинхром - размером целый чемодан весом кГ этак 10-15, при зарядке (хотя ток специально ограничен), лампы в помещении притухают. Внутри уж не помню, до двух десятков конденсаторов, стоил очень дорого, сейчас подобные вроде уже не делают - их делали именно для фотопленок). Привел, чтобы показать, что мощные быстрые накопители энергии от бытовой сети - реальность.

Изменено 8 Сентября, 2014 в 19:45 пользователем chugunov

[FOLKSDOICH]

А почему упор сделан именно на высоковольтный соленоид? Сейчас есть литий-полимер с хорошими рабочими токами, типа, как в авто/авиа моделях.

[Yamazaki]

Литий-полимер конечно может выдать большой ток, есть аккумуляторы для моделизма, которые могут выдавать ток до 50С при емкости 4400мАч, что позволяет (4,4*50=220А) например крутить стартер автомобиля :smile: Но всё равно с батареей конденсаторов это не сравнится по пиковому току. В лампе-вспышке ток может достигать сотен или даже тысяч ампер.

[FOLKSDOICH]

Не зная конкретно параметры "механической" части конструкции судить о приоритетах я бы не спешил.