Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Elektronika od epapierosa- skąd taka duża moc?

Minekod 04 Apr 2018 14:41 3675 19
Computer Controls
  • #1
    Minekod
    Level 6  
    Witam
    Ostatnio zaciekawiła mnie pewna kwestia. Mianowicie, jakim sposobem elektronika od papierosa jest w stanie "wypluć" z siebie tak dużą moc. W załączniku zdjęcie elektroniki, która ma zadeklarowaną moc 200W. Wszystkie elementy są elementami SMD. Jakim sposobem możliwe jest "przepuszczenie" tak dużej mocy, przez tranzystor o tak małej powierzchni bez żadnego radiatora?
  • Computer Controls
  • #2
    matej1410
    Level 25  
    Żeby uzyskać dużą moc, to zgodnie ze wzorem P=U*I gdzie P to moc, U to napięcie a I to prąd, aby uzyskać właśnie dużą moc przy niskim napięciu musimy pozyskać skądś duży prąd.
    Układ posiada specjalną przetwornicę o dużej wydajności prądowej:
    Zobacz tą np.: PTR08100W. Jej wydajność prądowa to 10A.
  • #3
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Witam,
    sądzę, że należałoby się nieco bardziej zagłębić w opis parametrów podanych przez producenta.
    Nie znam się na takich papierosach ale możliwe, że te 200 W to chwilowa, szczytowa moc wyjściowa, używana tylko podczas startu urządzenia.
    Papieros ma dość małe rozmiary, wyobraź sobie lutownicę o mocy 200 W i porównywalnych rozmiarach, temperatura byłaby nie do zniesienia.
    Z drugiej strony takie urządzenia zasilane są z dwóch lub trzech ogniw litowo-jonowych w rozmiarze 18650, całkowita pojemność takiej baterii jest na poziomie 30 Wh, przy mocy 200 W popaliłbyś sobie raptem kilka minut.
    Prawdopodobnie ciągła moc tej przetwornicy jest znacznie mniejsza.

    Pozdrawiam
  • #4
    RitterX
    Level 39  
    Jeżeli tranzystor MOSFET ma rezystancję w stanie załączenia kanału dren-źródło rzędu 5mR to przy prądzie obwodu 10A wydzieli się na nim P=10A^2 * 5mR = 0.5W i taką moc jest w stanie rozproszyć obudowa SO-8 oraz jej pochodne jak na tym zdjęciu. Te 200W nie wydziela się na na tranzystorze kluczującym a na grzałce!
    Wprawdzie z obliczeń wynika, że dla jednego ogniwa LiPo przy napięciu 3.7V i mocy 200W popłynąłby prąd I=200W / 3.7V=54A ale akurat to można włożyć między bajki :D dla typowego ogniwa 18650. Dla 54A te tycie ścieżki na PCB zadziałałyby jak bezpieczniki i odparowały.
    Kolejna z opowieści typu, skoro konkurencja napisała na obudowie 50W to ja napiszę 100W :D .
    Do odparowania za pomocą cienkiego drutuoporowego ekstraktów zawartych w glikolu propylenowym potrzeba chwilowo rzędu 20W a nie 200W. Można byłoby to dokładnie policzyć znając ciepło właściwe płynu i ilość podgrzewanego płynu ale komu by się chciało ;) . Włóż wysiłek, dla potomnych i policz. Chyba wiesz ile średnich "machów" czy "sztachnięć" jest z jednej porcji płynu np. 5ml?
  • Computer Controls
  • #5
    Minekod
    Level 6  
    Dodając drugie ogniwo mamy 7,4V. Prąd spada do 27A. Analogicznie, dodając trzecie ogniwo prąd spada do 18A. Większość modeli na rynku z tą właśnie elektroniką zasilane jest z trzech ogniw 18650, więc wyparowanie ścieżek raczej nie jest opcją ;p Dodatkowo, ta konkretna elektronika posiada na wejściu bezpiecznik 25A. Podejrzewam, że na pokładzie, prócz mikrokontrolera i innych układów kontrolnych, siedzi przetwornica buck/ boost. Zgodnie z prawem Ohma i wzorem na moc: P=U^2/R. Rezystancja grzałki jest stała, moc zadaną znamy. Mikrokontroler dobiera napięcie, sterując przetwornicą. Taka jest moja teoria. Spojrzałem na datasheet przetwornicy PTR08100W, którą "zaproponował" kolega wyżej. Jest ona rozmiarów obudowy TO-220. Wydajność prądową ma rzędu 10A, a moc maksymalną 100W! Na płytce jest tylko jedna cewka i dwa układy scalone. Czy cała "magia" polega na tym, że MOSFET'y mają bardzo niską rezystancję dren-źródło, przez co się praktycznie nie grzeją?
  • #6
    User removed account
    User removed account  
  • #7
    _lazor_
    Moderator of Designing
    Im wyższa częstotliwość tym mniejsze mogą być przetwornice o takiej samej mocy. Jeśli stosuje się miękkie przłączanie na kluczach to można stosować naprawdę spore częstotliwości dzięki czemu elementy reakatancyjne mają naprawdę małe wartości i rozmiary.

    Jednak pewnych rzeczy się nie przeskoczy, jak np grubość drutu nawojowego na cewce czy szerokość ścieżki. Oczywiście może tak być to że podana moc jest jedynie w impulsie nie przekraczającym jakiegoś czasu, wtedy możliwe że mniejsze ścieżki wytrzymają.
  • #8
    User removed account
    User removed account  
  • #9
    RitterX
    Level 39  
    Drut grzewczy w e-papierosie nie należy do najgrubszych. Bezpiecznik 25A na płytce nie oznacza użycie zbliżonego prądu pracy a wymogi bezpieczeństwa. Nie koniecznie jest to bezpiecznik, zapewne w rozmiarze 1206, typu zwłocznego a to oznacza, że trzeba dobrać istotnie przewymiarowany.
    Wiecie co dzieje się z ogniwem LiPo po gwałtownym zwarciu a takie gwarantują uszkodzone MOSFET-y? To jest urządzenie noszone a oparzenia wywołane przez wybuchające albo palące się ogniwa oznaczają dla producenta ogromne koszty odszkodowawcze. Duży prąd pobierany z ogniw oznacza podgrzewanie ich rezystancją wewnętrzną. Maksymalnie 10A to w sam raz :) i więcej temu nie dam. Drut w e-papierosie jest bardzo cienki a ilość płynu do podgrzania mikroskopijna. To za jednym razem jest kropla. Zakroplcie Koledzy na lutownicę 50W ocipinkę pasty lutowniczej, w składzie której większość stanowi glikol propylenowy i sprawdźcie jak szybko powstanie mgiełka?
  • #11
    telecaster1951
    Moderator of Acoustics
    Strumien swiadomosci swia wrote:
    A ten glikol nie jest czasem trujący?
    Nie ten. Glokol propylenowy jest całkowicie bezpieczny.
  • #12
    krzysiek_krm
    Level 40  
    Minekod wrote:
    Spojrzałem na datasheet przetwornicy PTR08100W, którą "zaproponował" kolega wyżej. Jest ona rozmiarów obudowy TO-220. Wydajność prądową ma rzędu 10A, a moc maksymalną 100W!

    Bez urazy, ale niezbyt dokładnie przeczytałeś tę dokumentację. Maksymalne napięcie wyjściowe tej przetwornicy to 5.5 V, maksymalny prąd 10 A, to skąd wzięło się te 100 W ? Ponadto, w tabelce z parametrami jest napisane, że prąd wyjściowy 10 A jest osiągalny przy wymuszonym chłodzeniu powietrznym. A tak już na deser - maksymalna sprawność tej przetwornicy wynosi 96 %, gdyby tytułowy sterownik papierosa miał porównywalną sprawność, przy 200 W mocy wyjściowej straty byłyby na poziomie 8 W, w tak małym urządzeniu raczej nie do uzyskania.
    Jak już pisałem, prawdopodobnie jest to krótkotrwała moc szczytowa, w sytuacji szybkiego nagrzewania, które trwa (na przykład) około sekundy, podczas tego nagrzewania grzejnik jest prawdopodobnie podłączony bezpośrednio do baterii (na krótko), impulsowa regulacja jest wyłączona, jedyne straty są na rezystancjach kanałów tranzystorów, które faktycznie muszą być małe. Ponieważ napięcie zasilające jest dość niskie, całkiem łatwo są osiągalne tranzystory o rezystancji załączonego kanału poniżej 1 mΩ.
  • #13
    telecaster1951
    Moderator of Acoustics
    Może skończmy z bzdetami...
    Minekod wrote:
    Zgodnie z prawem Ohma i wzorem na moc: P=U^2/R. Rezystancja grzałki jest stała, moc zadaną znamy. Mikrokontroler dobiera napięcie, sterując przetwornicą. Taka jest moja teoria
    Jest dokładnie jak mówisz. Jeżeli masz grzałkę wysokooporową, powiedzmy 2-3 omy, to gdy ustawisz sobie te 200W, prąd popłynie około 10A. Napięcie jest nie ważne, bo jest dostosowywane przez przetowrnicę. Mikrokontroler albo ma wpisany omomierz i sam sobie mierzy opór grzałki, albo trzeba to wklepać z palca. Procesor sobie policzy i dostosuje odpowiednio napięcie.
    Jak się wstawi grzałkę o niskim oporze, rzędu 0.2 oma, to nie osiągniesz mocy maksymalnej, bo zadziała ograniczenie prądowe. Dlatego gówniarze kupują "mody analogowe" czyli ogniwo spięte na krótko z grzałką. Wtedy moc mają prosto z Prawa Ohma i wtedy przy 12V mogą mieć 60A i protezę ręki w pakiecie. Ale jaka chmura z tego...
  • #14
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Układ ze zdjęcia mnie wygląda na typową przetwornicę SEPIC, dlatego przypuszczam, iż układ daje albo 5,5V, albo 10A. Przypuszczam też, iż ogniwo zasilające tego e-peta samo z siebie nie da więcej jak 3A maksymalnie w pracy ciągłej. Autor mógłby wrzucić fotkę lub oznaczenie ogniwa, co by pozwoliło nam znaleźć jego kartę katalogową. Inną opcją jest faktyczny pomiar parametrów pracy poprzez zmierzenie napięcia i prądu na grzałce. Stawiam jednak lewe oko, że więcej jak 20W toto nie da...
  • #15
    RitterX
    Level 39  
    Glikol propylenowy ponoć jest bezpieczny. Nie mniej i tak lutując staramy się używać wyciągów albo przynajmniej w małej skali dobrze wietrzonego pomieszczenia. Szczególnie trujące w topnikach są aktywatory działające powierzchniowo.

    Wdychanie oparów glikolu propylenowego, który został gwałtownie podgrzany drutem oporowym, a ten posiada w składzie stopu nikiel albo chrom czyli metale katalityczne powierzchniowo czynne, w mojej ocenie do bezpiecznych nie należy. Jak ktoś namiętnie inhaluje się tym na bieżąco dbając by dymek był szybki i w dużej ilości czyli drut do czerwoności, powyżej 600C, to obawiam się, że tego gwarancja glikolu propylenowego nie przewiduje. Zresztą nie będzie to już zapewne glikol ale coś bardziej złożonego? W reakcje wchodzą i inne związki ze składu płynu. Nie podgrzane a nawet podgrzewane oddzielnie nie koniecznie muszą być niebezpieczne a razem to trudno powiedzieć? Z tego co czytałem cytryna wali tylko trochę, toksycznym postrachem jest mentol. Zwykła papierosy jeszcze w latach '50 jawiły się jako bezpieczna używka. Od tamtego czasu zmarło na raka płuc wystarczająco dużo ludzi by nie mieć wątpliwości co do fałszywego przekazu reklam.
    W pierwszych e-papierosach jedną z głównych bolączek była "słabość". Dawały niewiele dymu i to dosyć łagodnie. Może na etapie wprowadzania ktoś wiedział coś więcej i najzwyczajniej obawiał się potencjalnych konsekwencji karnych i finansowych?
    Moderated By telecaster1951:



    3.1.11. Nie wysyłaj wiadomości, które nic nie wnoszą do dyskusji. Wprowadzają w błąd, są niebezpieczne czy nie rozwiązują problemu użytkownika.

  • #16
    tajwoj
    Level 24  
    Może popatrzcie na to co pisze producent tej płytki:
    Link

    Dla porównanie konkurencja z Chin:
    Link
    Link

    Co do ogniw, to wiele znosi bardzo dobrze krótkotrwałe obciążanie prądem większym lub równym 20A,
    Są również ogniwa mogące być rozładowywane prądem ciągłym 20A.
    Miałem na myśli ogniwa wielkości 18650.
    W e-papierosach niekiedy są stosowane ogniwa 26650 dla których 20A to bułka z masłem.
    W e-papierosach z elektroniką jest zaprogramowane ograniczenie czasowe wyłączające podawanie napięcia na grzałkę po zadanym czasie, około 10 sekund.
    Jest to wystarczające do zrobienia "bucha".
    Potem należy powtórnie wcisnąc przycisk.

    Jeśli idzie o grubości drutu stosowanego w e-papierosach, to mogą to zobrazować linki:
    Grzałki clapton
    Link

    Ja używam drutu o średnicy 0,5mm, rezystancja grzałki 0,3-0,5Ω.
  • #17
    Minekod
    Level 6  
    @RitterX A dlaczego te ogniwa mają wybuchać? Przecież ten bezpiecznik po to tam siedzi, żeby w razie jakiejkolwiek awarii elektroniki rozłączyć obwód. Ponadto producent w nocie katalogowej pisze, że maksymalny prąd wejściowy wynosi 23A. A gdyby tego było mało, funkcjonuje takie coś, jak ogniwa wysokoprądowe. Przykładowe Sony VTC5 w rozmiarze 18650 (zaleca się użycie takich 3 jako zasilanie). Tutaj producent zakłada maksymalny prąd rozładowania 20A, oraz 30A przy użyciu zabezpieczenia termicznego. Technika na rynku epapierosowym jednak trochę poszła do przodu w przeciągu ostatnich kilku lat. Obecnie epapierosy posiadają mnogość zabezpieczeń: termistory, bezpieczniki na płytce, odcięcie zasilania po trzymaniu przycisku "fire" przez 10 sekund, przy zamontowaniu grzałki o oporności niższej niż przewidział producent sprzęt zwyczajnie odmówi startu itd.

    Czy producentowi opłacałoby się brać dane do noty katalogowej z kapelusza? Ten konkretny model można podłączyć do PC i mieć na żywo podgląd wszelkich danych: temperatury, napięcią wyjściowego i chociażby obecną ilość tych nieszczęsnych watów. W tym wypadku, wyświetlana ilość watów, nie jest wartością zadaną, tylko "realną", zmieniającą się w czasie. Oczywiście, w mikrokontrolerze bez problemu dałoby się do "faktycznej" mocy 20W napisać algorytm dodający 180, by na monitorze pojawiła się liczba 200W. Pytanie tylko po co? :D

    Jak już wkraczamy w chemię, to warto jeszcze nadmienić, że główną substancją odpowiedzialną za "chmurę" w liquidzie jest gliceryna ;) Baza liquidu składa się z glikolu i gliceryny w różnych proporcjach, zależnie od przeznaczenia.
  • #18
    telecaster1951
    Moderator of Acoustics
    RitterX wrote:

    Wdychanie oparów glikolu propylenowego, który został gwałtownie podgrzany drutem oporowym, a ten posiada w składzie stopu nikiel albo chrom czyli metale katalityczne powierzchniowo czynne, w mojej ocenie do bezpiecznych nie należy.
    Nikiel jest aktywny katalitycznie - fakt, ale po rozdrobnieniu! Poza tym, nikiel katalizuje reakcję uwodornienia. W glikolu nie masz do czego przyłączyć wodoru.
    RitterX wrote:
    Zresztą nie będzie to już zapewne glikol ale coś bardziej złożonego?
    W magiczny sposób się złoży? Jeżeli już miałoby się coś stać, to rozkład termiczny. Ale się nie stanie.
    RitterX wrote:
    Nie podgrzane a nawet podgrzewane oddzielnie nie koniecznie muszą być niebezpieczne a razem to trudno powiedzieć?
    Jak ktoś kupuje płyn od Wasyla z Ukrainy, to może i tak. Jak ktoś kupuje normalny płyn, to jest bezpieczny.
    RitterX wrote:

    W pierwszych e-papierosach jedną z głównych bolączek była "słabość". Dawały niewiele dymu i to dosyć łagodnie. Może na etapie wprowadzania ktoś wiedział coś więcej i najzwyczajniej obawiał się potencjalnych konsekwencji karnych i finansowych?
    A teraz przestał to wiedzieć? Nie rozsiewaj bzdur!
    Minekod wrote:
    A dlaczego te ogniwa mają wybuchać?
    W sterowanych elektronicznie jest to mało prawdopodobne. Jedynie poważna awaria powiązana z niezadziałaniem bezpiecznika to może spowodować. Wybuchają to mody mechaniczne (ogniwo spięte na sztywno z grzałką), bo tam nie ma żadnego zabezpieczenia.
    Minekod wrote:

    Czy producentowi opłacałoby się brać dane do noty katalogowej z kapelusza? Ten konkretny model można podłączyć do PC i mieć na żywo podgląd wszelkich danych: temperatury, napięcią wyjściowego i chociażby obecną ilość tych nieszczęsnych watów. W tym wypadku, wyświetlana ilość watów, nie jest wartością zadaną, tylko "realną", zmieniającą się w czasie. Oczywiście, w mikrokontrolerze bez problemu dałoby się do "faktycznej" mocy 20W napisać algorytm dodający 180, by na monitorze pojawiła się liczba 200W. Pytanie tylko po co? :D
    No właśnie. Pełna moc zostanie wydzielona na grzałce o konkretnym oporze. Gdy zastosujemy grzałki o innym oporze, zadziała odcięcie. Tyle. Żaden przekręt. Żaden spisek. Żadni Masoni. Zwykłe Prawo Ohma...
  • #19
    E8600
    Level 40  
    Takie dane marketingowe to manipulacja producenta aby klienta ogłupić i skłonić do zakupu. Cała moc może i jest realna ale jest to pik w postaci ułamka sekundy (ns) aby zniwelować bezwładność temperaturową grzałki i skrócić proces wytwarzania dymu. Ogniwo przy takim piku pracuje na max prądzie zwarciowym. Aby to zbadać czy to jest realnie 200 W trzeba dobry oscyloskop.
  • #20
    telecaster1951
    Moderator of Acoustics
    @E8600 W niektórych przypadkach na pewno tak. Jednak w wielu markowych modach jest to prawdziwa moc, pod warunkiem stosowania grzałek o odpowiedniej rezystancji. Wydzielenie 200W na grzałce przy czasie pracy 5 sekund, nie jest jakimś niemożliwym wyczynem.