Silnik plus kondensator dla lepszego startu

Witam,

Na angielskiej stronie o ulepszaniu osiągów silnika napędzającego replikę ASG ( http://www.airsoftmechanics.com/home/content/view/16/30/ ) wyczytałem, że do obwodu silnika i baterii można dodać kondensatory, aby silnik ruszył dużo szybciej na początku (kwestia opóźnienia naciśnięcia spustu na napięcia sprężyny i oddania strzału). Wszystko ok, ale nie za bardzo rozumiem jakie kondensatory wybrać. Mam baterię 9.6V, bez obciążenia ma 11V. Kondensator 10V zostanie przebity? Czy szybciej się zużyje? Bo za bardzo nie wiem jakiego zamiennika użyć, najlepiej, jakby to to było poręczne i zmieściło się w kolbie karabinu oprócz baterii.

Nie wiem ile dokładnie prądu bierze silnik, ale wyczytałem, że od 9A w górę. To dużo, kondensatory to wytrzymają?

Najlepiej, jakby ktoś podał jakiś konkretny kondensator, albo podał parametry, jakie powinien posiadać.

Pozdrawiam i dziękuję za podpowiedzi,
hindoos

Kondensator 10V raczej nie zostanie przebity, ale popracuje krócej, niż jakiś na odrobinę wyższe napięcie.

Potrzebna pojemność kondensatora zależy od tego, na ile czasu ma wystarczyć - przy 9A napięcie na
kondensatorze o pojemności 9mF (9000µF) spadnie o 1V w ciągu 1ms - jak to się ma do czasu, przez
który chcesz, żeby silnik nie odczuwał oporności baterii? Są kondensatory 100mF i większe...

Około 0.5 - 1 sekundy. Czyli rozumiem, że pojemność musiałaby wynieść około 4500 - 9000mF? Hm, to sporo.

A na czym polega zmniejszony czas pracy kondensatora? Czy to coś jak z diodami, tzn zamiast 20000 godzin popracuje połowę mniej?

I jeszcze jedno, czy kondensator nieużywany powinien być rozładowany?

Tak, chodzi o to, że szybciej "wysiądzie". Przypuszczam, że zacznie zwiększać upływność - będzie zużywał baterię.
Kondensator, jeśli długo jest bez napięcia, to się rozformowuje - potem trzeba go powoli ładować, żeby nie uszkodzić;
najlepiej, jakby był przechowywany w stanie naładowanym, ale niestety on się sam rozładowuje, więc to niełatwe.

A o jakich "jednostkach" mówimy? Długo bez napięcia to dzień, miesiąc, czy rok? A będąc w stanie naładowania - jak szybko się rozładuje? Bo po prostu zastanawiałem się, czy po odłączeniu baterii nie załączyć jeszcze na chwilkę silnika by kondensator rozładował się na uzwojeniu.

Czas samorozładowania zależy od jakości kondensatora - prawdopodobnie godzina, może dzień jak jakiś dobry...
to dla typowego kondensatora elektrolitycznego aluminiowego, tantalowe "trzymają" napięcie znacznie dłużej.

Znaczące rozformowanie kondensatora następuje po kilku miesiącach, i im dłużej bez napięcia, tym będzie większe
- czyli będzie wymagało dłuższego czasu, żeby ponownie uformować kondensator. Po roku to już są godziny.

Kondensatory elektrolityczne (tylko takie mają duże pojemności) są dostosowane do tego, żeby stale były pod
napięciem, i to mniej więcej stałym w czasie; jest sensowne podłączenie kondensatora na stałe do baterii.

OK, wziąłem ostatecznie 25V 10000µF firmy Jackcon. I teraz dla pewności, jak to podłączyć - czy na sposób 1. czy 2.?

Obstawiam numer 1, ale nie chcę wysadzić elektrolitu

Dobrze obstawiasz - 1. Na 25V to trochę dużo - wystarczyłby na 15V. Pojemność może by się zdała większa -
ale najlepiej to by było wyliczyć mając jakieś dane - np. jaką energię kinetyczną ma uzyskać napędzany układ.

Nie było takich na niższe napięcia, kupowałem w sklepie elektronicznym. A z liczeniem energii kinetycznych będzie ciężko, bo to dość skomplikowana konstrukcja Jeszcze raz wielkie dzięki za pomoc Jutro sprawdzę, czy ten kondensator w ogóle coś daje, jeśli tak, nie omieszkam gdzieś tutaj tego udostępnić.

Z tym kondensatorem można by wykombinować coś takiego: ładować go do napięcia 2X wyższego, niż daje bateria,
i jak się włącza silnik to połączyć z nim kondensator, a dopiero, gdy jego napięcie spadnie o połowę - baterię. Nie wiem,
jak wygląda układ na samej baterii - jeśli jest tak, że dopóki nie naciśnie się cyngla, to nie ma żadnego poboru prądu,
to można to zrobić dość prosto: baterię podłączyć przez diodę (może Schottky, żeby był mniejszy spadek napięcia),
a kondensator bezpośrednio do wyłącznika uruchamianego cynglem. Podwajanie napięcia - np. na ICL7660.

Silnik załączany jest "ordynarnym stykiem" jeśli można go tak nazwać. Zgodnie z rysunkiem numer 19 w nocie katalogowej tego ICL7660 (http://www.intersil.com/data/an/an051.pdf)

Mamy podwajacz napięcia z inwerterem, czyli jak wywalę podłączenie nóżki 5, to będzie tylko podwajać napięcie? I w takim jakie kondensatory dać w miejsce C1, C2, C4? I jakie diody, D1, D2? Tam dać Schottkyego czy zwykłe prostownicze? I gdzie wtedy zamontować właściwy kondensator?
Mam rysunek, ale wielce prawdopodobne, że coś pomyliłem

Jesszcze dodaj - na drugim rysunku - diodę od plusa baterii do plusa kondensatora.
Diody Schottky mają mniejszy spadek napięcia przy przewodzeniu -> mniejsze straty.
Ale z kolei przepuszczają trochę prądu "do tyłu" (nie pamiętam, to może być około
1mA) - więc trzeba odłączać baterię, kiedy urządzenie nie jest używane.

Diodę w przedstawiony sposób?

A jakie w końcu dać kondensatory do ICL'a?

Tak. Dość istotny szczegół, jeśli używasz ICL7660: napięcie zasilania do 10.5V (dla ICL7660A 13V)
- obawiam się, że nowa bateria "9V" może dawać ponad 10V, i to jest niebezpiecznie blisko 10.5V.

Kondensator pomiędzy nóżkami 2 i 4 jest potrzebny tylko wtedy, gdy chcesz uzyskać napięcie ujemne
(na nóżce 5) - w AN021 nie ma tego schematu, jest na rys. 19 w karcie katalogowej FN3072.

Do napięcia ujemnego nie potrzebujesz diod, i napięcie to jest równe dodatniemu napięciu zasilania.
Jeśli nie ma potrzeby, by akurat minusy, a nie plusy baterii i kondensatora były ze sobą połączone,
to warto rozażyć taką wersję - uzyskasz około 1V więcej na kondensatorze, i mniej elementów.

Producent zwraca uwagę na ESR kondensatorów - jeśli użyjesz zwykłych, to około połowy oporności
wyjściowej przy przetwarzaniu napięcia będzie pochodzić z ESR kondensatora - warto użyć "low ESR".

Pojemność kondensatora (oprócz tego, który jest ładowany, jest potrzebny tylko jeden) - producent
na swoich schematach podaje od 10 do 100µF, pewnie nie ma co żałować i należy dać te 100µF.

Bateria bez obciążenia daje ponad 11V, dlatego rzeczywiście, wersja "A" będzie wymagana. Chyba, że analogiczny układ o wyższym napięciu zasilania?

No właśnie A to jest taki o nieco podwyższonym napięciu zasilania - do 13V (pytanie, czy gdziekolwiek
da się go kupić). Jest jeszcze ICL7662 - na zakres od 4.5 do 20V, tylko kosztuje około 6zł, więc sporo.

Inna możliwość, to zrobić coś ręcznie na tranzystorach (rozważałem mózliwość użycia czegoś z układów
CD40xx, albo CMOS-owej wersji NE555, ale one mają dużo większy opór włączenia, więc ładowanie
zabierałoby dużo więcej czasu), nawet bipolarnych - ale raczej wersję z diodami, bo prościej - tylko
2 tranzystory wyjściowe, a nie 4. Wyjdzie taniej, i będzie szybciej ładować - poniżej sekundy.
Ale oprócz tranzystorów wyjściowych musi w tym być generator sterujący, i parę kondensatorów, więc
w sumie zajmie to trochę miejsca - a ICL7660/ICL7662 są w sprzedaży w wersji 8-pinowej...

No w tym właśnie problem, że wolę wyłożyć 6 zł na coś, co dostanę w sklepie, niż oszczędzać na czymś, co trudno będzie mi dostać Zresztą do moich zastosowań (wzmocnienie silnika w karabinie ASG) to raczej już max, co mogę osiągnąć, bo po włożeniu 2 kondensatorów 10000uF w kolbie nie ma już miejsca. Chyba, że bym wykombinował właśnie w ten sposób, żeby zastąpić jeden z nich układem ICL7662. Efekt ma prawo być lepszy? I jaka jest szansa, że spalę silnik? One chodzą do 12V (tzn nie robi się większych baterii po prostu), więc nie wiem jak zareaguje na ok. 22V które dostanie z kondensatora.

Pytanie: czy taki silnik to sam mechanizm, czy jakaś elektronika? To dość istotne, ale jakoś
wcześniej zapomniałem o tym napisać: zwykły czysto mechaniczny silnik, bez elektroniki,
powinien dobrze wytrzymać chwilowe przeciążenie - zwykle ograniczeniem jest nagrzewanie
się uzwojeń, ale kondensator rozładuje się szybciej... elektronika może łatwo się spalić.

Dobrze byłoby mieć dokładne dane tego silnika, a nie tylko wynik czyichś prób z podobnym.

Można by pomyśleć jeszcze o takiej wersji: kondensator naładowany do 22V nie bezpośrednio
do silnika, a przez stabilizator napięcia, np. te 12V - rusza na 12V z kondensatora, i dopiero jak
on się rozładuje, to zaczyna ciągnąć prąd prosto z baterii. Tak byłoby bezpiecznie.

Całość jest spięta czysto mechanicznie. Nie mniej jednak mój kolega, który sporo "robi" przy naprawach i modernizacjach replik, poddał w wątpliwość wytrzymałość silnika przy napięciu 20V. Dlatego myślę, że rzeczywiście stabilizator to dobry pomysł. Tylko musiałby być taki, który da odpowiednio duży prąd i się nie zgrzeje, bo silnik mimo wszystko trochę ciągnie w początkowej fazie. I jak to teraz wszystko podpiąć? Ciekawi mnie też, czy wydajność będzie lepsza dla układu ICL7662-1x10000uF-stabilizator, niż dla 2x10000uF.

Powiedzmy, że napięcie na baterii pod obciążeniem spada z 11V do 8V - jeśli podłączysz do niej
dwa kondensatory, i będą naładowane do 11V, to dostarczą ładunek 60mC (3V*20mF); jeśli
podłączysz jeden, ale naładowany do 20V, i poprzez stabilizator - to przyjmując spadek napięcia
2V na stabilizatorze kondensator rozładuje się do 10V, i dostarczy ładunek 100mC - większy.

W stabilizatorze wydzieli się energia 0.5J - to ogrzeje gram miedzi o około 1 stopień - jeśli
tranzystor ma wkładkę radiatorową ważącą 0.1g, to jego temperatura wzrośnie o 10 stopni;
wystarczą wymiary wkładki 5x5x0.5mm (a nawet dużo mniejsze - tranzystor wytrzyma 100
stopni wzrostu temperatury - chyba nóżka tranzystora mocy wystarczy jako radiator...).

Ok, nigdzie nie mogę znaleźć w ofercie ICL7662, za to są ICL7660A czyli ta wersja o wyższym napięciu wejściowym. Jaki stabilizator w takim razie do tego zastosować? L78T12 ? Daje podobno 12V i 3A (ciężko o jakiś schemat) - potrzebuję do tego radiatora? Czy może lepiej jakiś inny?

Cokolwiek, co ma wkładkę radiatorową, nie potrzebuje radiatora - kondensator rozładuje się,
zanim nagrzeje się ta wkładka - chyba, że chcesz robić taki start np. co parę sekund, i nie zdąży
ostygnąć. Ze stabilizatorami scalonymi będą dwa problemy: po pierwsze nawet "low drop" mają
spory spadek napięcia, po drugie pobierają prąd (parę mA) nawet przy braku obciążenia.

Dobrze byłoby mieć jakieś konkretne dane tego silnika, mechanizmu, i jak to ma być używane
- na razie nie wiemy, czy ten układ może dać zauważalną poprawę rezultatów, przecież ten, kto
to wypróbował, mógł się pomylić, a pisze dość niejasno, więc nie ma jak tego ocenić.

Ok, same kondensatory dają poprawę i to dość znaczącą, jeśli chodzi o szybkość pracy silnika, nie tylko przy starcie, ale także w ciągu pracy.

Zamiast ICL7660A użyję ICL7662 (chyba, że macie lepsze pomysły), natomiast pytanie - co ze stabilizatorem. Myślałem nad L78S12 (nota - http://download.maritex.com.pl/pdfs/sc/78Sxx.pdf - Figure 13), podłączyć to wszystko w szereg za wyjściem ICL'a? Masa do masy baterii i te małe kondensatorki? Czy coś jeszcze będzie potrzebne? A może inny stabilizator?

Raczej inny - ten daje spadek napięcia do 3V, przydałby się low-drop, żeby mniej tracić.

A taki LM2940CT-12 ? Tylko martwi mnie, że one tylko jednego ampera są w stanie podać, jeśli dam 2 (i więcej) równolegle, to ich wydajność prądowa wzrośnie? Czy to raczej gra niewarta świeczki, ponieważ więcej z kondensatora pójdzie na grzanie, niż rzeczywistego prądu do silnika?

Koledzy, taki układ z kondensatorami nie ma najmniejszego sensu. Bawiłem się kiedyś w ASG, przy średniej klasy replikach, na poziomie 350-400fps, silnik przy rozruchu bierze ładnych kilkadziesiąd amper. Mogę się założyć, że naładowany kondensator 10 000uF do napięcia powiedzmy 10V podłączymy zamiast baterii, to silnik po naciśnięciu spustu nawet nie zrobi jednego obrotu, nie mówiąc już o naciągnięciu sprężyny. W tych mechanizmach działają bardzo duże siły, silnik nie obraca się bez obciążenia. Ja proponuję zaopatrzyć się w porządną baterię Ni-Cd, bo mogę się założyć, że taka bateria da prąd chwilowy znacznie wyższy, niż jest w stanie oddać kilka kondensatorów, nie ma sensu kombinować z żadnymi kondensatorami. Poza tym przecież takie repliki strzelają ogniem ciągłym(automatycznym) o szybkostrzelności na poziomie 600-1000 kulek na minutę, kondensatory musiały by oddawać energię przy każdym strzale, podane wcześniej pomysły podwajaczy napięcia nie mają szans na zastosowanie, ponieważ zanim naładował by się kondensator karabin wystrzelił by już ładnych kilka razy.

Drogi Grześku, zgodzę się z Tobą jeśli chodzi o teorię, ale... Dla sprawdzenia zamontowaliśmy te 2 kondensatory i naprawdę ROF się zwiększył, sam byłem zaskoczony, wyraźnie słychać różnicę. Nie mówię o zasileniu silnika wyłącznie z kondensatora, ale to zawsze jest jakieś przyspieszenie.

Jak Ci się zwiększył to OK ( nie mogę sobie tego wyobrazić jak miało by się to dziać). Jednak pozostaję przy moim poprzednim zdaniu czyli kup sobie konkretną baterię, ewentualnie wymień przewody na grubsze, aby ograniczyć straty oraz porządnie ładuj i rozładowuj baterię.

P.S. mierzyłeś to jakoś np. chrono, czy tylko silnik wydaje inny odgłos i dlatego tak sądzisz? Gdy będę miał pod ręka replikę sprawdzę czy faktycznie to coś daje. A tak poza tematem to jaką masz replikę? (firma i typ)

Jeszcze jedno te kondensatory podłączyłeś równolegle z akumulatorem czy silnikiem? (tzn. przed czy po spuście)

Kondensatory równolegle. Baterię mam porządną, Sanyo Cadnicę 9.6V 1800mAh. Silnik wydaje szybszy odgłos (zauważalnie), ale chronem tego raczej nie zmierzę, już prędzej metodą na pomiar częstotliwości przez mikrofon do kompa, spróbuję coś zmierzyć i podam wynik, może komuś się przyda.
Mam M15A1 Vietnam Classic Army z wymienionymi bebechami (BoreUp, M110 i coś tam jeszcze).

Bateria jest OK. Sprzęt też całkiem spoko Życzę powodzenia w kolejnych ulepszeniach swojej repliki. Pozdrawiam Grzesiek05.