¿Es mejor impulsar o ganar dinero?

Estoy haciendo un extractor de humos de soldadura de un viejo ventilador de PC (PWM de 4 pines), impulsado por un PIC de rango medio.

El ventilador necesita 12V @ max 0.28A para la alimentación y un PWM de 5V @ max 5mA para controlar las RPM. Así que ejecutaré el PIC a 5V y, por lo tanto, necesitaré 5V y 12V disponibles. Supongo que el PIC no consumirá mucha energía en comparación con el ventilador, a pesar de que también planeo tener un sensor de proximidad IR para poder aumentar la velocidad del ventilador cuando mis manos se muevan hacia lo que sea que esté soldando y luego volver a bajar cuando He terminado.

Todavía no he decidido si usar una verruga de pared o baterías, pero me gustaría saber las ventajas y desventajas de las opciones disponibles.

Entonces, como ejemplo, supongo que podría alimentar el sistema con una verruga de pared de 5V y usar un convertidor de refuerzo de CC para obtener los 12V del ventilador.

O bien, podría alimentar el sistema con una verruga de pared de 12 V y usar un convertidor reductor de CC para obtener 5 V para el PIC, etc.

Además del costo y la disponibilidad de las piezas, ¿qué criterios existen para decidir ir de una manera u otra? Este es un proyecto personal único, por lo que las consideraciones comerciales son menos importantes (aunque siguen siendo interesantes), creo que puede haber problemas prácticos que desconozco (por ejemplo, ruido entre rieles de energía, eficiencia?).

¿Podría alguien darme una idea de cómo se toman estas decisiones?

power-supply buck boost

— Roger Rowland
fuente

Ninguno. Para 5 o 10 mA, use un regulador lineal de 12 V a 5 V. Menos de 10 mA no será menos eficiente que un dólar, y será más simple.

— Brian Drummond

@BrianDrummond Gracias: originalmente había descontado los reguladores lineales porque pensaba que eran menos eficientes que los dólares. ¿En qué punto tendría sentido cambiar? Quiero decir, 10 mA está bien, ¿pero 20 mA no? 100mA? ¿Dónde se dibuja la línea?

— Roger Rowland,

@BrianDrummond, ¿por qué menos de 10 mA sería mejor un regulador lineal, no sería siempre menos del ~ 40% eficiente?

— geometrikal

Observe la eficiencia de los reguladores de conmutación: generalmente se caen a bajas corrientes porque toman algo de corriente ellos mismos, tal vez tanto como su PIC.

— Brian Drummond

@whatsisname Buen punto, ¡pero la velocidad variable es parte de la diversión! Es útil, pero también es parte de mi proceso de aprendizaje, obtener un poco de detección PWM e IR para agregar al conocimiento fragmentado que estoy adquiriendo en mi tiempo libre.

— Roger Rowland

Respuestas:

Para esta aplicación, un convertidor buck o boost sería excesivo. Es probable que su mejor opción sea tener una fuente de 12v y luego reducirla a 5V por separado con un regulador lineal. Barato, pocas partes, las partes más probables que ya tiene, etc.

La caída de voltaje con un regulador lineal genera calor en función de la corriente extraída a través del regulador y la caída de voltaje. Esto no debería ser un problema ya que el PIC probablemente no tomará mucha corriente.

Sin embargo, una forma simple de "hacer trampa" para bajar el voltaje lo suficiente como para que el regulador no tenga una gran caída de voltaje es colocar uno o más diodos en serie antes del regulador y usarlos para bajar el voltaje en ~ .7v a 1.4v cada uno dependiendo del diodo. Dejar caer el voltaje a 7v para un regulador de 5v debería estar bien y permitir suficiente espacio para la caída del regulador. Una vez más, el diseño simple y las piezas que puede encontrar fácilmente en el estante o incluso rescatar de cosas viejas.

Salud

— Korozjin
fuente

Me gusta el "truco", gracias! ¿Algún diodo estaría bien? Tengo un montón de 1N4148, pero necesitaría siete en serie para bajar ~ 5V. ¿Tal vez sería útil poner un LED en serie de todos modos para que pueda ver cuándo está encendido?

— Roger Rowland,

@RogerRowland si su corriente máxima es ~ <20 mA, ir con un LED (espere un Vd de aproximadamente 2 V) es una idea viable; tenga en cuenta, sin embargo, que si bien los diodos regulares se clasifican comúnmente en el rango 1A-ish, los LED comunes son (según el tamaño y el color) con un rango de 10 mA-ish.

Vaxquis tiene razón, sería mejor usar diodos de potencia cuya corriente nominal sea típicamente de 1A o menos. También puede usar un diodo zener para bajar el voltaje si tiene un zener. Recomiendo simplemente tratar de comprar algunos 2 diodos de la serie $ 1n400x de Radioshack si puede encontrar uno que todavía esté abierto. Tienen una gran variedad de diodos de potencia de barril, y todos deben tener la caída de voltaje directa que figura en el paquete.

— Korozjin

Tenga en cuenta que el truco del diodo no mejora la eficiencia ya que la pérdida de potencia simplemente se desplaza del suministro lineal a los diodos. Simplemente significa que lo lineal no se calentará tanto.

— CraigC

Si el sistema de 5V es de baja corriente (es decir, 10s de mA, como uno anticipa que un MCU PIC pequeño no hace mucho), incluso un regulador lineal de 12V a 5V estaría bien para alimentar la electrónica, y luego un nivel lógico. El MOSFET de puerta impulsado por un PIC GPIO, con una unidad del ventilador del lado bajo del suministro de 12V, debería funcionar bien (sugiero también cambiar la alimentación al ventilador, no solo confiar en su señal de entrada PWM para controlarlo, no Todos los ventiladores que tienen un control de velocidad PWM incorporado (a diferencia de la entrada de potencia PWM al ventilador) pueden controlarse hasta la velocidad cero).

Si, por otro lado, otros circuitos de 5 V empujan su corriente hasta, por ejemplo,> 100 mA, y está dejando caer 7 V, eso es 700 mW o más, una cantidad de calor no insignificante con la que tiene que lidiar, probablemente requiera un disipador térmico, que se agrega costo y tamaño. En ese caso, podría ser preferible un conmutador de dinero para la electrónica. Especialmente si su MCU era puramente digital (no se necesita funcionalidad analógica), entonces podría ser aceptable un conmutador buck relativamente barato y ruidoso que proporciona 5V @ 100mA con 100mVpp de ruido. Con un 80-90% de eficiencia de conmutador de inversión, a corrientes tan bajas solo necesita la capacidad de corriente más barata y ligera de los componentes del conmutador.

Como regla general, es mejor ganar dinero que impulsar, si tiene la opción, y aquí sí tiene la opción. Ese ventilador consume casi 4 vatios (12 V * ~ 0.3 A), por lo que derivar 12 V de un suministro de 5 V de un convertidor elevador (que también tendrá una eficiencia del 80-90%) significa que se requiere casi 1.0 A del suministro de 5 V, que desde el punto de vista de la fabricación, es una opción de suministro de energía más costosa: transformador y puente rectificador e inductor y MOSFET con mayores clasificaciones de corriente, etc. No está mal, solo que no es tan deseable en comparación con la opción de alimentación de 12V.

— Techydude
fuente

Muy útil, gracias: no había considerado usar el PIC para cambiar la alimentación del ventilador, la hoja de datos implica que PWM con un ciclo de trabajo inferior al 20% detiene el ventilador, pero no hay daño que permita un ventilador diferente en el futuro. Parece que sería mejor probar y medir cuidadosamente mis requisitos de energía antes de decidir. De todos modos, +1, muy agradecido.

— Roger Rowland,