Cambio suave entre baterías de 12 V, con un interruptor de palanca


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Tengo una serie de instrumentos (12 voltios, que extraen unos cientos de miliamperios) que ocasionalmente deben cambiarse entre una de las dos baterías de plomo ácido de 12 voltios.

El interruptor de palanca es break-before-make, por lo que hay una fracción de una segunda interrupción en el suministro que hace que un par de instrumentos se reinicien.

Los instrumentos son cajas negras, y no sé qué hay en ellos ni cómo funcionan.

¿Cómo puedo suavizar la caída de energía durante la conmutación y evitar el reinicio? ¿Serán adecuados un condensador y una resistencia en serie a través del lado de carga del interruptor de palanca?

Las características internas de los instrumentos son desconocidas para mí (eso es parte del problema), por lo que no sé qué tipo de interrupción del suministro es aceptable. Además, hay varios instrumentos que pueden activarse o no en ese momento, lo que se suma a la complejidad del problema, por lo que estoy buscando la solución más simple y genérica que no requiera mucha sofisticación, por eso estaba pensando en solo un condensador de 12 V y una resistencia a través del interruptor.


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¿Qué caída de voltaje está permitida en el período de transición?
Andy, alias

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un condensador lo suficientemente grande puede dañar su interruptor.
Jasen

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Dudo que. Los interruptores reciben un golpe en el "descanso", especialmente cuando es inductivo. Y la tapa se ocupará de eso. El impacto en "make" no es tan malo, y mejor aún, ya que la diferencia de voltaje en make será bastante pequeña debido al límite.
Harper - Restablece a Monica el

¿No funcionarían dos interruptores? Primero cambia uno de ellos, luego el otro.
datos del

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Un condensador detrás de un interruptor puede llegar a causar picos de corriente de irrupción brutal después de "marca" .... que podría no producir chispas, pero la soldadura por resistencia ...
rackandboneman

Respuestas:


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Un poco de matemática simple:

En una carga del condensador, Q, y el voltaje, V, están relacionados por Q=CV .

La corriente es la tasa de flujo de carga, por lo que la diferenciación nos da I=dQdt=CdVdt

Desea calcular su caída de voltaje durante la transferencia del interruptor, por lo que lo reorganizaremos como

C=Idvdt=Idtdv

Entonces, agregando algunas cifras aproximadas, diremos que está dibujando 250 mA, puede tolerar una caída de 0.8 V y su interruptor tarda 50 ms en lanzarse.

C=Idtdv=0.250.050.8=0.015 F=15,000 μF

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. El circuito.

@Jasen señala que "un condensador lo suficientemente grande puede dañar su interruptor". El punto aquí es que un condensador actúa como un cortocircuito cuando se conecta por primera vez a una fuente de alimentación porque está completamente descargado. Como resultado, habrá un aumento de corriente inicial a través del interruptor ya cerrado. Puede usar un interruptor robusto o agregar una resistencia limitadora de corriente en serie con C1.

Una vez cargada inicialmente, la corriente de conmutación estará cerca de la corriente de carga durante cada transición de conmutación.


use un interruptor con capacidad para 20 A o más para reducir la quema de contacto.
Jasen

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Lo consideré pero no está cambiando 20 A sino solo unos pocos cientos de mA. Necesita poder transportar una corriente alta durante un breve período de tiempo en el encendido, pero eso es todo. El problema es que pocas hojas de datos mostrarán una clasificación actual, ya que, en la mayoría de las aplicaciones, lo importante es la clasificación de cambio.
Transistor el

44
ese breve momento es cuando los contactos están rebotando, el peor momento podría ser,
Jasen

1
Creo que estamos imaginando diferentes escenarios. En la mía, la sobretensión inicial es cuando el circuito se enciende por primera vez mediante la conexión de una batería, no alternando el interruptor para que el interruptor no tenga que cambiar la corriente. Una vez que se completa la carga inicial, toda la conmutación posterior es solo la corriente de carga más un bit adicional debido a la caída de voltaje durante la conmutación.
Transistor

@Jasen Ese breve tiempo los contactos no se mueven
slebetman

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Puede agregar dos diodos Schottky al interruptor, permitiendo que cualquiera de las baterías alimente la carga a través de un diodo. Durante la conmutación, el voltaje caerá 0,35 V (1N5817 @ 200 mA) por debajo del voltaje de la batería con la mayor carga, y evita la sobretensión causada por la adición de un condensador. Incluso podría quitar el interruptor si una pérdida de energía del 3% es aceptable.

Esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab


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Un ácido de plomo completamente cargado está a más de 0.5V por encima de uno descargado, por lo que conectarlo efectivamente hará que recoja la carga inmediatamente a través del diodo.
vidarlo 01 de

@vidarlo dos diodos en lugar de uno, entonces?
John Dvorak

No, un diodo está bien
vidarlo

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Esto puede parecer demasiado simplista, pero he trabajado en esto en el pasado con un simple interruptor momentáneo a través del interruptor de palanca principal. Manteniéndolo conectado se conectan las dos fuentes de 12 V mientras se gira la fuente principal. Entonces, en ningún momento se interrumpe el poder. Y con esto, las dos fuentes están completamente aisladas durante el funcionamiento normal y no pueden dejarse conectadas accidentalmente.


1
Una gran cantidad de energía puede fluir desde la batería completamente cargada a la batería descargada cuando está conectada.
Ian Ringrose

@IanRingrose Eso puede o no ser un problema; en cualquier caso, puede mitigarse con una resistencia o similar.
glglgl

@George Con la configuración actual, conectar las fuentes no ayudará mucho; el interruptor "romper antes de hacer" desconectará la carga.
glglgl

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Puede consultar la gama Power MUX de Texas Instruments: enlace.

Hay algunas versiones de 12V. Tengo uno de 5V para cambiar las baterías de LiPo en un microprocesador, pero no creo que se reinicie, ya que no importa en mi caso.

No son tan caros y puede obtener un módulo de evaluación si no está satisfecho soldando componentes pequeños.


2

Obtenga un interruptor SP3T con contactos de cierre antes de conectar para conectar cada batería al contacto de un extremo. Y ambas baterías al contacto medio a través de un diodo de potencia Schottky.

De esa manera no habrá "tiempo muerto" durante el cambio.

Encontrar un interruptor adecuado puede ser complicado.


Gracias @Jansen: conozco esta opción, pero como mencionaste, encontrar un interruptor adecuado no es fácil, y en mi caso se hace más difícil porque el espacio es escaso y los interruptores tienen que ser muy pequeños.
ConanTheGerbil 01 de

1
RS los tiene disponibles pero tienes que comprar 500
Jasen

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¿Podrías usar dos interruptores pequeños para que uno rompa el otro? ¿Tendría demasiada presión sobre el cargador? Es un cargador, supongo? ¿O sería una carga excesiva para las baterías debido a los diferentes niveles de carga? Además, el diagrama del circuito original ayudaría. Esto ayudaría a un alumno visual como yo a ver la configuración actual. O cámbielo antes de que la batería esté tan descargada que cause una caída. Existe en el mercado un interruptor inteligente hecho para automoción para la combinación de ciclo profundo / batería de arranque. Mencionaste poco espacio, así que no estoy seguro de que funcione para ti. Hay una solución en la mente de alguien en algún lugar que funcionará perfectamente.


Partes de esta respuesta funcionarían mejor como comentarios. Correcto, esto no responde directamente a la pregunta, por lo que es probable que sea rechazado. Vale la pena recordar que Stack Exchange no es un foro de discusión, es un sitio de preguntas y respuestas.
David

0

Yo uso este dispositivo para casi exactamente su problema:

http://www.mini-box.com/Y-PWR-Hot-Swap-Load-Sharing-Controller

Supongo que es fácil para alguien con experiencia en esta área duplicar si prefiere rodar el suyo.

Nota: No estoy afiliado con el sitio que vende lo anterior, y no estoy seguro de si actualmente está disponible, ya que no hay ningún precio en la lista, solo "solicitar cotización". Sin embargo, cuando lo compré hace muchos años (probablemente casi 10) fue económico.


-1

Dependiendo del contexto, esto puede ser un problema difícil o incluso muy difícil.

Si la carga no tolera ninguna interrupción, debe realizar un proceso de 2 pasos con 2 diodos y un interruptor especial que pase por un estado cuando ambas fuentes están encendidas.

(o incluso 4 pasos si no desea que un diodo se alimente constantemente de un voltio, el interruptor giratorio se convierte en su amigo).

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