Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru: Электролитические конденсаторы для фотовспышки. - Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru

Jump to content

  • (2 Pages)
  • +
  • 1
  • 2
  • You cannot start a new topic
  • You cannot reply to this topic

Электролитические конденсаторы для фотовспышки. Необходимо решить проблему ограничения по кол-ву циклов заряд-разряд

#1 User is offline   Dmitry_Ternovsky Icon

  • Частый гость
  • PipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 177
  • Joined: 31 августа 09

Posted 15 августа 2018 - 17:15

Доброго времени суток, уважаемые форумчане.
Встал вопрос выбора накопительного конденсатора для схемы фотовспышки.

Есть две версии схемы для работы с двумя разным лампами - на 300В и 500В.
Предельный (он же рабочий) режим работы фотовспышки - 10 000..20 000 раз в сутки, длительность импульса разряда накопителя от 250мкс до 1с.
Обратил внимание, что существуют специальные электролитические конденсаторы для применения в схемах фотовспышки (см. картинку), которые имеют параметр - количество циклов полного разряда.
На рынке удалось найти конденсаторы, у которых максимальное значение этого параметра - 100 000 раз.
Означает ли это что через 5-10 дней работы фотовспышки конденсаторы необходимо будет менять? как изменятся заявленные производителем параметрами конденсатора, при превышении допустимого количества циклов заряд-разряд?
Есть ли какие то конденсаторы емкостью несколько десятков миллифарад, у которых количество циклов заряд-разряд больше, чем указанное выше?

В голову приходят мысли о использовании суперконденсаторов (количество циклов заряд-разряд которых не огранниченно), соединенных последовательно, но такое решение выглядит громоздко и хотелось бы узнать об альтернативах оному.

Если же замену вышеуказанным конденсаторам найти невозможно, то этот факт вызывает у меня следующий вопрос - поскольку в описании производителем речь идет о "100 000 full discharged", то что будет если я буду разряжать эти конденсаторы до 50% от напряжения заряда? Есть ли какой то документ отражающий эти зависимости? (вопрос уже задан производителю. но ответ пока не получен)

Заранее спасибо неравнодушным к вопросу.

Attached thumbnail(s)

  • Attached Image

Качество - главный критерий.
0

#2 User is offline   wla Icon

  • Местный
  • PipPipPip
  • Group: Участник
  • Posts: 454
  • Joined: 20 мая 09

Posted 15 августа 2018 - 17:57

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 15 2018, 19:15) <{POST_SNAPBACK}>
Доброго времени суток, уважаемые форумчане.
...
Заранее спасибо неравнодушным к вопросу.


Есть простой оценочный подход:
1. считаете площадь поверхности конденсатора делите её на 16. Получаете какую тепловую мощность может рассеять конденсатор -Pa=S/16
2. считаете допустимую реактивную мощность конденсатора Pr=Pa/Q (Q- тангенс угла потерь)
3. Из формулы Pr=2*pi*F*C*Uс*Uс, можно посчитать допустимое действующее значение амплитуды переменной составляющей на конденсаторе на заданной частоте F.
Поверьте, для электролитов это безрадостное значение.


This post has been edited by wla: 15 августа 2018 - 17:58

0

#3 User is offline   Dmitry_Ternovsky Icon

  • Частый гость
  • PipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 177
  • Joined: 31 августа 09

Posted 15 августа 2018 - 18:23

Цитата(wla @ Aug 15 2018, 17:57) <{POST_SNAPBACK}>
Есть простой оценочный подход:
1. считаете площадь поверхности конденсатора делите её на 16. Получаете какую тепловую мощность может рассеять конденсатор -Pa=S/16
2. считаете допустимую реактивную мощность конденсатора Pr=Pa/Q (Q- тангенс угла потерь)
3. Из формулы Pr=2*pi*F*C*Uс*Uс, можно посчитать допустимое действующее значение амплитуды переменной составляющей на конденсаторе на заданной частоте F.
Поверьте, для электролитов это безрадостное значение.

В моей задаче НЕ идет речь о мощности потерь вследствие наличия переменной составляющей напряжения на конденсаторе.
В условиях явно сказано - 100 тысяч циклов полного разряда. Как вы понимаете, это количество раз может быть достигнуто за 1 секунду (что выведет конденсатор из строя из-за выделяемой мощности), а может быть достигнуто за год, с частотой 0.003Гц (при этом мощность будет минимальная).
Интересен сам параметр - максимальное количество полных циклов разряда (производитель не нормирует время в течение которого они произойдут)

В описании есть параметр - Discharge Life.
Если я правильно его понимаю, то производитель заявляет. что при разряде 100т раз с интервалом в 30 секунд между каждым, ESR и DCL увеличатся на 50%... (при этом производитель поленился указать уровень напряжения до которого этот конденсатор разряжается)
можно ли линейно аппроксимировать данную характеристку на 200т раз и тд?

Attached thumbnail(s)

  • Attached Image

Качество - главный критерий.
0

#4 User is offline   Herz Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Модераторы
  • Posts: 10 983
  • Joined: 23 ноября 05

Posted 15 августа 2018 - 22:36

Электролитические конденсаторы "боятся" большого ripple current, то есть зарядных и разрядных токов. И если заряжать ещё можно умеренным током, то для режима вроде фотовспышки большой разрядный ток - необходимость. Для этой цели и разработаны специальные серии конденсаторов. Но, хоть они и обеспечивают такой режим, срок жизни у них всё равно весьма ограничен. С этим ничего не поделать, увы.
0

#5 User is offline   Dmitry_Ternovsky Icon

  • Частый гость
  • PipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 177
  • Joined: 31 августа 09

Posted 15 августа 2018 - 22:38

В продолжение темы - попались на глаза вот таки кондеры. У них уже 30млн циклов заряд-разряд.
Эти конденсаторы более подходящие для меня (искал по запросу strobe capacitor). Если есть что добавить кому-то, то буду признателен.



Цитата(Herz @ Aug 15 2018, 22:36) <{POST_SNAPBACK}>
Электролитические конденсаторы "боятся" большого ripple current, то есть зарядных и разрядных токов. И если заряжать ещё можно умеренным током, то для режима вроде фотовспышки большой разрядный ток - необходимость. Для этой цели и разработаны специальные серии конденсаторов. Но, хоть они и обеспечивают такой режим, срок жизни у них всё равно весьма ограничен. С этим ничего не поделать, увы.

Спасибо за мнение! ...действительно увы
Качество - главный критерий.
0

#6 User is offline   Stanislav Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 4 363
  • Joined: 13 мая 05

Posted 16 августа 2018 - 02:35

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 15 2018, 17:15) <{POST_SNAPBACK}>
...На рынке удалось найти конденсаторы, у которых максимальное значение этого параметра - 100 000 раз.
Означает ли это что через 5-10 дней работы фотовспышки конденсаторы необходимо будет менять? как изменятся заявленные производителем параметрами конденсатора, при превышении допустимого количества циклов заряд-разряд?


Боюсь, этот вопрос можно выяснить только экспериментально.
Оффтопный вопрос: деградация лампы имеет значение?

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 15 2018, 17:15) <{POST_SNAPBACK}>
Есть ли какие то конденсаторы емкостью несколько десятков миллифарад, у которых количество циклов заряд-разряд больше, чем указанное выше?
High endurance pulse capacitors, где-то так...

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 15 2018, 17:15) <{POST_SNAPBACK}>
В голову приходят мысли о использовании суперконденсаторов (количество циклов заряд-разряд которых не огранниченно), соединенных последовательно, но такое решение выглядит громоздко и хотелось бы узнать об альтернативах оному.
Забудьте.
Они не предназначены для таких режимов работы.

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 15 2018, 17:15) <{POST_SNAPBACK}>
Если же замену вышеуказанным конденсаторам найти невозможно, то этот факт вызывает у меня следующий вопрос - поскольку в описании производителем речь идет о "100 000 full discharged", то что будет если я буду разряжать эти конденсаторы до 50% от напряжения заряда?
Уточняющий вопрос: скажите, каким образом Вы собираетесь ограничить разряд конденсаторов до этой величины?


Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
0

#7 User is offline   Plain Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Участник
  • Posts: 6 776
  • Joined: 05 марта 09

Posted 16 августа 2018 - 09:04

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 15 2018, 17:15) <{POST_SNAPBACK}>
через 5-10 дней ... менять ... хотелось бы узнать об альтернативах

Уменьшить ток конденсаторов увеличением их ёмкости, понижением напряжения и схемой управляемого разряда.
0

#8 User is offline   Dmitry_Ternovsky Icon

  • Частый гость
  • PipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 177
  • Joined: 31 августа 09

Posted 17 августа 2018 - 20:23

Цитата(Plain @ Aug 16 2018, 09:04) <{POST_SNAPBACK}>
Уменьшить ток конденсаторов увеличением их ёмкости

Не согласен. Увеличение емкости уменьшит спад напряжения на конденсаторах, но никак не уменьшит разрядный ток, а даже наоборот... последовательность мыслей в подтверждения своего мнения такая:
1. Нагрузка у нас не меняется, поэтому ток разряда определяется только импедансом этой самой нагрузки и уровнем напряжения на конденсаторе (а не емкостью конденсатора).
2. Если величина емкости маленькая, то в процессе импульса разряжается она быстро... если говорить в реальных цифрах, то за время импульса 250мкс напряжение на банках падает с 350В, до 200В (емкость накопителя сейчас не помню, поэтому пока не написал этот параметр, но отсутствие оного суть не меняет). Соответственно ток, который определяется напряжением на конденсаторах, так же падает в течении длительности импульса
3. Если мы увеличиваем емкость накопителя, то спад напряжения при той же самой длительности импульса, уменьшается, а значит что и ток к концу импульса будет больше. чем для случая из пункта 2.

Предполагаю, что вы имели ввиду не увеличение емкости, а увеличения количества фактических конденсаторов, таким образом, чтобы (даже) при той же емкости ток проходящий через каждый конденсатор был меньше, чем если та же емкость была при меньшем количестве конденсаторов.

Цитата(Plain @ Aug 16 2018, 09:04) <{POST_SNAPBACK}>
Уменьшить ток конденсаторов .... понижением напряжения и схемой управляемого разряда.

Согласен, но в рамках задачи мне надо получить максимальную освещенность в заданной точке. Для чего вижу два пути: 1- увеличить энергию фотовспышки и 2- использовать отражатель и линзу Френеля.

Суть задачи опишу ниже в этом сообщении, ответив на вопросы Станислава (и попутно задав новые).

Цитата(Stanislav @ Aug 16 2018, 02:35) <{POST_SNAPBACK}>
Боюсь, этот вопрос можно выяснить только экспериментально.

К сожалению…
Вот что получается – причина постепенного выхода конденсаторов из строя понятна. Пути увеличения срока жизни конденсаторов понятны: увеличение количества конденсаторов таким образом, чтобы через каждый из них протекал меньший ток (место позволяет наращивать емкость такую, которая требуется), как бонус имеем уменьшение ESR накопителя, что особенно важно при понижении температуры (работа ниже -10гр. не предполагается). Но хочется иметь некоторое основание для того чтобы показать заказчику определенную строчку в техническом описании конденсатора и сказать: «исходя из этого параметра мы считаем, что конденсаторы прослужат вам 1 год в режиме работы 20 000 вспышек в день…а не 5 дней, чего раньше вы боялись».
Цитата(Stanislav @ Aug 16 2018, 02:35) <{POST_SNAPBACK}>
Оффтопный вопрос: деградация лампы имеет значение?

Еще какое!!!
С удовольствием съеду в оффтоп по теме и опишу задачу от начала до настоящего момента.
У заказчика есть проект – фотокамера на дорогах, которая фотографирует нерадивых автолюбителей как только те прислонили телефон к уху. Алгоритмы «машинного зрения» по его заверению отлажены и все работает хорошо в ясный день и при небольшой скорости движения.
Однако в пасмурные дни и/или при большой скорости автомобиля работа системы сбивается. Работа по улучшению оптики, фотоматрицы, алгоритмами машинного зрения и вообще обработки – это отдельная задача для него, однако сейчас ему надо сдать проект своему заказчику, и в качестве пути решения своей проблемы они выбрали и уже экспериментально подтвердили такой способ, как увеличить яркость вспышки. Вспышкой на данный момент у них служит Godox QT1200. В зарядный модуль заказчик (пока) лезть отказывается, поэтому на выходе зарядника я имею 350В.
Первостепенной задачей заказчика является повысить надежность накопителя и повысить освещенность в заданной точке – с этими задачами он и пришел, поэтому одну из них я и выставил на обсуждение в данной теме.
Вторую задачу косвенно затронул Станислав, и я с радостью узнал бы мнения коллег по ее решению.

Итак, задача увеличения освещенности от вспышки
Первое что приходит в голову – поставить качественный отражатель и линзу Френеля, но размер лампы настолько велик, что для линзы он далек от точечного источника света и какого то заметного улучшения я не ожидаю.
Заказчик не против замены самой лампы (кстати она сейчас стеклянная, а не кварцевая). Но тогда встает вопрос - на какую лампу менять? Хочется убить двух зайцев – поставить лампу меньшего размера, чтобы приблизить ее к точечному источнику света и использовать по максимуму отражатель и линзу Френеля, а так же повысить энергию вспышки. Однако, в зарядный модуль лезть и дорабатывать его нельзя, поэтому простая замена лампы может привести к тому, что она просто не будет работать – например, недостаточное напряжение поджига или сгорит IGBT в цепи нагрузк (разрядной цепи). Хотя заказчик не против вместе с лампой поменять полностью зарядный и разрядный модуль если есть возможность их купить.


Резюмирую. Надо увеличить освещенность в точке, для этого:

- ИЛИ доработать «на коленке» Godox QT1200 чтобы увеличить освещенность (это могут быть как конструктивные решения, применение оптики, увеличение емкости накопителя (чтобы он меньше разряжался в течении импульса) и все что угодно)
Какие вы видите возможности для этого и как будет реагировать стеклянная лампа в этой фотовспышке на доработки, как быстро она будет деградировать?

- ИЛИ заменить лампу на более мощную (например эту). Потребуется ли замена зарядного контура для этой лампы или подойдет от Godox QT1200? Если есть информация, то возможно посоветуете лампу и к ней зарядный и разрядный модуль из тех что возможно достать за 1-2месяца.

PS: вот какой вопрос еще хотелось бы затронуть отдельно - в кварцевых лампах, использующихся в системах накачки твёрдотельных лазеров используется режим дежурной дуги (SIMMER). Используется он для того чтобы не поджигать лампу каждый раз когда надо произвести импульс накачки - т.е. первый раз подожгли лампу высоким напряжением и тут же потек слабый ток, который поддерживает лампу в горящем состоянии в ожидании импульса силового тока через лампу. Вопрос к форумчанам - влияет ли это на увеличение срока жизни лампы и имеет ли смысл рассматривать применение в моей задаче подобного режима?
Качество - главный критерий.
0

#9 User is offline   HardEgor Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 2 223
  • Joined: 03 марта 06

Posted 17 августа 2018 - 22:54

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 18 2018, 00:23) <{POST_SNAPBACK}>
и в качестве пути решения своей проблемы они выбрали и уже экспериментально подтвердили такой способ, как увеличить яркость вспышки.

Они что, решили сбивать автомобили с дороги? Вспышка однозначно ослепит и дезориентирует водителя на несколько секунд.

0

#10 User is offline   Dmitry_Ternovsky Icon

  • Частый гость
  • PipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 177
  • Joined: 31 августа 09

Posted 17 августа 2018 - 23:16

Цитата(HardEgor @ Aug 17 2018, 22:54) <{POST_SNAPBACK}>
Они что, решили сбивать автомобили с дороги? Вспышка однозначно ослепит и дезориентирует водителя на несколько секунд.

Подумал об этом, предполагаю что и они тоже...может в связи с этим время работы вспышки 250мкс... Говорят хотели бы меньше
Качество - главный критерий.
0

#11 User is offline   barkey Icon

  • Местный
  • PipPipPip
  • Group: Участник
  • Posts: 319
  • Joined: 29 сентября 07

Posted 26 августа 2018 - 02:14

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 18 2018, 00:16) <{POST_SNAPBACK}>
Подумал об этом, предполагаю что и они тоже...может в связи с этим время работы вспышки 250мкс... Говорят хотели бы меньше

Они не смогут сертифицировать свой девайс на безопасность, если вспышка будет в видимом световом диапазоне: девайс будет ослеплять водителей.
Вариант решения: уйти в ИК-диапазон и светить непрерывным прожектором, а не вспышкой.
Вообще, вариант со вспышкой - это тема лазеров с импульсной накачкой. Конденсаторы там используются - не электролитические. Не гражданская тема.
Еще вариант решения: скоростное сканирование лазерным лучом, наподобие как используется в сканерах штрихкодов. Лазер может быть в ИК диапазоне - невидимый. При сканировании получится картинка, достаточная для распознавания образа "к голове поднесен телефон". Хотя фотографического качества не получится.

This post has been edited by barkey: 26 августа 2018 - 02:25

0

#12 User is offline   Herz Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Модераторы
  • Posts: 10 983
  • Joined: 23 ноября 05

Posted 26 августа 2018 - 15:32

Цитата(barkey @ Aug 26 2018, 02:14) <{POST_SNAPBACK}>
Лазер может быть в ИК диапазоне - невидимый. При сканировании получится картинка, достаточная для распознавания образа "к голове поднесен телефон". Хотя фотографического качества не получится.

А Вы уверены, что лазер, хоть невидимый, будет безопасен для глаз водителей?

Кстати, у нас тоже борются с использованием телефонов во время вождения. При помощи камер в том числе.
Наказывают не только за "телефон поднесённый к голове", но и за "телефон в руках", и даже опущенные вниз глаза... Камеры для этого - высококлассные, но и стоят там, где не разгонишься... В таких местах и нарушений больше.
0

#13 User is offline   Stanislav Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 4 363
  • Joined: 13 мая 05

Posted 30 августа 2018 - 01:24

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 17 2018, 20:23) <{POST_SNAPBACK}>
...
У заказчика есть проект – фотокамера на дорогах, которая фотографирует нерадивых автолюбителей как только те прислонили телефон к уху. Алгоритмы «машинного зрения» по его заверению отлажены и все работает хорошо в ясный день и при небольшой скорости движения.
Сразу вопрос: как этот "заказчик" может отличить нерадивого водителя от радивого, ещё до момента съёмки?

Цитата(Dmitry_Ternovsky @ Aug 17 2018, 20:23) <{POST_SNAPBACK}>
Однако в пасмурные дни и/или при большой скорости автомобиля работа системы сбивается. Работа по улучшению оптики, фотоматрицы, алгоритмами машинного зрения и вообще обработки – это отдельная задача для него, однако сейчас ему надо сдать проект своему заказчику, и в качестве пути решения своей проблемы они выбрали и уже экспериментально подтвердили такой способ, как увеличить яркость вспышки. Вспышкой на данный момент у них служит Godox QT1200. В зарядный модуль заказчик (пока) лезть отказывается, поэтому на выходе зарядника я имею 350В.
....................
То есть, ваша братия собирается вот так, за здорово живёшь, долбить вспышкой в лицо ничего не подозревающему водителю, ночью/в пасмурную погоду/в условиях плохой видимости, создавая при этом реальные предпосылки для ДТП?
Впору подумать о деятельности, именуемой гос. терроризмом, когда начальнегу взбредает в голову очередная блестящая идея, как ещё можно ободрать вверенный ему плебс.
А также о выборе собственного предназначения в этой жизни...
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
0

#14 User is offline   _Vova Icon

  • Местный
  • PipPipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 413
  • Joined: 01 октября 08

Posted 30 августа 2018 - 15:01

Цитата(Herz @ Aug 26 2018, 17:32) <{POST_SNAPBACK}>
Наказывают не только за "телефон поднесённый к голове", но и за "телефон в руках", и даже опущенные вниз глаза...

извиняюсь за bb-offtopic.gif , наверное, не глаза, а наклонённую вниз голову? а то и моргнуть выходит нельзя. На навигатор тоже нельзя отвлечься?
Цитата
Сразу вопрос: как этот "заказчик" может отличить нерадивого водителя от радивого, ещё до момента съёмки?

вероятно увидеть нарушение проще, можно в "темноте", а для суда нужно фото с хорошей освещенностью.
Цитата
Вариант решения: уйти в ИК-диапазон и светить непрерывным прожектором, а не вспышкой.

потребление будет больше, еще возможно снимок не получится, т.к. ик может хорошо отражаться - будет засвет, аналогично ночным фотографиям со вспышкой, когда на одежде есть световозвращающие элементы
0

#15 User is offline   Stanislav Icon

  • Гуру
  • PipPipPipPipPipPip
  • Group: Свой
  • Posts: 4 363
  • Joined: 13 мая 05

Posted 31 августа 2018 - 01:06

Цитата(_Vova @ Aug 30 2018, 15:01) <{POST_SNAPBACK}>
вероятно увидеть нарушение проще, можно в "темноте", а для суда нужно фото с хорошей освещенностью.
Вы сами себе противоречите.
Если "увидеть нарушение можно в темноте", зачем тогда ещё пыхать в лицо водителю, после чего он гарантированно ослепнет на несколько секунд?

Цитата(_Vova @ Aug 30 2018, 15:01) <{POST_SNAPBACK}>
потребление будет больше, еще возможно снимок не получится, т.к. ик может хорошо отражаться - будет засвет, аналогично ночным фотографиям со вспышкой, когда на одежде есть световозвращающие элементы
А я вот думаю, что идиотизм заразителен, и в нашей стране сейчас эпидемия его.

Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
0

  • (2 Pages)
  • +
  • 1
  • 2
  • You cannot start a new topic
  • You cannot reply to this topic

2
0