Un supercondensador solo puede iluminar tu camino un día

A veces, los trucos más simples son los más útiles, y no son mucho más simples que la pequeña linterna LED con supercondensador de un creador en serie de material frío. [Jeremy S. Cook]. Un poco más que un LED, un supercondensador, un conector USB y algunas resistencias, produce una linterna ordenada que se carga desde cualquier conexión de alimentación USB y proporciona luz utilizable durante más de media hora.

Es genial, pero por sí solo no es mucho para retener al lector hasta que se revela como un proyecto de supercondensador "Hola mundo" a partir de un artículo en el que profundiza en las posibilidades de estos elementos todavía algo exóticos. Su propósito es explorar sus diferentes propiedades en comparación con una batería, por ejemplo, una caída de voltaje lineal en contraposición a la caída brusca de una celda química. En el video debajo de la pausa lo vemos probar algún acelerador para entregar un voltaje constante, con la consecuente pérdida severa de tiempo de luz para el LED. A través de este tipo de experimentación, aprendemos nuestro elemento desconocido, y definitivamente vale la pena ver el artículo y el video si nunca antes ha usado un supercondensador.

  • Mike Massen en Perth, Australia Occidental dice:

    Neato,
    He estado usando un conjunto de seis superdeportivos 3000F adicionales (2.7v máximo en serie) para encender mi camioneta Toyota de 2.2L-4 cilindros durante muchos años. Parecen equilibrarse bien cuando se carga un alternador. El único problema menor es la autodescarga (incluido el sangrado de la corriente de respaldo de la memoria de radio) durante aproximadamente 10 días si no se inicia, así que agregue un panel solar y una regulación simple de sobretensión. Gracias por publicar 🙂

    • Por dice:

      No he visto las palabras "Supercars" y "Toyota Camry" mencionadas en la misma oración antes 🙂

      • Mike Massen en Perth, Australia Occidental dice:

        Las maravillas de una vieja tableta Android Lenovo con menos de una pantalla estéril, sobrecargada con programas sin memoria y un corrector ortográfico inconsistente se retrasan cuando Internet se agita. Aunque es genial para viajar, tal vez algún día tengamos aviones a reacción con combos y baterías.

      • Luz reactiva dice:

        Problema de coche.

    • ivan256 dice:

      Incluso con precios excesivos, estos suenan mucho más caros que una batería de automóvil normal ... ¿cuál fue el incentivo?

      Si usa los capacitores, creo que es (¿Maxwell?) ... ¿Necesitaba una resistencia de balasto de alto vatio para lidiar con su resistencia interna extremadamente baja, o el sistema de carga del Camry pudo manejarlo? Actúan como un cortocircuito en su circuito de carga y son bastante fáciles de freír reguladores y derretir enlaces ...

      • Mathias Pihl dice:

        También consideré hacer esto con mi motocicleta. Para mí, el incentivo fue principalmente "porque puedo", pero los efectos secundarios agradables incluyen: los condensadores pesan un poco menos que el plomo, el motor funcionará mejor y los condensadores no funcionan tan bien en el clima frío. Las desventajas son principalmente la autodescarga, pero con una pequeña batería de litio se pueden cargar después de unos minutos. Una sola batería 18650 puede contener fácilmente 40 kJ, así que tome algunas de ellas y una pequeña fuente de alimentación de amperaje constante y podrá cargarla desde 0v varias veces sin ningún problema.

        Al circuito de carga de todos los vehículos de consumo con los que he trabajado probablemente no le gustará un cortocircuito de hasta 0v, pero es necesario que suministre regularmente su capacidad nominal.
        Una batería de plomo-ácido en buen estado que está ligeramente cargada porque las luces se han encendido o la radio está encendida, etc., también sobrecargará el alternador y el regulador durante unos minutos después de arrancar el automóvil, y si es un motor diesel, puede jalar al 100% durante más de 5 minutos debido a que la batería está más descargada debido a las bujías brillantes y la alta compresión que requieren un motor de arranque más grande, y las bujías brillantes se encienden y apagan hasta que se acumula algo de calor en el motor. A finales de los 90 del 1.9 TDI, los reflectores “parpadean” y un poco menos (a medida que el voltaje cae de 13 a medio / alto 12) cada 5-10 segundos durante los primeros minutos en invierno. Esto es especialmente notable si se utilizan haces de luz.

        6 condensadores 3000F 2.7v retendrán aproximadamente 66 kJ de energía, o la energía equivalente de 90A @ 12V durante 60 segundos si los carga hasta 0.2 a 16.2v.

        Cargar la batería de nosotros digamos 10v (después de comenzar) a 14v (completamente cargada) tomará solo aprox. 30 segundos con 45 A, que la mayoría de los alternadores pueden entregar fácilmente, y en el mundo real probablemente irá más rápido, ya que el alternador entregará más cerca de 90 A o más dependiendo del alternador y qué más necesita energía.

        Sin embargo, me preocuparía conectar grifos a un banco de condensadores completamente muerto. En esos casos, probablemente usaría un suministro de amplificador constante y simplemente lo descargaría con la otra batería / automóvil de 12v. Sin embargo, solo necesitas unos minutos

  • Alexander Wikström dice:

    Los supercondensadores tienen algunas buenas ventajas sobre las baterías, especialmente sus muy bajas pérdidas de carga / descarga y sus muy altas capacidades de potencia, además, los supercondensadores realmente no sufren daños debido a la recarga repetida. Una desventaja de los supercaps en comparación con las baterías es que los supercaps tienen una densidad de energía mucho menor.

    Sin embargo, una solución híbrida puede funcionar bien en algunas aplicaciones, es decir, con una batería paralela a las tapas. Luego, obtiene una buena densidad de energía de la batería y una buena fuente de alimentación a corto plazo de las tapas. (Sin embargo, en paralelo puede ser tan simple que estén conectados con un par de cables, tan complicado como son dos sistemas de suministro de energía separados con su propia electrónica de control que ejecuta el espectáculo ...)

    Otra desventaja de los condensadores en general es su valor MTBF, pero con las disminuciones adecuadas podemos llegar fácilmente a muchos años de esperanza de vida esperada. Sin embargo, la mayoría de los abrigos tienden a tener rangos de temperatura bastante bajos y también tienen valores bajos de MTBF a esa baja temperatura.

    Por ejemplo, de las actuales 1683 tapas excelentes de Digikey, solo 104 tienen mejores especificaciones de MTBF / temperatura que 2000 horas a 65 ° C, y todo eso en realidad late, lo que tiende a ser más caro para la cantidad de energía almacenada, por lo que en mi opinión, para esas supercaps. realmente despega como reemplazo de batería en aplicaciones de baja potencia, entonces la supercapa estándar de pantano necesita obtener especificaciones de MTBF al menos algunas veces mejores.

    Porque hoy en día, incluso dentro de las áreas donde uno está más interesado en su alta fuente de alimentación, no se puede confiar realmente en que sobrevivirá a largo plazo debido a su vida útil bastante baja.

    • Max Siegieda (@CampGareth) dice:

      A las baterías de iones de litio tampoco les gusta el calor, me pregunto cómo manejarían los 65 ° C.

      • Alexander Wikström dice:

        Bueno, 65 ° C no es realmente una temperatura cuando se operan sobrealimentadores, idealmente hablando.

        Sin embargo, la clasificación de temperatura es un factor importante cuando se trata de reducir los condensadores y procesar su vida útil esperada a una temperatura más baja. Como regla general, el valor de NTBF se duplica con cada disminución de 10 grados C en la temperatura de trabajo. (Es decir, un límite de 2000 horas a 65 ° C tendría un valor de MTBF de aproximadamente 16000 horas a 35 ° C (aproximadamente 1,8 años o funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana)).

        Esta especificación también es importante cuando se trata de armarios electrónicos, que a veces pueden estar mal ventilados y alcanzar temperaturas internas algo elevadas, ya que una temperatura ambiente de alrededor de 40-60 ° C no es demasiado común, especialmente si se permite que el sol brille sobre el armario. . Aquí uno buscaría principalmente condensadores por encima de la temperatura más alta esperada dentro del gabinete.

        Sin embargo, la parte de temperatura de la especificación también puede referirse a veces a lugares donde el calor la daña permanentemente. (como el electrolito hirviendo y demás ... Y sí, esto puede variar según el estado de carga, por lo que las temperaturas de almacenamiento pueden ser aún más altas).

        Pero cómo actúa una pila de litio en condiciones de calor es una buena pregunta.

        Sé que las reacciones químicas prácticamente siempre reaccionan más rápido a temperaturas más altas, lo que reduce la ESR de la batería, pero algún día, el calor comenzaría a dañar la batería.

        Pero en última instancia, el valor MTBF de la mayoría de las baterías es bastante insignificante, ya que alcanza muchos años. (por lo general, la vida útil de almacenamiento de la batería). Por lo tanto, la especificación más importante es la degeneración durante algunos ciclos de carga / descarga. (Los componentes Digikey y RS, por ejemplo, ni siquiera enumeran el valor MTBF de las baterías recargables ... Mouser al menos establece una temperatura máxima de funcionamiento, pero no MTBF).

    • Zoran dice:

      Go zeinstain2011 / YouTube Creé a partir de gorras, lentes de sol, espejos, baterías de litio que se encienden constantemente y eso lo hice hace mucho tiempo! Muy pronto hice un ovni;!

    • Sasquatch dice:

      Las especificaciones de MTBF para los condensadores electrolíticos en mi ECU de Toyota de 20 años eran 2000 h.

      Mi batería Mazda actual (2015) es una batería híbrida de plomo ácido + supercápsula, al igual que cualquier batería de automóvil de arranque y parada. Una batería LED limpia dura entre 6 y 12 meses con una penalización de corriente inicial constante.

      Mi estación meteorológica inalámbrica de 5 años usa supercabezas y un panel solar como fuente de energía, observando los daños, todavía 5-10 años antes de que las supercabezas continúen durante el hechizo de día nublado que apunté. En 5 años nunca se perdió la entrega de lectura programada debido a una pérdida de energía.

      Está leyendo MTBF incorrectamente.
      a) solo uno de cada 100.000-1.000.000 fallará después del tiempo de MTBF estimado
      b) MTBF se define para las clasificaciones eléctricas y mecánicas máximas.
      Debe atormentar los gastos generales con un máximo de g para r vibraciones durante la carga y descarga con la corriente máxima a la temperatura máxima para alcanzar los tiempos de falla del índice MTBF ...
      En aplicaciones industriales de la vida real (funcionamiento 16-24 / 7), los condensadores con MTBF de 3000 h rara vez fallan después de 10-20 años de uso.

      • denis dice:

        Lo siento, Autospark aquí (FWIW), cada batería de arranque y parada que he encontrado es ácido de ciruela AGM, ni más ni menos.

      • Ren dice:

        "Una batería LED limpia dura entre 6 y 12 meses con una penalización de corriente inicial constante".

        ¿Podrías contarme más sobre esas baterías LED?
        B ^)

      • Alexander Wikström dice:

        Existe una gran diferencia entre los condensadores electrolíticos y los supercondensadores, incluso si este último también es electrolítico.

        Mi preocupación no era solo que fueran las 2000 h, sino las 2000 h a 65 ° C.

        La mayoría de las tapas regulares son mejores que 2000 hy, en segundo lugar, rara vez se clasifican en 65 ° C. 85C y 105C son mucho más comunes. Incluso 125C no es tan raro. Temperatura donde las clasificaciones de 2K + h son la norma. Así que 2000 ha 65 ° C parece bastante pobre en comparación con la confiabilidad.

        MTBF también significa "tiempo intermedio entre fallas", y este es promedio.
        En otras palabras. si tiene 10000 condensadores clasificados para 2000 ha 65 ° C. Y manténgalos completamente cargados, almacenados a 65 ° C, luego, después de 2000 horas, debe esperar que alrededor de 5000 de los capacitores se salgan de las especificaciones.
        Entonces, su afirmación de que: "solo uno de cada 100,000-1,000,000 fallará después del tiempo estimado de MTBF" es realmente incorrecta, si estamos hablando estrictamente de lo que es MTBF, si estamos hablando de esperanza de vida esperada, también estamos hablando de disminución.

        Como dije en mi comentario anterior: "con el desprecio adecuado, podemos ingresar con bastante facilidad muchos años de esperanza de vida esperada".

        Calcular un artículo al no operarlo con las calificaciones máximas es una práctica recomendada y común. (en algunas aplicaciones, el cálculo será bastante correcto, como un tren de cercanías ...) Pero podemos calcular la vida útil esperada para estos cálculos calculados.

        Para los condensadores electrolíticos, la temperatura de trabajo tiende a tener el mayor efecto en la vida útil esperada, es decir, la vida útil esperada se duplica con cada disminución de 10 grados C. El voltaje del capacitor también es efectivo, pero generalmente no en el mismo grado.

        Las vibraciones pueden aislarse y tienden a ser un problema muy relacionado y, por lo tanto, no pueden incluirse fácilmente en la especificación MTBF del condensador. (Soldar cables a los terminales de un capacitor para proporcionar algo de aislamiento mecánico no es infrecuente para aplicaciones donde la expectativa de choque y vibración y alta confiabilidad es clave). Pero la vibración y el choque no tienden a incluirse en el valor MTBF de los capacitores electrolíticos. (La cerámica multicapa es otra historia).

        Sin embargo, eso no cambia el hecho de que los supercaps todavía tienen valores de MTBF bastante bajos, y deberían estar muy devaluados para esperar que duren un tiempo notable, lo que los hace bastante inútiles en muchos programas donde podrían. de lo contrario compitió con las baterías.

        Después de lo siguiente, no siempre hablamos de una falla catastrófica, solo que dejó una especificación.
        Esto puede ser un 20% más bajo que la etiqueta, o 5 veces más ESR o similar. En algunas aplicaciones no importa mucho, y para otras, es un verdadero negocio.

        Por otro lado, podemos esperar gastos generales con valores MTBF más altos en el futuro, ya que no es un desarrollo ilógico. Y también podemos esperar que más aplicaciones usen supercargadores en lugar de baterías o una solución híbrida de ambos, ya que los condensadores tienen muchas ventajas sobre las baterías.

        Pero en última instancia, no cambia mi opinión de que una de las principales cosas que frena a los sombreros es su clasificación de temperatura bastante baja y ese valor de MTBF bajo, que actualmente los hace bastante inadecuados para entornos de trabajo con temperaturas más altas.

        2000h @ 65C no impresionado. 1000h @ 85C es mucho mejor en más de una forma.

        • Gareth Smith dice:

          Incluso mejor MTBF que muchas baterías de consumo.

          Yo diría que lo que frena a los supercargadores es la densidad de corriente, es difícil competir con la gasolina o las baterías de litio modernas.

          Independientemente, la capacidad de absorber energía rápidamente funciona en caso de fallas de las supercarpias, por lo que incluso sepa que tienen un lugar como parte de la "inercia electrónica" de una batería, o una memoria que se mantiene a diferencia de las fugas, ya que la mayoría de las baterías pueden hacerlo en la marca de 5 a 10 años. , a través de tu mobo o similar.

          • Gareth Smith dice:

            la capacidad de absorber energía rápidamente funciona a favor de los supercaps, ya es tarde ...

    • Dar dice:

      Hola, niños, den aquí desde Ciudad del Cabo Sudáfrica. No soy un genio como tú, pero eso es una cosa. Tengo 6x 12v 1kw / h supercaps en mi barco. Sin forma de tapa híbrida / batería química. Estas son supercapsulas. La pérdida de carga es de +/- 1% por mes. PUEDEN cargarse en menos de 7 segundos. Y PUEDE descargarse en 3 seg. Pueden operar de -50 ° C a + 80 ° C. Tienen una vida útil de 1000000 ciclos. Sin productos químicos, sin riesgo de incendio y completamente compostable Sin efecto memoria como las baterías químicas. Los cargo con 2x paneles solares de 270w. 2 tapas en paralelo para sistemas de 12v y 4 en serie con un inversor de 5kw para los sistemas de 220v. Incluso operé mi soldador 200A en el barco propulsado por supercaps. Son 99% efectivos. Esto realmente se da cuenta de la energía solar. Sin calor, sin molestias, seguro y sin productos químicos peligrosos. Simplemente funcionan. También hay 0.465kw / h, 3.5kw / h. Las unidades de 7.2kw / hy 10kw / h también están disponibles en tamaño AA1.5v con un conector USB todo en uno.

      • James Stoffel dice:

        @ Grant, ¿tienes un sitio web con los detalles? Sería curioso construir lo que describe para mi pequeña tienda (con paneles solares en el techo).

  • smerrett79 dice:

    Si está interesado en realizar LED de supercondensadores de manera eficiente, puede estar interesado en mi proyecto: https://la-tecnologia.io/project/25115-yapolamp

  • Noche dice:

    Bien dicho, estos proyectos son un Hola Mundo de proyectos generales. También he jugado con supercaps y LED y mi opinión es que son adecuados para linternas de manivela, pero para todo lo demás, LiIon es muy superior. Tome Nitecore Tube, por ejemplo, una linterna de llave en miniatura y barata que le dará mucha más luz durante mucho más tiempo que cualquier luz del techo. La densidad de energía aérea es simplemente mucho más baja que la de LiIon, lo que las hace inadecuadas para linternas.

    • smerrett79 dice:

      Yo diría que para algunos casos de uso, los supercondensadores son más adecuados que las celdas de litio. Por ejemplo, si su energía es relativamente baja, pero le gustaría recargar relativamente rápido y tener un modo de carga más simple. Este es el caso de una antorcha que creé para mis hijos. La primera versión se basó en un circuito de carga inalámbrico y una celda de litio, pero la segunda versión basada en una batería supercondensador es mucho mejor para nuestros requisitos.

      • Noche dice:

        Por supuesto, cuando necesita almacenar una pequeña cantidad de energía rápidamente, los supercaps son el camino a seguir. Como una antorcha de manivela que mencioné o una antorcha de juguete que describiste. Si necesita almacenar más energía, pero no se moleste con un tiempo de carga (relativamente) largo, entonces liis es la mejor opción.

        • smerrett79 dice:

          Acordado

  • Jeremy S. Cook dice:

    ¡Gracias por editar a Jenny!

  • Alex dice:

    Odio cuando la gente hace el "terminado", pero ... eso es lo instructivo que tengo desde 2010 ... https://www.instructables.com/id/Battery-Free%252c-USB-Powered-LED- Torch /

  • Foobacca dice:

    Sorprendido, nadie mencionó un circuito Joule Thief o PWM para extender el tiempo de viaje sin perder brillo aparente.

    • smerrett79 dice:

      Yo hice. https://la-tecnologia.com/2020/01/12/a-supercapacitor-might-just-light-your-way-one-day/#comment-6209867
      Este proyecto es un desarrollo del proyecto Tritiled realizado por Ted Yapo de la-tecnologia. En ese proyecto aprendí la gran mayoría de lo que ahora sé sobre iluminación LED.

  • Carl Hage dice:

    Es un proyecto útil para comprender los supercondensadores, pero ¿por qué usar un supercapacitador 5C cuando podría usar una batería recargable 700C 2032? Sí, los supercargadores se cargan rápidamente y podrían usarse, por ejemplo, como UPS para apagar raspberry-pi, pero incluso en esa aplicación parece que las baterías son más baratas.

  • RF Ulo dice:

    Adivina quién compró un fabricante líder de UltraCapacitor: https://www.maxwell.com/ ??? Teslo! Las baterías de arranque del generador se mantienen permanentemente mediante un circuito de carga hasta que se apaga la electricidad. Entonces UltraCap lanza el generador.

    Algunos otros ejemplos de usos de supercapsulantes para hablar de los puntos anteriores ... Muchas DashCams ... que viven en interiores de automóviles muy calientes que agotan las baterías. La tapa permite que la última escritura tenga lugar en la tarjeta de memoria durante el apagado.

    Los aficionados a las maquetas de trenes utilizaban los gastos generales de las locomotoras para atravesar vías sucias y otros problemas continuos. Se requiere una resistencia limitadora de carga para que las ruedas no se suelden a las pistas durante la recarga.

  • Mike Giles dice:

    Hice lo mismo, pero agregué un regulador IC LM317.
    Lo configuro en modo de regulación actual según el LED.
    Esto igualó la curva de descarga y alargó el LED.
    También ecualizó el brillo del LED.

Óscar Soto
Óscar Soto

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