Simulazione di un dump di carico automobilistico con un banco di condensatori carichi?

Ho lavorato su un dispositivo di registrazione dei dati che alla fine andrà nel mio veicolo personale. Ho setacciato le interwebs e ho costruito quello che, in teoria, dovrebbe essere un alimentatore abbastanza robusto in grado di gestire transitori veloci e sottotensione e la favolosa discarica di carico. Il mio problema è, però ... Voglio davvero testare l'alimentatore.

Nelle domande precedenti che avevo posto in merito alla progettazione della parte dell'alimentatore, mi è stato detto che il "modo giusto" per simulare un dump del carico è con un adeguato dispositivo di prova pre-professionale. Sono curioso, però ... cosa mi impedisce di truccare qualcosa che è "abbastanza vicino"?

La mia idea è semplicemente questa: ottenere una fonte di alimentazione CC a bassa tensione, come un vecchio alimentatore per PC. Ottieni un convertitore DC-DC per aumentare di 12 V fino a qualcosa nella gamma 80V. Montare una banca di condensatori per portarmi nelle vicinanze di una teorica discarica di carico a 12V. Che da quello che posso dire è tra le centinaia di joule. Una volta caricato, è sufficiente collegarlo all'ingresso della batteria del dispositivo - che non sarebbe collegato a una fonte di alimentazione effettiva per non voler potenzialmente rovinare tale fonte di alimentazione - e vedere se esplode e, in caso contrario, vedere se funziona normalmente successivamente.

Sembra l'idea più stupida che tu abbia mai sentito? È un'idea abbastanza decente che necessita semplicemente di molta pianificazione e verifica del numero per funzionare approssimativamente come previsto?

Una discarica di carico è ciò che accade a un sistema elettrico automobilistico quando si spegne un carico di grandi dimensioni (come i fari). Il problema è che il sistema di carica (principalmente l'alternatore) ha un'induttanza significativa e qualsiasi tentativo di ridurre rapidamente l'assorbimento di corrente si traduce in un "calcio induttivo" che crea un grande picco di tensione sul bus 12 V. Questo calcio è lo stesso fenomeno usato per creare la scintilla nel sistema di accensione, solo una diversa manifestazione di esso. Il punto è che qualsiasi apparecchiatura collegata al bus 12 V deve essere in grado di resistere a questi picchi di tensione occasionali da 100-200 V senza danni.

Poiché il dump del carico è principalmente un fenomeno induttivo, probabilmente sarebbe anche più facile simularlo in questo modo. Non è davvero necessario simulare la piena energia di una vera discarica di carico automobilistica; devi solo creare la stessa forma d'onda di tensione sui terminali di alimentazione del tuo dispositivo.

Metti un induttore di grandi dimensioni (L1, nell'ordine di 1H, forse il primario di un grande trasformatore di potenza) in serie con il tuo dispositivo (ovvero, collega il dispositivo all'alimentazione tramite l'induttore). Ciò rappresenta l'induttanza del sistema di ricarica automobilistica.

Inserisci alcuni µF di capacità (C1) attraverso (in parallelo con) il tuo dispositivo; ciò rappresenta la capacità distribuita del cablaggio dell'automobile e aiuta a limitare il tempo di attesa dell'evento di scarico del carico. Assicurarsi che questo condensatore sia valutato per alcune centinaia di volt.

Metti anche una resistenza da 120Ω (R1) in parallelo con il tuo dispositivo. Ciò rappresenta altri carichi statici all'interno dell'automobile e imposterà un limite superiore sulla tensione di picco creata dalla discarica del carico. (Questo resistore assorbirà 100 mA e dissiperà 1,2 W.)

Ora collega un resistore di basso valore e alta potenza (R2) sul dispositivo, in serie con un interruttore (SW1). Ciò rappresenta il carico che verrà "scaricato". Il valore del resistore dovrebbe essere tale che la corrente CC non superi la capacità dell'alimentatore e puoi regolare il valore del resistore per modificare la corrente rispetto al valore dell'induttore per scaricare una determinata quantità di energia ( 0,5 × I ² × L). Ad esempio, se l'induttore è 1H e la resistenza è 12Ω (@ 12W), si disegna 1A e l'energia immagazzinata sarà 0,5 Joule.

Chiudi l'interruttore per "caricare" l'induttore, quindi aprilo - c'è il tuo evento di dump del carico simulato. Con questi valori di resistenza, la tensione di picco sarà dell'ordine di 100-120 V. È possibile utilizzare diverse combinazioni di valori di resistenza per simulare diversi tipi di eventi. Il rapporto tra R1 e R2 determina approssimativamente la tensione di picco del picco (rispetto alla tensione di alimentazione). Scala entrambe le resistenze verso il basso per simulare eventi a corrente più elevata (energia più elevata). Rendi il condensatore più piccolo per ottenere tempi di risposta più rapidi; 1H e 1µF risuonano a 160Hz, il che ti dà un tempo di recupero abbastanza piacevole di 1,5ms (1/4 di ciclo). Ad esempio, cambiando C1 a 0,01µF si otterrebbe un tempo di recupero di circa 150µs.