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最近继续折腾,手搓电宝(电容包)第一版下线

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现在电宝在火车模型中的重要性越来越高,它相当于一个小型的蓄电池,正常轨道有电的情况下储存一定的电力,当机车因为轨道/取电片氧化、轮轨接触不良或通过道岔无电区等可能造成断电的情况时,提供一定时间的应急电力确保机车继续运行而不发生断电停车的情况
很多原厂DCC机车都标配了电宝,各主流品牌DCC芯片也有单独出售的电宝配件供选装
其实主流客车车厢灯板上也都集成了电容,就是为了确保灯光稳定不闪烁,在通过无电区时也能继续维持照明,原理和电宝是一样的,但是LED毕竟功耗极低,普通电解电容即可胜任,而对于搭载了DCC芯片和电机的机车来说,功耗和车厢灯板不是一个量级,普通电解电容完全起不到任何作用,这个时候就需要容量更大的法拉电容才能胜任
法拉电容的容量特别大,动辄几F甚至几十F,普通电解电容的容量都是uF级别的,1F = 100万uF,一颗1F的法拉电容从容量来说相当于1000颗同电压1000uF的电解电容并联提供的总容量,且体积小得多
但法拉电容有一个致命的问题,它的耐压能力非常低,普遍只有2.7V左右,通过2.7V电容单体串联组成复合型电容可以提供5.5V耐压,但很难再有更大耐压的产品,这对于火车模型10-20V的轨道电压来说是无法直接使用的,电解电容虽然容量小却能提供50V甚至更大的耐压,这也是电解电容能直接运用在车厢灯板上的优势
要想让法拉电容顺利充电,降压电路是必要的,需要将10-20V的轨道电压降低以提供给电容充电,但放电时它仅能提供2.7V或5.5V的最大输出电压且电压随放电还会逐步降低,这么低的电压又不能直接驱动机车模型(包括DCC芯片)运行,所以需要配套的升压电路,将较低且不断变化的电容输出电压升高到一个相对恒定且能驱动模型运行的电压,还需要对降压和升压过程进行协调,也就是需要一块专门的控制板去管理
鉴于最近比较闲,突发奇想决定自己手搓一个这玩意出来,向大佬取经和自行摸索研究,经历了几次失败后终于第一个具备实用价值的产品下线,下图即为试制的工程样品,已经通过全部测试,所有指标均达到要求


IP属地:四川1楼2024-11-23 21:09回复
    测试样品选用了2.7V4F规格的单体法拉电容,且以两颗并联组成8F的总容量


    IP属地:四川2楼2024-11-23 21:11
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      接在车厢灯板中测试的情况,可以看到整个电宝的尺寸非常小巧,由于是工程样品电容焊接比较随意,正式产品会全部改成平放式连接,总尺寸约为5*1.5*0.7cm,通常机车内部的空间足够放下


      IP属地:四川3楼2024-11-23 21:15
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        接入控制器并配合万用表全面测试电宝的各项指标


        IP属地:四川4楼2024-11-23 21:17
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          灯板测试全部完成,续航时间相比普通电解电容可谓质的飞跃,1000uF电解电容在断电后仅能维持灯板点亮3秒左右,而本款电宝能够维持约3分钟的照明时间
          很快将连接DCC芯片进行机车续航测试,由于机车功耗比灯板大很多,续航时间肯定会明显缩短,但通常机车通过无电区只有1-2秒时间,能够维持这样一个续航就能够确保行车足够丝滑了
          接下来很快将进行机车续航测试,这也是电宝最核心的应用场景


          IP属地:四川5楼2024-11-23 21:23
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            补充一下为什么电宝通常无法用于模拟车,因为模拟模式下切换运行方向后轨道正负极性对调,而大容量电容又是需要区分正负极的,一旦输入极性和电容相反轻则电容失效重则引起爆炸
            那为什么不可以先整流再给电容用呢?因为模拟状态下机车需要利用轨道极性反转控制电机旋转方向和LED点亮的方向,整流之后无论轨道电压怎么变,输出电流永远都是一个方向,机车也就无法反向运行了
            数码状态下整流交给了DCC芯片完成,将交流DCC信号变为直流电供芯片运行,自然也就可以给电容充电,而DCC下机车运行方向和灯光由芯片根据数码命令输出符合要求的直流电


            IP属地:四川来自Android客户端7楼2024-11-24 10:41
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              今天将自制电宝装入机车(百万城建设搭配动芯龟趺数码芯片)进行实际运用测试,各项指标表现良好
              中速运行时切断轨道供电,在电宝的供应下机车持续运行了约15秒,续航表现已经远远超出预期


              IP属地:四川来自Android客户端8楼2024-11-24 16:53
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                这个牛,


                IP属地:辽宁来自iPhone客户端9楼2024-11-24 22:23
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                  这么做一个成本多少


                  IP属地:上海来自Android客户端10楼2024-11-25 08:01
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                    今日新购买的5.5V法拉电容到货,特意买了容量大点的10F规格,测试了电宝主控板对5.5V电容的支持能力
                    测试顺利通过,表现良好,其中机车续航环节在中速断电后运行了约40秒,相比昨日2.7V8F版本时间翻了一倍多,差异明显
                    虽然5.5V法拉电容能提供相比2.7V更长的续航,不过体积会明显更大,对机车内部空间要求相对较高,部分机车可能无法安装



                    IP属地:四川来自Android客户端13楼2024-11-25 18:57
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                      想探讨一下,直接串联几个纽扣电池行不行?


                      IP属地:德国14楼2024-11-26 02:15
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                        你们有一个应用是不是叫列车水牌制作,我找到了一个水牌,但是我并没有找到对应的套跑没法填写列车的水牌信息


                        IP属地:山西来自手机贴吧15楼2024-11-26 07:35
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                          在标准版电宝量产之前,顺便推出了一款电宝Mini版,已完成设计
                          Mini版使用大容量电解电容(最多可安装三颗),虽不及使用法拉电容的标准版电宝容量大,但可以提供更小巧的体积和相对更简便的安装,作为短时应急电力供应足够使用,对缓解因轨道条件不佳或车轮取电片氧化等问题造成的走行顿挫、灯光闪烁有一定帮助,也支持安装在客车车厢灯板上
                          定价大约只有标准版的五分之一,性价比更高


                          IP属地:四川来自Android客户端16楼2024-11-27 15:44
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                            那有些模拟车原厂电路板集成电容是什么原理呢?比如1435


                            IP属地:河南来自Android客户端17楼2024-11-29 20:31
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                              大佬,电容包能不能直接并联在取电线正负极上,来应对dcc芯片没有电容接口的问题


                              IP属地:江苏来自Android客户端18楼2024-11-29 21:38
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