汽车中的 Arduino:额外 3 秒电力的电容器

电器工程 Arduino 力量 电容器 汽车
2022-01-11 08:48:24

我想在汽车上安装一个 Arduino Uno,由插入打火机插座的消费 12V->5V 汽车稳压器供电。插座已切换,即电机关闭时没有电源。当我关闭引擎时,我希望让 Uno 再通电约 3 秒。电机关闭后,我可以使用与 Uno 并联的电容器来获得额外 3 秒的电力吗?我将如何确定电容?应将盖子放在伏特之前。调节器(即直接在汽车的 12V 上)或伏后。调节(在调节的 5V 上)?我需要一些二极管来搭配它吗?我不想将 Uno 放在汽车的未开关电路上,因为将 Uno 24/7 关闭电池似乎很浪费,只是在电机关闭时它可以额外使用 3 秒。谢谢。

3个回答

不要使用 12V\$\rightarrow\$5V 稳压器,Arduino 至少需要 7V in。直接使用电池的 12V。

电容器的值将取决于 Arduino 的功耗。Arduino 网页没有说明 Uno 消耗了什么,所以你不能马上说它需要什么电容值。在任何情况下,它都不是为低功耗而设计的。我检查了电压调节器的数据表,仅此一项就已经使用了 6mA。原理图中,我可以看到两个微控制器:一个运行在 16MHz的ATMega16U2和一个也在 16MHz 的AtMega328P前者可能消耗高达 21mA 的电流,后者在 8MHz 时表示 9mA,因此在 16MHz 时说 18mA 是安全的。我们已经有了 45mA,让我们将其四舍五入为其他组件的 50mA。

如果电容器以恒定电流放电,则

\$ \Delta V = \dfrac{I \cdot t}{C} \$

你从 12V 开始,而 Arduino 至少需要 7V,所以 \$\Delta V\$ = 5V,我是 50mA 和 t = 3s。然后

\$ C = \dfrac{I \cdot t}{\Delta V} = \dfrac{50mA \cdot 3s}{5V} = 30 000\mu F \$

这是最低要求,我会选择一个 47 000\$\mu\$F/25V 电容器。添加断电检测,以便您可以关闭所有可能消耗电流的不必要输出,例如继电器。

如果您想确切知道功耗是多少,请在电源上串联一个 1\$\Omega\$ 电阻并测量电压降。50mV 下降意味着 50mA 消耗。

还要在 Arduino 的电源输入端添加一个 TVS(瞬态电压抑制器);汽车的 12V 非常脏。

添加二极管clabacchio提及。一个10\$\Omega\$/5W的串联电阻在通电时1.5s内给电容充电。

使用电容器的另一种方法是连接到永久电源,但使用定时器在适当的延迟后关闭或断开连接。

该电路可以设置为在下次接通电源时通过开关电路为 Arduino 重新供电。

关闭时的电流消耗可以基本上为零。

当电源打开时,Arduino 的电源可以根据需要来自开关电源或永久电源。


正如 Clabacchio 所说,如果使用电容器,则保持时间 =

t = C x V / I 或
C = tx I / V

其中 t = 保持时间。V = 允许的伏特下降,C = 法拉电容。

例如 3 秒,50 mA,5 伏允许下垂

C = tx I / V = 3 x 0.05 / 5 = 0.03F = 30 mF = 30,000 uF。

你可以使用一个电容器,但你需要一个很大的电容器,这取决于你的 Arduino 消耗了多少。3 秒 -比方说- 25 mA 是 75 mC (Q=I*t),在 12 V 时存储在 6.25 mF 电容器中。

$$\left( C = \dfrac{Q}{V} \right) $$

问题是,如果您消耗恒定电流,电压会线性下降,而低于某个电压,您的 Arduino 将关闭。如果将电容器放在电压调节器之前,它将为相同的容量值存储更多电荷,并且 - 更重要的是 - 调节器将允许更宽的电压范围,因此您将能够更好地使用电容器。

由于 Arduino 接受 7-12 V 电源,因此您有 5 V 的范围可以让电容器放电。同样,5 V 上的 75 mC 意味着 15 mF,因此使用 20 mF 电容器应该能够使其保持活力。

注意:我不知道你的 Arduino 应该做什么,所以它会消耗多少功率;相应地调整电容器的大小。

关于如何连接,我建议在打火机插座侧加一个电阻和一个二极管,以防止电容器充电过快,避免电容器向打火机插座放电。

因此,总而言之,如果 I 是您的 Arduino 吸收的平均电流,7-12 V 是其电源电压范围,您需要的最小电容器尺寸约为:

$$ C = \frac{Q}{\Delta V} = \frac{I \cdot t}{\Delta V} = \frac{I \cdot 3s}{12V-7V} = \frac{3s}{5V }我$$