Determinación de la tasa de descarga del capacitor

Póster por primera vez, disculpe si accidentalmente me salté alguna regla.

Construí un circuito que mantiene cerrado un relé que está conectado a la energía de la batería durante un período de tiempo específico para que mi Raspberry Pi tenga tiempo de apagarse.

Seguí este circuito como guía Controlador de apagado para Raspberry Pi en un automóvil .

En algún lugar, aunque algo va mal. Cuando el circuito se ensambla en una placa de pruebas y uso un suministro de banco, funcionará durante aproximadamente 30 segundos. Esta sería una cantidad perfecta de tiempo para que Pi ejecute su secuencia de apagado. Incluso aumenté un poco la capacitancia y pude obtener un minuto completo de tiempo que, con suerte, le daría tiempo al Pi para encenderse y apagarse si la alimentación se encendía inadvertidamente durante un corto período de tiempo.

Sin embargo, cuando instalo el circuito en el automóvil, las cosas salen mal. El circuito solo durará 15 segundos sin importar el tamaño del capacitor que use. Pasé el medidor por todo el vehículo tratando de averiguar qué podría estar causando esto y no puedo encontrar nada por mi vida. Al colocar el medidor en la puerta del MOSFET y tierra, puedo ver la caída de voltaje a 3 V desde 12 V casi instantáneamente, mientras que en el banco lleva más tiempo. Esto es con 2 condensadores de 1000 uF en paralelo. Originalmente, para la configuración de 30 segundos, estaba usando un capacitor de 470 uF. Pase lo que pase, el relé siempre perderá su campo y terminará abierto en unos 15 segundos. con los condensadores de 2000 uF en el banco, durará más de un minuto.

Al principio estaba pensando que tal vez el automóvil tiene algo que está cortando la energía de la batería o la conexión a tierra del arnés de cables del estéreo del automóvil donde lo empalmé. Algún tipo de falla a prueba de fallas que no sea un fusible. Mantuve el medidor en cada uno de los cables separados durante la secuencia y Batt siempre se mantiene alrededor de 11 V, IGN obviamente se cae cuando se apaga IGN y GND siempre mantiene la continuidad con el chasis.

Lo único posible que se me ocurre que es diferente entre el sistema de alimentación del automóvil y el suministro de banco es el suelo. ¿Necesito una resistencia entre el bucle C1/R1 y tierra? ¿Cuál es la diferencia en los símbolos de tierra en el diagrama al que hice referencia?

El suelo en el extremo izquierdo es el suelo del chasis. Los de la derecha son la tierra del circuito de Pi. Necesitan estar conectados de alguna manera para que el circuito funcione.
No estoy seguro exactamente de cuál es el problema, pero aparte, debe tener en cuenta que el circuito que se muestra no es seguro para los dispositivos conectados a él. Puede haber grandes picos de voltaje positivo y negativo en los terminales de la batería y, como se muestra, estos se conectarán directamente al regulador y a su dispositivo. Es necesario que se agregue algún tipo de supresión transitoria después del relé.
Según entendí, ¿el regulador manejó estos picos? No estoy ejecutando ningún tipo de circuito de bricolaje para el regulador, simplemente estoy usando un regulador USB de 12V - 5V que encontré en línea destinado a aplicaciones automotrices.
¿Está ejecutando el circuito bajo la misma carga en el banco? la carga figurará en la ecuación del tiempo y afectará en gran medida el resultado.
También tenga en cuenta que los diodos 1N4148 que se muestran en el circuito vinculado son diodos de señal pequeña (baja corriente). Estas no son las mejores piezas para usar en los circuitos de potencia de los automóviles. (La respuesta que menciona un posible diodo defectuoso puede tener mérito). Utilice diodos de la serie 1N400X o superior para esta aplicación.

Respuestas (3)

No tengo una respuesta, pero tengo una sugerencia: ¿Está absolutamente seguro de que su riel de +12 V siempre está activo? Muchos vehículos desactivan lo que se consideraría como el riel principal de 12 V entre 10 y 60 segundos después de apagar el vehículo.

Segunda sugerencia: una resistencia en serie en la puerta FET con una abrazadera de diodo zener de 12 V conectada justo entre la fuente y la puerta. El valor de la resistencia no es crítico porque está detrás del condensador de tiempo. Cualquier lugar entre 1k y 22k es bueno; estaría usando 4k7.

Regularmente veo transitorios significativos en los rieles de alimentación del vehículo. Parte de eso proviene de lo que se llama "descarga de carga", donde una carga pesada se elimina repentinamente mientras el motor está funcionando y el regulador de voltaje del alternador no puede responder lo suficientemente rápido. Esa es solo una fuente de transitorios de alto voltaje, hay otras.

¿Está probando el mismo circuito del automóvil en la configuración del banco? ¿Hay alguna posibilidad de que hayas descargado la estática del Mosfet en el auto?

Tenga en cuenta que cuando lleva el circuito al automóvil, el pasador de drenaje flota completamente por sí solo. Luego, cuando conecta el primer cable al sistema del automóvil, ha eliminado efectivamente toda la acumulación estática de ese lado del circuito. Si está en contacto con cualquier parte del circuito, cualquier carga estática intentará ir a la tierra del automóvil. Cuando vaya a hacer la próxima conexión del automóvil, también podría estar poniendo una carga estática en otra parte del circuito que intenta llegar a tierra.

Por ejemplo, conectar la tierra del circuito primero conecta a tierra los pines Source y Gate del Mosfet. Luego, si lo siguiente que toca es el cable al pin de drenaje, cualquier carga estática en usted podría eliminar el Mosfet. Conectar primero el cable de drenaje al automóvil podría causar una descarga estática en la dirección opuesta si luego toca físicamente la tierra del circuito.

Los interiores de los automóviles son conocidos por generar cargas estáticas, y los Mosfet discretos son conocidos por ser destruidos por descargas estáticas. Además, con pruebas repetidas del circuito en el automóvil, podría haber tocado físicamente parte del circuito con uno o más de los otros cables desconectados.

Verifique que el Mosfet en el circuito del automóvil aún sea bueno. Cámbielo por una pieza nueva si es posible. Incluso una pequeña descarga estática podría hacer que un Mosfet funcione de forma errática. Si cree que el problema es la estática, puede agregar un poco de protección agregando una resistencia de alto valor desde los puntos de drenaje a fuente (luego instale el Mosfet al final). Un límite de valor pequeño en la misma posición podría ayudar. Una resistencia de alto valor eliminará cualquier carga estática que intente acumularse. Una tapa o resistencia también reducirá el pico de voltaje de una descarga estática.

Coloque un diodo antes del capacitor.

Fuente->Diodo->Condensador->Relé.

Probablemente algo antes del capacitor (en la fuente) esté drenando el capacitor.

Si tienes una batería y un capacitor en paralelo, y drenas energía de este, el capacitor se descargará más rápido que la batería, debido a las resistencias internas en el camino y la resistencia interna de la batería. No sé si esto puede explicar un apagado tan rápido. Un diodo evitaría que algo antes del capacitor, en el camino desde la batería, pueda drenar el capacitor hacia atrás.

Si tiene un capacitor y una batería en paralelo, se descargarán juntos. Ambos tendrán el mismo voltaje a través de ellos. Si la batería aguanta, también mantendrá alto el voltaje del condensador.
Estás pensando en términos de circunstancias ideales. Por ejemplo, supone que los electrones que componen la carga eléctrica pueden fluir a velocidades infinitas desde la batería hasta el capacitor. Está ignorando la impedancia del circuito entre la batería y el capacitor. Y en ese caso específico, está ignorando que algo podría estar drenando mucha energía en el circuito, una situación en la que el diodo evitará que el capacitor se descargue por otra cosa que no sea el relé que quiere alimentar, etc. .