Потребление энергии блоками питания в режиме ожидания

srobotics — Sun, 24 Mar 2019 05:49:54 GMT

Режим ожидания блока питания это обиходное определение, более правильно такой режим работы называть режим холостого хода.

Режим холостого хода блока питания – это режим работы без подключения нагрузки на выходе, т.е. при таком режиме не производиться полезной работы, а вся потребленная энергия из сети тратится на внутренние нужды блока питания.

Измерения проводились при напряжении в сети 230В и длительности измерения – 1 минута.

Данные измерений приведены в таблице ниже.

Синим цветом в таблице выделены самые энергоэффективные блоки питания, а красным - наименее эффективные.

Как говорится практически без комментариев.
Импульсные блоки питания по потреблению энергии в режиме ожидания "выигрывают" у трансформаторных.

Основные отличия блоков питания импульсных от трансформаторных, при одинаковой мощности, в весе и габаритных размерах. Последние имеют больший вес и размеры.

Нетрудно посчитать кол-во потребленной энергии блоком питания за 1 сутки (24 часа) и за 1 месяц (31 день) в режиме ожидания.

Пример №1. Блок питания Samsung ETA0U83EWE за 1 сутки "сожрет" 0,1 * 24 = 2,4 Вт*час, за 1 месяц - 0,0744 кВт*час.

Пример №2. Блок питания Motorola SPN4989A за 1 сутки "сожрет" 1,1 * 24 = 26,4 Вт*час, а за 1 месяц – 0,8184 кВт*час.

Разница в 11 раз.

Кто-то скажет, подумаешь какие то сущие копейки, но, во-первых, не копейки, а рубли, а во-вторых, у нас же в квартире не один блок питания, а много. Три-четыре сотовых телефона, 4G - Wi-Fi роутер, 1-3 телевизора и приставки к ним на цифровое телевидение и на спутниковую тарелку, DVD проигрыватели, музыкальная мультимедиасистема (муз. центр), активные колонки, планшеты, ноутбуки, ПК, принтеры, сканеры, электронные часы, мультиварки, микроволновки, различные зарядные устройства и т.п.

Дальше считайте сами.

Вывод: современные импульсные блоки питания в режиме ожидания потребляют мало энергии и могут быть постоянно включены в розетку. Единственное на что хотелось бы обратить внимание при таком использовании, так это на дополнительную защиту электросети от возможных перенапряжений и т.п., так сказать от нештатных режимов работы электросети, но это совсем другая история.

Светодиодные лампы. Опыт эксплуатации. Сравнительный анализ.

srobotics — Wed, 13 Mar 2019 14:46:49 GMT

Полгода назад поддался новомодным тенденциям и вопреки своему здравому смыслу, как говорят в народе - черт дернул, купил себе домой для бытовых нужд лампочки светодиодные. Забегая вперед, скажу, что особо никогда в их паспортные параметры не верил, что и подтвердилось натурными испытаниями.
До этого момента всю свою сознательную жизнь дома пользовался только лампами накаливания (верхний свет цоколь Е27) и люминесцентной лампой (настольный светильник цоколь G23).

Для сравнения было решено купить лампочки разных производителей под цоколь Е27, тем более что цена была одинаковой – 100 рублей за штуку.
Производители:
"ЭкономкаLED" – 7 Вт 1 шт.;
"ASD" – 15Вт 1 шт., 11Вт 3шт. 4000К;
"Включай" – 11Вт 2шт. 4000К.
"Включай" – 15Вт 1шт. 4000К. Лампочка куплена через полгода после первой партии взамен вышедшей из строя лампочки "ASD".

Пришлось даже прикупить новый настольный светильник в детскую комнату в виде красивой зеленой совы.

Лампочка к нему производства "ЭкономкаLED" 7Вт 3000К.

Отдельной "похвалы" заслуживают маркетинговые типографские надписи на коробках, зазывающие купить лампочку, которые в своем большинстве не имеют ничего общего с реальностью. В паспортах на изделия тоже "постарались". Но это совсем другая история.

Краткие параметры лампочек, приведенные на упаковках, указаны ниже.
"ЭкономкаLED"

"ASD"

"Включай"

Итак, за полгода эксплуатации из всех приобретенных лампочек вышла из строя одна лампочка "ASD" на 11Вт. Я ее успешно обменял по гарантии. Но и новая лампочка проработала всего пару недель и тоже отказалась светить, только промаргивала с нестабильной периодичностью. Решено ее отложить, дабы произвести вскрытие "потрохов", когда дойдут до нее руки.

Так как две лампы "ASD" оказались неисправными, то решено было перейти на производителя "Включай" и куплена лампа– 15Вт 1шт. 4000К. О чем я уже писал выше. К сожалению и она после пары недель работы оказалась не лучше. Неисправность обнаружена случайно, во время написания данной статьи. Треснул пластиковый корпус видимо от перегрева лампы.

В паспорте на изделие написано черным по белому, что гарантия не распространяется на подобные дефекты.

Так что пока лидером является лампочка "ЭкономкаLED".

Эксплуатация всех ламп продолжается.

Дошли руки до замеров параметров потребляемой мощности лампами.
Замеры проводились при напряжении 230В и частоте 50Гц.
Сравнительный анализ сведен в таблицу ниже.

В таблице в последнем столбце "Светоотдача, Лм/Вт" приведены расчетные значения, т.е. Паспортный световой поток, Лм / Паспортную потребляемую мощность, Вт.
Паспортные данные ламп накаливания и люминесцентной не обсуждаются они доказаны годами эксплуатации, а то и десятками лет.
Оранжевым цветом выделил светоотдачу ламп накаливания, как самых неэффективных.
Зеленым цветом выделил светоотдачу люминесцентной лампы, как самой эффективной.
А вот со светодиодными лампами еще вопрос, откуда они такие цифры взяли. Потому значения в таблице я выделил красным цветом, так как сомневаюсь в их истинности.

Производители ламп "ASD" и "Включай" "пугают" разбросом габаритных размеров и светового потока. Как говорится: "кто в лес, кто по дрова".
Паспортный световой поток 11Вт-ных ламп ближе к 75Вт-ной лампе накаливания, чем к 100Вт-ной. Да и 15Вт-ная лампочка "Включай" далеко от них не ушла – 1000Лм. Световой поток лампы "ASD" на 15Вт в 1350Лм явно притянут за уши.
Измеренная потребляемая мощность этих ламп не соответствует заявленной паспортной мощности, следовательно, и реальный световой поток у них меньше, чем указано.

Из таблицы видно, что из светодиодных ламп только лампа GL45 "ЭкономкаLED" укладывается в заявленную потребляемую мощность. Но без вранья со стороны производителя тоже не обошлось. На упаковке написано, что их лампа на 7 Вт заменяет собой 70 Вт лампочку накаливания, что не соответствует действительности. Так как по световому потоку и габаритным размерам она ближе всего подходит к лампе накаливания Pila P45 на 40 Вт. Также по светоотдаче она уступает люминесцентной лампе.
На упаковке производитель гордо пишет, что лампа экономичнее лампы накаливания в 10 раз и люминесцентной в 2 раза. Опять голимое вранье.

Вот так светит лампа GL45 "ЭкономкаLED" в настольном светильнике.

К слову скажу, что это две фотографии одной и тоже лампочки, снятые одной фотокамерой.

Немного отвлечемся от основной темы.
Дело в том, что многие люди не умеют пользоваться фотоаппаратами и камерами, встроенными в смартфоны.
Слева фотография сделанная в автоматическом режиме с автоматическим балансом белого цвета и автоматической корректировкой экспозиции. Суть в том, что DSP (цифровой сигнальный процессор) обрабатывает картинку и меняет в автоматическом режиме цвет пикселей, подгоняя белый цвет по своим настройкам, т.е. фактически меняет реальность. Левая фотография не имеет ничего общего с настоящим миром - это цифровая "липа".

А ведь лампа-то с цветовой температурой 3000 К.
Отключаем автоматические настройки, выставляем баланс белого на свет от солнца и корректируем сами экспозицию. Получаем фотографию сделанную в ручном режиме, которая более точно передает цветовую температуру света от лампы.
Правая фотография ближе к реальности.

Люди, учитесь фотографировать сами, не пользуйтесь постоянно автоматическими настройками.

Вернемся к лампочкам.
Вот так светят лампочки LED-A60 "ASD" 11Вт (7,5Вт) (левый средний и верхний правый рожки) и А60 "Включай" 15Вт (10,9Вт) (нижний правый рожок).

И опять, это две фотографии одних и тех же лампочек, снятые одной фотокамерой (в автоматическом режиме и в ручном). Фотография справа ближе к реальности.
Видно, что лампа 15Вт светит более белым светом, а у 11Вт-ных ламп свет немного желтее. Также видно, что лампа 15Вт светит ярче, чем 11Вт, но разница далеко не в разы.

Замечу, что лампы накаливания по габаритным размерам намного меньше своих собратьев. Это надо учитывать при замене ламп, так как только что купленная новая светодиодная лампа может попросту не влезть в светильник, или лампа будет выпирать из под края абажура, и слепить, чего быть не должно.

Индекс цветопередачи лампы накаливания Ra = 100 и превосходит этот параметр у люминесцентных и светодиодных ламп.

Лампа накаливания – это полностью законченный узел, который очень даже высоконадежен, не смотря на "старания" производителей снизить как можно меньше ресурс изделия.
Люминесцентная лампа с ЭмПРА (читай: дроссель) – отработанная десятками лет высоконадежная система освещения.
Светодиодные лампы представляют собой сложное электротехническое изделие, содержащее в своем корпусе понижающий AC/DC преобразователь. О надежности ширпотребовских электронных компонентов все мы знаем. Выводы делайте сами.

И напоследок, сегодня 12 марта 2019 года случайно зашел в электротехнический магазин. Лампа накаливания на 75 Вт ЛОН стоит 17 рублей в розницу. У всех есть калькуляторы – не тупите, считайте экономику и окупаемость ламп сами.

Ремонт блока питания 3COM

srobotics — Sat, 09 Mar 2019 13:15:19 GMT

Разбирал на работе старый электронный хлам и попался мне в руки блок питания фирмы 3COM.

Технические параметры указаны на табличке:
Входное напряжение: 220-230 В 50-60 Гц
Потребляемый ток: 0,1 А
Выходное напряжение: 12 В
Выходной ток: 1000 мА

Габаритные размеры и вес блока питания указывали на то, что там установлен обычный понижающий трансформатор, рассчитанный на промышленную частоту электросети в розетке.

Включил блок питания в исправную розетку и проверил мультиметром выходное напряжение на штекере. Оказалось, что на выходе из блока питания напряжение отсутствует.
Вынул блок питания из розетки и проверил сопротивление между контактами вилки. Измерительный прибор показал обрыв электрической цепи.

Решил вскрыть корпус и попробовать отремонтировать блок питания. К сожалению, крышка к основанию корпуса оказалась приклеена. Пройдя ножом по периметру стыка, отделил одно от другого. Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить детали расположенные внутри.

Как и предполагалось, внутри корпуса оказался понижающий трансформатор и диодный мост.

Плата крепится пайкой непосредственно на провода вторичной обмотки трансформатора. Диодный мост собран на четырех диодах N5391.
В ходе проверки диодный мост оказался полностью исправным.

Осталось проверить понижающий трансформатор. Вторичная обмотка оказалась целой, а вот первичная обмотка выдавала обрыв цепи. На этом весь ремонт можно считать оконченным, ведь перематывать первичную обмотку трансформатора дело довольно трудоемкое.

Но есть одно но. Внутри корпуса блока питания к вилке припаяны два провода в пвх изоляции. Они заходят под зеленую изоляцию трансформатора и присоединяются к первичной обмотке, но сейчас, как правило, это делается не напрямую, а через термопредохранитель.

Аккуратно слой за слоем взрезаем изоленту на трансформаторе и доходим до места спайки проводов к первичной обмотке трансформатора и термопредохранителю.

На фото справа термопредохранитель уже отпаян и удален. Видны только два провода первичной обмотки трансформатора. К сожалению, я не успел его заснять, так как он был успешно выброшен. Выглядел он примерно как на фото ниже, но только был на 105 градусов Цельсия.

Проверка показала, что первичная обмотка трансформатора целая, а вот термопредохранитель перегорел. Термопредохранители на то и термопредохранителя, что перегорают от превышения температуры выше уставки. Получается, что в процессе эксплуатации трансформатор нагрелся свыше 105 градусов Цельсия, и сработала защита от перегрева.

Дальнейший ремонт сводится либо к замене термопредохранителя, либо к полному отказу от него и подключению первичной обмотки напрямую к вилке без него. Во втором случае защита от перегрева будет отсутствовать.

Я решил, что напрямую соединять не буду. Раз была защита, значит, она должна быть. В радиомагазине, из имеющихся у них термопредохранителей, выбрал термопредохранитель с минимальной температурой уставки. Все остальные были с более высокими температурами уставок.

Эта температура уставки выше, чем на заводском термопредохранителе, но это хоть какая-то защита от перегрева.

P.S.: Причиной перегорания термопредохранителя в данном блоке питания, является завышение производителем значения выходного тока блока питания, а также малая рассеиваемая мощность корпуса (закрытый пластиковый корпус).

Рекомендация: выходной ток должен быть снижен как минимум вдвое или должны быть применены меры к увеличению рассеиваемой мощности корпуса блока питания (внешний металлический радиатор или дополнительная вентиляция корпуса, также возможна полная замена корпуса).

Тестирование форума

srobotics — Sun, 04 Mar 2018 16:58:03 GMT

Вставляем видео в текст сообщений форума:
Видео удалено. Сейчас пережимаю новое видео с формата "...".mov (229 МБайт) в более удобоваримый формат.

Результат конвертирования видео:

1. Ява плеер:

Плеер

Расчет мощности для передвижения робота по поверхности

srobotics — Sat, 30 Dec 2017 03:36:03 GMT

Механическую мощность при движении объекта по наклонной поверхности вверх (в гору) можно вычислить по формуле:

N = m (k * g * cos alfa + g * sin alfa + a) * V [Вт] (1.1)

где m – масса тела [кг],
k – коэффициент трения,
g – ускорение свободного падения [м/с²],
alfa – угол наклона поверхности к горизонту [градусы],
a – ускорение объекта [м/с²],
V – скорость передвижения [м/с].

Рис. 1.1

При скорости передвижения примерно до 3-4 м/с потерями на преодоление сопротивления воздуха можно пренебречь.

Будем рассматривать движение объекта с колесным приводом (робота-тележки или электровелосипеда) по дороге с асфальтовым покрытием, тогда коэффициент трения k будет учитывать потери в подшипниках колес, а также потери от трения резиновых покрышек об асфальт:

k = k1 + k2 (1.2)

где k1 = 0,01 – коэффициент трения для подшипников качения,
k1 = 0,2 – коэффициент трения для подшипников скольжения,
k2 = 0,02 – коэффициент трения качения резиновых покрышек об асфальт.

Синус и косинус угла наклона поверхности к горизонту для стандартных углов 0, 30, 45, 60, 90 градусов имеет табличные значения
Таблица 1.1

Рассмотрим случай равномерного движения (ускорение a = 0 м/с²) небольшого объекта массой 1кг при скорости 1 м/с при разных стандартных углах alfa. Для простоты расчетов, примем ускорение свободного падения g = 10 м/с². Тогда для разных углов alfa формула (1.1) примет частный вид:
Таблица 1.2

При 90 градусах передвижение фактически представляет подъем объекта вертикально вверх.

Зачастую на практике для движения колесных роботов применяют электрический двигатель. Также для передачи тягового усилия от двигателя на колеса используется трансмиссия (в простых случаях бывает достаточно одноступенчатого редуктора), в которой происходят потери мощности.

Примем КПД трансмиссии 50%, тогда механическая мощность на валу электродвигателя будет следующей:
Таблица 1.3

Примем КПД электродвигателя 50%, тогда электрическая мощность электродвигателя, будет следующей:
Таблица 1.4

Итоги:
1) В таблице 1.2 указана удельная механическая мощность для движения 1 кг массы объекта при равномерной скорости 1 м/с (ускорение равно нулю).
2) В таблице 1.3 указана удельная механическая мощность на валу электродвигателя для движения 1 кг массы объекта при равномерной скорости 1 м/с (ускорение равно нулю) при принятом КПД трансмиссии 50%.
3) В таблице 1.4 указана удельная электрическая мощность электродвигателя для движения 1 кг массы объекта при равномерной скорости 1 м/с (ускорение равно нулю) при принятом КПД электродвигателя 50%.

Пример №1. Если робот массой 5 кг будет двигаться в 30 градусную горку с равномерной скоростью 2 м/с, то необходимая механическая мощность при этом будет равна Nкачения = 5,3 * 5 * 2 = 53 Вт и Nскольжения = 6,9 * 5 * 2 = 69 Вт.
Мощность на валу электродвигателя: 106 Вт и 138 Вт соответственно.
Электрическая мощность электродвигателя: 212Вт и 276 Вт соответственно.

Пример №2. Если робот массой 0,5 кг будет двигаться в 30 градусную горку с равномерной скоростью 0,1 м/с, то необходимая механическая мощность при этом будет равна Nкачения = 5,3 * 0,5 * 0,1 = 0,27 Вт и Nскольжения = 6,9 * 0,5 * 0,1 = 0,35 Вт.
Мощность на валу электродвигателя: 0,53 Вт и 0,69 Вт соответственно.
Электрическая мощность электродвигателя: 1,06 Вт и 1,38 Вт соответственно.

Видно, что при заданных условиях мощности при применении подшипников качения и скольжения не сильно отличаются, поэтому вполне достаточно на подобных роботах применять подшипники скольжения.

P.S.: Как правило, на мобильных роботах используются аккумуляторы электрической энергии, т.е. запас энергии на роботе ограничен. Из этого следует, что при конструировании роботов нужно стремиться свести к минимуму возможные излишние потери энергии, т.е. необходимо повышать КПД отдельных элементов и узлов робота. Что в свою очередь приведет к увеличению времени автономной работы, либо позволит уменьшить емкость аккумулятора и соответственно его размеры и вес.

Общество Робототехников

Выбор станка VM18L

Эксплуатация и ремонт автомобиля Шеви-Нива

Потребление энергии блоками питания в режиме ожидания

Светодиодные лампы. Опыт эксплуатации. Сравнительный анализ.

Ремонт блока питания 3COM

Тестирование форума

Расчет мощности для передвижения робота по поверхности