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Discussione: La rivelazione del mistero di Orione e l’allineamento delle Piramidi

  1. #1
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    Cool La rivelazione del mistero di Orione e l’allineamento delle Piramidi

    Trovandomi “inchiodato” in casa nello scorso fine settimana ho approfittato per mettere sotto stress una box (Del Orion) che monta il circuito Orione di @maurotb.

    La box è stata sottratta con l’inganno all’ex-Supermoderator @O-WK che si è rovinato la settimana bianca consumandosi nel rimorso che lo perseguita per aver lasciato in balìa degli eventi la sua preziosa “scatola fumante”

    Finora è sopravvissuta ad una rara tecnica autoptica effettuata su un oggetto tecnologico (ancora) funzionante.

    A parte gli scherzi, il circuito Orione si presenta come un circuito in grado di fornire stabilmente molta potenza: Gli si accredita un limite (vedremo che è un limite consigliato e non reale) di 30 W, alimentato con due batterie 18350 in serie che “teoricamente” dovrebbero erogare fino a 8.4 V. La corrente limite non è un problema, perché gli 8 Ampere del fusibile verrebbero raggiunti solo in caso di “incidente”, mentre nel “normale” funzionamento (comprendendo anche regimi per me più che estremi) non si superano i 5 A.

    Queste caratteristiche bastano e avanzano per farne uno dei circuiti più performanti in circolazione.

    L’uscita è di tipo PWM, che è il metodo più efficiente per regolare la tensione in uscita riducendola (quindi partendo da tensioni elevate per scendere). Questa riduzione e regolazione, eventualmente andate a rileggere i miei vecchi post da maggio 2012 in poi, si ottiene variando il cosiddetto duty cycle, cioè la frazione di tempo nella durata di ogni oscillazione in cui “passa” la massima tensione disponibile dall’alimentazione. Quindi 100% vuol dire che la tensione in uscita è costante, 50% vuol dire che per metà del tempo di durata di un’oscillazione (circa 1 millesimo di secondo nel caso di Orione, che funziona con l’oscillatore stabilmente fermo a 1000 Hz) passa la suddetta tensione massima e per l’altra metà del tempo la tensione è nulla. Ed analogamente per tutte le diverse percentuali da 1% a 100%.

    Questo comporta che la misura della tensione effettiva in uscita (quella che determina la potenza erogata) deve essere calcolata opportunamente e non basandosi semplicemente sulla tensione media (come avevano fatto nel “vecchio” VMAX della Smoktech), in quanto la potenza dipende dal quadrato della tensione. Ma lasciamo stare i dettagli tecnici già discussi in passato su questo forum e che @maurotb ha dimostrato di aver ben applicato nella suo progetto.

    Sottoposto a misura Orione rivela che il limite di 30W in realtà non c’è (sono arrivato a 35 W in modalità VV) e neanche ci sono problemi di limiti di corrente (nelle condizioni più estreme la massima erogazione di corrente è stata di 5 Ampere). L’unico limite è dunque quello di tensione, ed è un limite naturale dovuto non al circuito ma alle batterie.

    Per seguire meglio il discorso, richiamiamo due concetti: uno è la resistenza interna delle batterie e, una volta montate, dell’intero circuito (molle contatti, elettronica, etc.). Questo fa si che una volta che si chiude il circuito con il pulsante, passa corrente e la tensione disponibile alla resistenza non sarà quella delle batterie “a vuoto” (nel caso di due 18350 in serie pari a 8.4 V se a piena carica), ma sarà inferiore. Di quanto? Di una quantità pari al prodotto della resistenza interna totale per la corrente che circola (e che dipende a sua volta dalla resistenza interna, da quella dell’atom e dalla tensione a vuoto, con un legame analitico più o meno complesso). Quindi se circolano 2 A e la resistenza interna totale è di 300 milliohm (0.3 ohm) avremo una caduta di tensione di 0.6 V (2x0.3) per cui la tensione effettiva alla resistenza dell’atom sarà 7.8 V e non 8.4 V (8.4 – 0.6 V). Quindi se la corrente è di 3 A avremo una “caduta “ di 0.9 V, se 4 A la diminuzione sarà di 1.2 V, se 5 A scenderemo di 1.5 V rispetto alla tensione massima delle due batterie “a vuoto”. Voglio cioè dire che se le batterie sono scese “a vuoto” a 7.4 V (3.7 + 3.7) e cercate di assorbire 2 A, avrete, nell’esempio in questione, disponibili solo 6.8 V, e non c’è nulla da fare, PWM o meno. Ancora un esempio: Se partiste da 6.85 V, con una caduta di 0,9 V dovuta eventualmente ad una corrente di 3 A, andreste al di sotto dei 6V ed il PV si arresterebbe per preservare le batterie.

    Dov’è che è utilissimo il PWM? Nei casi in cui è richiesta una tensione inferiore a quella massima che possono erogare le batterie in quel momento, per cui man mano che si abbassa la tensione massima delle batterie (quella “sotto carico”, con i limiti detti sopra), il PWM aumenta il duty cycle per compensare la riduzione della massima tensione delle pulsazioni. MA ovviamente il limite è 100%,dove la massima tensione erogabile è quella delle batterie. Da lì in poi, l’erogazione cala.

    E’ necessario quindi che il software di “gestione” del duty cicle sia ben fatto e che abbia margini di regolazione elevati. Le leggi di regolazione del duty cycle (intervallo di variazione) devono quindi tenere in conto (direttamente o indirettamente) la resistenza montata in quel momento, oltre che della tensione residua delle batterie. Non mi intendo di elettronica in senso stretto (lo ripeto ancora una volta), ma immagino che la variazione del duty cycle avvenga in qualche modo per “inseguimento” della tensione impostata. Ma non approfondisco, non è il mio mestiere, non costruisco circuiti.

    Allora, tirando le somme di quanto detto finora, possiamo dire due cose, che non inficiano certamente l’ottimo risultato ottenuto da questo circuito, ma sono solo delle note:
    • Inutile impostare fino a 8.4 V, non ci arriveremo praticamente mai. D’altro canto impostare questa tensione presuppone l’utilizzo di atom di resistenza adeguata per ottenere potenze non trascurabili senza rischiare di bruciarli. Con un 3 ohm la tensione calerebbe subito a circa 7.6 V, per poi mantenerla per pochissimo tempo al diminuire della carica delle batterie. Il limite potrebbe essere benissimo di 7 V e nessuno si lamenterebbe.
    • Non si può pensare che con questo circuito l’erogazione non “calerà” mai. C’è una certa zona di “funzionamento” (alcune combinazioni potenza richiesta/resistenza dell’atom) in cui il calo sarà inevitabile, tanto più repentino quanto più ci saremo posti al limite superiore di questa zona, tanto più ritardato quanto più saremo prossimi al limite inferiore della zona suddetta. C’è da dire che c’è un’ampia zona di funzionamento in cui il calo delle batterie non si avvertirà in quanto il PV si fermerà prima che ciò avvenga (per bassa tensione sotto carico, <3V, delle batterie).


    Vediamo meglio da questo grafico, che suppone un limite di 30W (non è vero in modalità VV, come si vedrà, ma mi sto riferendo alla modalità VW) ed una resistenza interna totale di 300 milliohm (più o meno quella misurata con batterie cariche inserite):



    La curva rossa rappresenta la massima potenza impostabile in funzione della resistenza dell’atom ed ottenibile solo con batterie a piena carica, con duty cicle del 100%.

    La curva blu rappresenta la massima potenza erogabile (duty cycle 100%) quando le batterie sono praticamente scariche.

    Tutta la zona al di sopra linea rossa è “impossibile”, in quanto non c’è la tensione necessaria, anche a batterie cariche, tenuto conto della caduta di tensione che è variabile per le diverse resistenze dell’atom.

    Tutta la zona operativa al di sotto della linea blu garantisce invece una erogazione stabile, senza rilevare diminuzioni allo scaricarsi delle batterie, perché il PV si arresterà prima di raggiungere il 100% del duty cycle.

    Notiamo quindi che potremo ottenere, se qualcuno ha voglia di carbonizzarsi l’apparato orofaringeo, i 30 W solo con atom al di sotto di 1.7 ohm. In realtà ho ottenuto 35 W con un atom da 1.5 ohm, quindi il limite di 30W non è “controllato”.

    Come si usa questo grafico? Scelto il vostro atom, se impostate il circuito ad una potenza superiore o uguale al valore relativo alla linea rossa, partirete con la massima potenza indicata da questa linea (e mai superiore) e fin da subito, lentamente, l’erogazione scenderà seguendo la verticale verso la linea blu, dove il PV si arresterà.

    Se il vostro punto di partenza (potenza impostata) ricade invece all’interno della zona fra le due linee, l’erogazione sarà costante per un certo periodo (tanto più breve quanto più sarete vicini alla linea rossa, per poi scendere come sopra, lungo la verticale fino alla linea blu, dove il PV si arresta.

    Se infine siete in un punto al di sotto della linea blu, l’erogazione sarà costante per tutto il periodo di utilizzo.

    Vediamo quindi che, se volete “svapare” a 15 W, basta utilizzare un atom con resistenza inferiore a 2.4 ohm e non noterete cali dell’erogazione. Se volete un’erogazione costante a 20 W, meglio un atom sotto 1.8 ohm. Sotto 10 W praticamente non avrete mai cali di erogazione fino alla fine, qualunque sia l’atom.

    Il consiglio quindi è di scegliere l’atom e la potenza rimanendo nella zona al di sotto della linea blu. La zona “stabile” è talmente ampia da soddisfare il 99% degli utilizzatori.

    In ogni caso la flessibilità di utilizzo del circuito rimane, allo stato attuale, enorme e lo caratterizza come un circuito ad elevatissime prestazioni, come ci si attendeva da un circuito PWM con due batterie in serie fatto bene.

    Passiamo ad alcune misure effettuate con resistenze da 1.5 ohm e 2.4 ohm, utilizzando batterie EFEST IMR 18350 da 800 mAh, abbastanza “nuove”.





    Complessivamente la prestazione è molto buona, con naturali deviazioni agli alti voltaggi (ne abbiamo già discusso, tanto vale fermarsi a 7 V e vedere meno lucine che blinkano ).

    Sull’atom con 1.5 ohm sembra ci sia un “errore” sistematico che porta ad una deviazione crescente con la potenza richiesta. Niente di particolarmente “sensibile” nell’uso quotidiano, ma sembra rilevare un problema nella regolazione del duty cycle, che riuslta essere, per i 30W che non si riescono a raggiungere, pari all’ 81% mentre dovrebbe essere superiore all’84%. Quindi non una limitazione del circuito (in regolazione di tensione sono arrivato a 35 W), ma un piccolo problema “software” che segnalo a @maurotb.

    Qui di seguito la prova con atom a 1.5 ohm e 2.4 ohm a batterie quasi scariche.





    Cosa si intende per batterie quasi scariche? E’ diverso a seconda dell’atom che usate. Le batterie segnavano a vuoto 3.6 V, ma con atom ad 1.5 sotto carico si ha quasi immediatamente (dipende dall’impostazione di tensione/potenza) l’avviso lampeggiante del led che annuncia l’arresto ed ho dovuto “ripristinare la carica 5 o 6 volte per poter concludere le misure. Con l’atom da 2.4 ohm e batterie sempre a 3.6 V ho potuto concludere le misure e solo al termine ha cominciato a “blinkare” il led.

    Si nota dai grafici che, come atteso in base al primo grafico di questo post, la potenza massima erogabile è scesa. Quello che un pochino ha sorpreso è che si ha una prestazione degradata anche a potenze/voltaggi inferiori a quelli previsti. Ciò è dovuto a mio parere ad una non perfettamente corretta regolazione del duty cycle: A 14 W, ad esempio, si comincia ad avere un errore del 10% quando il duty cycle è ancora molto basso (48.6% con 1.5 ohm e 71.6% con 2.4 ohm), c’erano quindi ampi margini per recuperare alzando il duty cycle. Ovviamente parliamo di “finezze”, in quanto gli scostamenti alle potenze “svapabili” sono molto bassi e si mostrano solo a potenze elevate. Ma lo segnalo a @maurotb nel caso abbia voglia avvicinarsi alla perfezione.

    Riprendiamo quindi il nostro primo grafico “teorico” e indichiamo con dei triangolino colorati le prestazioni massime di potenza erogata (in modalità VW) dai due atom.



    Si nota lo scostamento rispetto al previsto soprattutto per l’atom da 1.5 ohm, dove nel caso di batterie cariche si evidenzia che il duty cycle è ancora all’81% invece del 100% alla massima potenza e nel caso di batterie scariche è che…. Sono tanto scariche e la resistenza interna può essere maggiore di quella misurata all’inizio.

    Ultima novità (nelle mie misure): Assorbimento di corrente quando il circuito è inattivo pari a 2.63 mA, più del doppio del Provari (0.96 mA secondo le misure di mountain prophet) ma comunque non drammaticamente elevato. Assorbimento tra i 6 e i 10 mA quando blinka il led.

    Per quanto riguarda altre verifiche, non ho fatto il controllo dell’eventuale “sbilanciamento” delle batterie dopo l’uso con Orione, in quanto questa è la recensione del circuito e non delle batterie, e lo sbilanciamento è un problema di batterie non certo del circuito su cui sono montate.

    In conclusione: un ottimo circuito, flessibile, di alte prestazioni, con i limiti teorici discussi in precedenza, ma che non mi sembrano particolarmente importanti ai fini dell’uso che se ne vuole fare (a parte il non poter fare eventuali affermazioni esagerate tipo: arriva a 8.4 V o non sente mai il calo dell’erogazione). Svolge egregiamente il suo compito ed anche di più.

    Ottima l’attuale “miniaturizzazione” che si integra perfettamente in una box. Un po’ faticosa la regolazione che costringe a contare le lucette dall’inizio dell’impostazione, ma è stato un problema solo per me che dovevo variare spesso le impostazioni, non è certo un problema per l’utilizzatore, a meno che non sia troppo volubile nelle sue decisioni .

    Certo che il tasto sarà soggetto ad un superlavoro e dovrà essere molto affidabile, come mi sembra sia quello montato nella Del Orion.

    Non mi sarebbe dispiaciuto un display, che avrebbe consentito una regolazione più rapida e meno macchinosa, mostrando le impostazioni attuali e partendo da lì. C’è da dire che le dimensioni fin troppo generose della box che ho avuto in prestito ne avrebbero consentito la collocazione.

    Sulla box in sé non incontra i miei gusti, mi sembra troppo larga, per motivi che sicuramente ne facilitano il montaggio e la robustezza, ma forse ci sono altri motivi e non mi pronuncio oltre, non è il mio mestiere e non era lo scopo della prova.

    Se si dovesse metter mano ulteriormente al progetto (non che se ne senta la necessità, sia chiaro), consiglierei:

    • Inserire una limitazione di potenza massima: non solo risulta praticamente inutile il raggiungimento di 30 W, ma eviterei che si possa addirittura superarli “inconsapevolmente”. A mio parere 20W sono più che sufficienti per soddisfare praticamente tutti nella pratica. Ai pochissimi che utilizzano tra i 20-25 W consiglio una visita periodica dall’otorinolaringoiatra. Per chi supera i 25 W suggerisco alcune sedute dallo psicologo. Alla prova dei fatti si possono superare abbondantemente i 30 W (con un atom da 1 ohm, e tenendo conto della caduta di tensione, si potrebbe pensare di poter sfiorare i 42 W – con quasi 6.5 A di corrente assorbita, povere batterie! - non di più, ma mi sembra già “abbastanza”). Malgrado i disclaimer sull’utilizzo di questo circuito (in particolare per l’uso di due batterie in serie), questo può andare in mano a “chiunque”. E mettere “chiunque” in condizioni di praticare lo “svapo estremo” non penso sia utile alla causa. Secondo me superare con una certa frequenza certe potenze è dannoso, meglio evitare. Poi nessuno può impedire a nessuno di comprarsi i pantaloni attillatissimi all’inguine per far notare il suo “pacco”, anche se magari non lo usa…. Con 25 W non si lamenterebbe nessuno. Tra l’altro non è chiaro quanto possa risentirne il circuito dal punto di vista dell’affidabilità a lungo termine se usato a potenze estreme, che potrebbero ridurne la vita operativa.
    • Ricontrollerei il software che “gestisce” il duty cycle, sembra che sia “saltato” un gradino, almeno per quanto ho evidenziato nelle misure effettuate sull’atom da 1.5 ohm e a batterie quasi scariche. Non è assolutamente fondamentale, la cosa diventa sensibile solo alle potenze “masochiste”, quindi è relativamente poco importante.
    • Prenderei in considerazione la possibilità di gestire un display in alternativa alla lucina blinkante. Viste le dimensioni “generose” di alcune box, un display penso entrerebbe lo stesso, e molti, imho, lo apprezzerebbero.
    • E’ indispensabile un interruttore ON-OFF? Dal punto di vista dell’assorbimento quando il circuito è inattivo, forse no, non è poi così necessario. Però sinceramente io in una box con due batterie in serie ce lo metterei….. Ma questo non è commento sul circuito, ma sulla box. E poi potete sempre metterla in OFF togliendo le batterie .


    In ogni caso, complimenti a @maurotb! Nell’eventualità che questa prova ti possa aver fornito qualche utile indicazione o spunto per ulteriori (anche se difficilissimi) miglioramenti, spero ce ne darai credito su questo forum.



  2. #2
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    non posso darti la rep la devo dare in giro pero ottimo studio come semrpe

  3. Il seguente User ringrazia :


  4. #3
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    Troppe per scriverle tutte.
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    Non ho potuto reppare... Ma appena possibile Grazie e grande Mauro

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  6. #4
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    @giangi un gran bel lavorone!

    Ps condivido le tue considerazioni sulla potenza necessaria allo svapo al 200% ....
    tre è numero perfetto... modestamente

  7. Il seguente User ringrazia :


  8. #5
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    @giangi : complimenti ancora per l'ottimo reportage. Non posso repparti al momento, ma me lo segno!
    Tutto quello che scrivo è da considerarsi IMHO



  9. Il seguente User ringrazia :


  10. #6
    O-WK
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    Ottimo lavoro, appena torno la Rep è il minimo! Non dare la box in giro che conosco gente che vorrebbe provare i 35 watt visto che ancora funziona tienila chiusa nel cassetto

  11. Il seguente User ringrazia :


  12. #7
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    Grazie a tutti, siete tanti a non riesco a ringraziarvi uno ad uno.

    Vanno più che bene i "thanks" anche senza rep, chè ne ho troppa

    @O-WK tranquillo, è in una cassaforte con apertura ad orario programmata per il tuo ritorno

  13. #8
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    ottimo @giangi esaustivissimo come sempre, stavolta ancora di piu! quando posso REP x te!

  14. #9
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    Come prima cosa ti ringrazio @giangi per la serena e precisa analisi che hai fatto.

    Orione è nato dalla una mia personale necessità in quanto qualcuno di voi ricorderà la sirio,
    che utilizzava il dna 12 che poi si è rivelato non fare al caso mio.
    Mi son messo quindi in testa di tentare di fare uno step-up e per farlo dovevo necessariamente passare per
    qualcosa di piu semplice, e da qui e nato orione, circuito volutamente open in modo che chiunque possa svilupparlo,
    utilizzarlo e migliorarlo. Insomma è nato spinto dalla passione che da sempre ho verso l'elettronica, cosi come
    sto iniziando a sviluppare andromeda che sarà il passo successivo dove tenterò un pwm buck boost h-bridge
    (come il provari).

    Come hai giustamente fatto notare, è assolutamente inutile impostare 8,4v in quanto le batterie avranno
    un calo fisiologico dovuto alla resistenza interna, così come sarebbe inutile richiedere 30w se le batterie non
    sono in grado di fornirli riferiti al carico.
    In questo caso il circuito emetterà un veloce blink al rilascio del tasto per segnalare il problema.
    Sostanzialmente se dai calcoli il circuito rileva che dovrebbe fornire un duty cycle superiore al 100% (quindi impossibile)
    al rilascio del tasto emetterà un veloce blink.

    Il limite dei 30W, è un limite "matematico" non elettronico, infatti se se imposto il circuito in watt, non mi farà impostare oltre i 30w.
    In modalità volt invece non ci sono limiti se non quelli dell'atom,del fusibile e della gola
    Non credo possano esserci grossi problemi al circuito per un utilizzo continuativo ad alte potenze, in quanto il mosfet è parecchio sovradimensionato (circa 60A)
    ed è pilotato da un driver che lo mantiene in zona lineare pochissimo mantenendolo freddo con tempi di rise e fall molto bassi (a beneficio dell'efficienza).
    Sto pensando comunque e concordo,visto che la modalità volt sembra non essere interessante ai piu, di eliminarla, in modo da non permettere svapate a 40W
    e sopratutto avere ulteriore spazio di programmazione per qualche controllo in piu (lo spazio sui pic è una croce e ad oggi uso il 100% non ci sta piu una virgola)...

    Molto interessante la rilevazione dell'atom a 1.5ohm e a batterie scariche su cui posso tentare un ragionamento,quindi
    visto che siamo in full disclosure, due parole su come viene calcolata l'erogazione.
    Quando attivo l'atom, il circuito manda il pwm al 100% di duty cycle per 10ms. Prove empiriche (svapate all'una di notte ) hanno portato a rilevare che
    questo tempo di alta potenza, porta a sentire meno l'esigenza di dover attivare l'atom prima di iniziare a svapare (preriscaldamento)
    Durante questo lasso di tempo, il circuito provvede anche a leggere la tensione batterie, resistenza atom e corrente circolante.
    Basandosi su questi dati provvede a calcolare il duty cycle definitivo e fa partire il pwm.
    Durante il funzionamento non interviene piu nessun calcolo in quanto non ho la possibilità di far rilevare i dati durante il fronte superiore dell'onda quadra.
    Solo il controllo corti è attivo in questa fase, controllo implementato tramite un comparatore del pic collegato all'auto-shutdown dello stesso.
    Mi viene da pensare che a batterie scariche, possa esserci una deriva della resistenza interna che varia nei primi ms di attivazione, per esempio nei primi
    10ms (quelli dove il circuito fa la rilevazione) è di 300milliohm e dopo sale a 400milliohm.
    Spiegherebbe il comportamento anomalo a batterie scariche, ma per verificarlo occorrerebbe strumentazione di cui non dispongo, magari un giorno qualche volenteroso lo verificherà.
    Se così fosse però non aumenterei la prima attivazione oltre i 10ms 20ms per non esagerare con la "botta" iniziale....
    Questo ragionamento però non spiegherebbe la deriva anche se piccola su 1.5ohm, verificherò che non ci sia quache overflow sui calcoli che essendo a 10 bit talvolta portano rogne...

    L'assorbimento a vuoto è alto, nel manuale specifico di togliere le batterie in quanto potrebbe se lasciate parecchio tempo scaricarle.
    Purtroppo anche qui per mancanza di spazio di programmazione del pic, non sono riuscito a mandarlo in sleep in modo da avere assorbimenti decisamente minori.

    Per quanto riguarda il display, bhè si sarebbe comodo ma costringerebbe a spazi molto piu grandi e io avevo e avrò necessità di minimo ingombro.
    Magari per andromeda prevederò una uscita i2c per pilotare un display esterno al circuito, ma anche in questo caso sarà senza display integrato,in modo da poter montare
    un induttore di dimensioni adeguate senza dover fare un circuito enorme...

    Un grazie ancora a giangi per l'utile contributo.


  15. #10
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    Rep+ sia al recensore che all'ideatore del circuito.

    La recensione di @giangi mi fa collocare questo circuito nella "wish list", devo però trovare una carrozzeria che mi garbi

  16. I seguenti User ringraziano:


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