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Wolfgang33

10.07.2018,
22:10
 

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen? (Elektronik)

Guten Abend,

Ich würde mir gerne berechnen, wie viel Energie in mAs ein bestimmter Kondensator speichern kann, sodass ich den Kondensator praktisch als Batterie betrachten kann und mir berechnen wie lange (Zeit) ich z.B. eine 5mA LED damit versorgen kann, wenn der Kondensator einmal voll aufgeladen wurde. Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator. Auch gehört dazu, wie lange der Kondensator geladen werden muss (Zeit), bis dieser voll ist.

Kann mir jemand dazu Formeln oder GUT & einfach verständliche Seiten/Erklärungen empfehlen?

Schöne Grüße!!!!

xy(R)

E-Mail

10.07.2018,
22:15

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

» sodass ich den Kondensator praktisch als
» Batterie betrachten kann

Das geht nicht, da sind zwei völlig verschiedene Naturgesetze dahinter.

Wolfgang Horejsi

E-Mail

11.07.2018,
08:03

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

» Guten Abend,
»
» Ich würde mir gerne berechnen, wie viel Energie in mAs ein bestimmter
» Kondensator speichern kann, sodass ich den Kondensator praktisch als
» Batterie betrachten kann und mir berechnen wie lange (Zeit) ich z.B. eine
» 5mA LED damit versorgen kann, wenn der Kondensator einmal voll aufgeladen
» wurde. Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator. Auch gehört dazu,
» wie lange der Kondensator geladen werden muss (Zeit), bis dieser voll ist.
Ein interessanter Aspekt.

Für die Ladung habe ich 2 Formeln gefunden. Q=I/t und Q=U*C. Mit letzterer könnte man vermutlich die Ladungsenergie berechnen. 25V*0,01F=0,25C.
Mit der ersten Formel käme ich dann auf Q=I*t, umgestellt t=Q/I=0,25C/0,005A=50s.

Lade- und Entladezeit sind bei gleichem Strom rein rechnerisch gleich groß.

Mathematiker an die Front: Ist das so richtig?

Nun kann die LED den Kondensator nicht bis auf 0V entladen, sodass die Zeit ein wenig kleiner wird. Mit einem Schaltregler ließe sich die Stromaufnahme deutlich verkleinern und damit die Leuchtzeit verlängern.

Strippenzieher(R)

E-Mail

D-14806,
11.07.2018,
09:13

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

Auf welche Spannung soll C geladen werden?
» Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator
Spannungsfestigkeit des Kondensators ist was anderes.
Aufladen über R oder Konstantstrom(-quelle)?
Entladen mit Konstantstrom, bis zu welcher "Rest"Spannung des Kondensators?

Altgeselle(R)

E-Mail

11.07.2018,
09:28

@ Wolfgang Horejsi

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

» » Guten Abend,
» »
» » Ich würde mir gerne berechnen, wie viel Energie in mAs ein bestimmter
» » Kondensator speichern kann, sodass ich den Kondensator praktisch als
» » Batterie betrachten kann und mir berechnen wie lange (Zeit) ich z.B.
» eine
» » 5mA LED damit versorgen kann, wenn der Kondensator einmal voll
» aufgeladen
» » wurde. Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator. Auch gehört
» dazu,
» » wie lange der Kondensator geladen werden muss (Zeit), bis dieser voll
» ist.
» Ein interessanter Aspekt.
»
» Für die Ladung habe ich 2 Formeln gefunden. Q=I/t und Q=U*C. Mit letzterer
» könnte man vermutlich die Ladungsenergie berechnen. 25V*0,01F=0,25C.
» Mit der ersten Formel käme ich dann auf Q=I*t, umgestellt
» t=Q/I=0,25C/0,005A=50s.
»
» Lade- und Entladezeit sind bei gleichem Strom rein rechnerisch gleich
» groß.
»
» Mathematiker an die Front: Ist das so richtig?
»
» Nun kann die LED den Kondensator nicht bis auf 0V entladen, sodass die Zeit
» ein wenig kleiner wird. Mit einem Schaltregler ließe sich die Stromaufnahme
» deutlich verkleinern und damit die Leuchtzeit verlängern.

Hallo,
ja, wenn der Kondensator vorhar ungeladen war und mit konstantem Strom geladen
wird, dann gilt:
Ladung Q = I*t = C*U.
Die gespeicherte Energie berechnet sich zu: W = 0,5*C*U^2.
Die maximal speicherbare Energie für den hier genannten Kondensator ist also:
W=0,5*10mAs/V*(25V)^2 = 3,125 Ws.

Wird der Kondensator über eine Konstanstromquelle entladen, um eine Led
zu betreiben, dann wird für die Quelle und die Led ein Spannungsabfall
benötigt. Der Kondensator kann also nicht bis auf 0V entladen werden,
zum Beispiel nur bis 4V.

Man kann rechnen: I*delta t = C*delta U, also:
Entladezeit delta t = 10mAS/V * 21V / 5mA = 42s

Und das ganz ohne Mathematiker...;-)

Grüße
Altgeselle

Wolfgang33

11.07.2018,
10:20

@ Strippenzieher

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

Super, danke für die Rechenbeispiele, sehr interessant!!

» Auf welche Spannung soll C geladen werden?
» » Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator
» Spannungsfestigkeit des Kondensators ist was anderes.
» Aufladen über R oder Konstantstrom(-quelle)?
» Entladen mit Konstantstrom, bis zu welcher "Rest"Spannung des Kondensators?

Also, der C soll an eine Konstantstromquelle von ca. 5V/10A max. angeschlossen werden, solange bis dieser aufgeladen ist. Danach wird die Verbindung getrennt und es wird eine LED mit 5V an den Kondensator geschalten, denke die braucht so ca. 5mA.

Berechnen wollte ich:

1. Die Zeit, bis der Kondensator aufgeladen ist (zuvor wurde er kurzgeschlossen).
2. Die Zeit bis der Kondensator so weit entladen ist, dass kein Strom mehr aus ihn heraus fleißen kann. oder: bis die 5V "einbrechen" vl auf 3V ?
3. Wie viel Energie, aber in Form von mAh ider mAs er überhaupt speichern kann?

Altgeselle(R)

E-Mail

11.07.2018,
10:50

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

» Super, danke für die Rechenbeispiele, sehr interessant!!
»
» » Auf welche Spannung soll C geladen werden?
» » » Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator
» » Spannungsfestigkeit des Kondensators ist was anderes.
» » Aufladen über R oder Konstantstrom(-quelle)?
» » Entladen mit Konstantstrom, bis zu welcher "Rest"Spannung des
» Kondensators?
»
» Also, der C soll an eine Konstantstromquelle von ca. 5V/10A max.
» angeschlossen werden, solange bis dieser aufgeladen ist. Danach wird die
» Verbindung getrennt und es wird eine LED mit 5V an den Kondensator
» geschalten, denke die braucht so ca. 5mA.
»
» Berechnen wollte ich:
»
» 1. Die Zeit, bis der Kondensator aufgeladen ist (zuvor wurde er
» kurzgeschlossen).
» 2. Die Zeit bis der Kondensator so weit entladen ist, dass kein Strom mehr
» aus ihn heraus fleißen kann. oder: bis die 5V "einbrechen" vl auf 3V ?
» 3. Wie viel Energie, aber in Form von mAh ider mAs er überhaupt speichern
» kann?
Hab ich doch ausgerechnet: https://www.elektronik-kompendium.de/forum/forum_entry.php?id=262867&page=0&category=all&order=time
Grüße
Altgeselle

olit(R)

E-Mail

Berlin,
11.07.2018,
10:56

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

»
» Also, der C soll an eine Konstantstromquelle von ca. 5V/10A max.
» angeschlossen werden, solange bis dieser aufgeladen ist. Danach wird die
» Verbindung getrennt und es wird eine LED mit 5V an den Kondensator
» geschalten, denke die braucht so ca. 5mA.
»
» Berechnen wollte ich:
»
» 1. Die Zeit, bis der Kondensator aufgeladen ist (zuvor wurde er
» kurzgeschlossen).
» 2. Die Zeit bis der Kondensator so weit entladen ist, dass kein Strom mehr
» aus ihn heraus fleißen kann. oder: bis die 5V "einbrechen" vl auf 3V ?
» 3. Wie viel Energie, aber in Form von mAh ider mAs er überhaupt speichern
» kann?

Konstantstromquelle 5V und 10A ist zwar ein Widerspruch, aber egal.
(10mF *5V ) / 10A = 5ms

Das Entladen über die LED funktioniert nicht!
Man bräuchte eine Konstantstromquelle von 5mA. Aber die würde eine Spannung benötigen, die bei den 5V nicht vorhanden ist!
Aber würde man den Kondensator mit 5mA bis auf 3V entladen:
(10mF * delta-U 2V) /5mA = 4s

el-haber

11.07.2018,
15:10

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

HI,
5V /10A --- da wird der Kondensator welk!
- besser Kondensator an diese Spannungsquelle über einen z.B. 1Ohm-Widerstand ==> Strom ist dann max 5A und bei 10mF sollte der C dann in 1OHm * 10mF *5 = 50ms aufgeladen sein.

Entladen: LED über passenden Widerstand von:
rote LED: 870Ohm
gelbe LED: 560Ohm
weiße LED: 470Ohm
anschließen.
Die Leuchtdauer ist unterschiedlich, da bei weißer LED bereits nach 1 Tau die grenzspannung erreicht ist., bei Rot nach 2 Tau.
Also: weiße LED: 470Ohm * 10mF = 4 Sekunden
rote LED: 870Ohm * 10mF *2tau = 17 Sekunden.

cu
St

Strippenzieher(R)

E-Mail

D-14806,
11.07.2018,
15:20

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

gespeicherte Arbeit = Energie (z.B. eines Kondensators) ungleich Ladung ungleich Kapazität eines Kondensators (U sinkt bei Entladung) ungleich Kapazität einer Zelle (U fast konstant bei Entladung)
» 1. Die Zeit, bis der Kondensator aufgeladen ist
wie bereits berechnet: Null Komma fast nix, also 1s verbinden , erledigt; ich würde noch R (vl 4,7Ohm ) in Reihe schalten
» 2. Die Zeit bis der Kondensator so weit entladen ist, dass kein Strom mehr
» aus ihn heraus fleißen kann. oder: bis die 5V "einbrechen" vl auf 3V ?
Da bei dieser geringen Spannung Konstantstrom nicht möglich ist, wird die LED über R an C hängen müssen, somit der Entladestrom (und damit die Helligkeit der LED) langsam sinken innerhalb weniger Sekunden. Da brauchst du die Formel mit dem Logaritmus naturalis. Suchbegriff: Ladekurve Kondensator
» 3. Wie viel Energie, aber in Form von mAh ider mAs er überhaupt speichern
» kann?
Kannst du notfalls vergleichen mit
5mA * 4s = 20mAs in deiner speziellen Angelegenheit
ansonsten wie bereits berechnet 3,125 Ws, aber nur wenn auf 25V geladen

Wolfgang33

11.07.2018,
16:40

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

Perfekt!!! großen DANK für die schnelle Hilfe, werde mich da gleich "einrechnen" !!

olit(R)

E-Mail

Berlin,
11.07.2018,
19:27

@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

» Perfekt!!! großen DANK für die schnelle Hilfe, werde mich da gleich
» "einrechnen" !!

Ich dachte die bisherigen Beiträge haben dir gezeigt, dass das eine Schnapsidee ist.

Den Kondensator über LED und Vorwiderstand mit einem Anfangsstrom von 5mA entladen.

Treibende Spannung ist: 5V – 3V LED = 2V
2V / 5mA = 400 Ohm

Entladen bis ein Strom von 0,1mA fließt.
0,1mA *400 Ohm = 40mV

10mF * 400 Ohm * ln (2V / 40mV) = 15,6s

Die LED wird noch etwas länger dahinglimmen, weil die Flussspannung mit sinkendem Strom abnimmt.

cmyk61(R)

E-Mail

Edenkoben, Rheinland Pfalz,
12.07.2018,
13:27
(editiert von cmyk61
am 12.07.2018 um 13:37)


@ Wolfgang33

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

Servus Wolfgang,

die ganze Aktion - Kondensator als Energiespeicher für LEDs zu verwenden - scheitert an einer grundsätzlichen Tatsache: Uc nimmt beim Entladen permanent ab.
Da man aber bei simplen Schaltungen wie LEDs mit Vorwiderstand am Ohmschen Gesetz nicht vorbei kommt, empfielt es sich, sich modernerer Technologien zu bedienen.
Nochmals kurz zur Erinnerung: eine LED benötigt per se einen konstanten Strom. Einen solchen kann man auf mehrerer Art und Weise erzeugen: aktive, analoge Konstantstromquelle, geschaltete Konstantstromquelle, Vorwiderstand. Zur Erklärung: Ri einer Konstantstromquelle ist hochohmig - daher bildet ein Vorwiderstand in Zusammenhang mit einer Konstantspannungsquelle (Batterie, Accu, Kondensator) eine Konstantstromquelle, wenn auch eine ziemlich misserable.
Eines haben Konstantstromquellen gemeinsam: sie benötigen eine hinreichend große Versorgungsspannung um den Strom (in Grenzen) konstant halten zu können.
Dies ist aber bei einem Kondensator nicht oder kaum gegeben. Dessen Spannung reduziert sich bekanntermaßen im Laufe der Entladung nach den bekannten Formeln bis auf 0V.
Die praktikabelste Lösung stellt eine geschaltete Konstantstromquelle dar, deren Versorgung mit Hilfe eines geschalteten Spannungswandlers zusätzlich künstlich hoch gehalten wird. Diese ist dann auch in der Lage, bei sinkender Kondensatorspannung einen konstanten Strom durch die LED zu treiben.
Man muss sich aber im klaren sein, dass sich der Kondensator gegen Ende der Entladezeit immer schneller entlädt - faktisch linear. Ziel muss es also sein, Schaltungen zu kombinieren, die auch mit sehr niedriger Spannung auskommen. Hilfsweise könnte man auch eine Hilfsbatterie zur Versorgung der aktiven Bauelemente verwenden, während lediglich der Lastteil vom Kondensator gespeist wird. Diese Hilfsbatterie kann wahrscheinlich verhältnismäßig klein ausfallen und hat eine Lebensdauer von ettlichen Lade- und Entladezyklen des Kondensators.

Soweit meine Einschätzung

Gruß
Ralf

»
» Ich würde mir gerne berechnen, wie viel Energie in mAs ein bestimmter
» Kondensator speichern kann, sodass ich den Kondensator praktisch als
» Batterie betrachten kann und mir berechnen wie lange (Zeit) ich z.B. eine
» 5mA LED damit versorgen kann, wenn der Kondensator einmal voll aufgeladen
» wurde. Als Beispiel nehme ich einen 10mF/25V Kondensator. Auch gehört dazu,
» wie lange der Kondensator geladen werden muss (Zeit), bis dieser voll ist.
»
» Kann mir jemand dazu Formeln oder GUT & einfach verständliche
» Seiten/Erklärungen empfehlen?
»
» Schöne Grüße!!!!

Wolfgang Horejsi

E-Mail

12.07.2018,
16:58

@ cmyk61

Wie viel mAs passen in Kondensator & wie lange zum aufladen?

» Servus Wolfgang,
»
» die ganze Aktion - Kondensator als Energiespeicher für LEDs zu verwenden -
» scheitert an einer grundsätzlichen Tatsache: Uc nimmt beim Entladen
» permanent ab.
» Da man aber bei simplen Schaltungen wie LEDs mit Vorwiderstand am Ohmschen
» Gesetz nicht vorbei kommt, empfielt es sich, sich modernerer Technologien
» zu bedienen.

Mein Vorschlag wäre: Eine Art Joule-Thief zu verwenden.
Hier:

https://rimstar.org/science_electronics_projects/joule_thief_powering_clock_ls.htm

findet sich eine Schaltung mit Regelung. Die Ausgangsschaltung müsste wohl noch etwas an die geänderte Last angepasst werden, aber im Prinzip sollte es so ähnlich gehen.