1. Какво е "импулсни" батерийни блокове и как те се различават от всички останали?
2. "Импулси" - добро или зло? На какво влиаят при изпаряването и на какво не?
3. Какво е RMS и AVG в някои съвременни батериини блокове ? И в какъв режим е по-добре?
4. Защо "Овала" гори и какво той всъщност прави? И от къде тръгва легендата?
5. "Импулси" и генезиса - дали те са приятели?
6. Какво е необходим инструмент за правилно измерване на напрежението на изхода на "Импулсния" батериен блок и защо?
Впечатляващ списък, нали?
Бих могъл да опитам дълго и упорито с пръсти да обясня разликата между "импулсния" батериен блок от "нормалния", но нека да разгледаме тези две снимки:
И на тези снимки, както вече са разбрали са осцилограми. Те бяха взети от резултатите от две различни батерийни блока при натоварване. Е, това беше съвсем ясно по вертикалната ос имаме напрежение, на хоризонталната - времето. Какво е това? Картината показва поведението на напрежение с течение на времето.
Ние извадим картите както се казва: първата осцилограма - това е нашият добър стар ProVari V2, даващ, или по-скоро се опитва да даде при натоварване напрежение 5.5V. Вторият - популярна батериен блок Zmax, който в момента работи на две батерии АА, и се опитва да даде при натоварване в режим AVG - 3.5V. Но нека да забравим за цифрите и обърнем внимание на формата на графиката.
За първата графика не може да се каже по принцип нищо. Напрежението DC е почти права линия (неговите незначителни промени не са от значение и отчасти се дължат на шум). По всяко време, Проварито дава на повърхността 5.18Volt.
Втората графика е много по-интересна. Виждаме, че напрежението се прилага в правоъгълни импулси с честота 33 херца (т.е. 33 пъти в секунда), както и някои от време е вече 7.04V, а в останалата част от времето е на нула. Дори няма никакви междинни стойности - или седем волта или нищо. Странно нали? А къде са тези 3.5V, което той трябва да дава?
И как такъв вариволт нещо изобщо регулира - 7.04V, защото е много подобен на напрежението, която получава от двете батерии (те при натоварване дават 7В)?
В действителност, това не е толкова страшно, и така или иначе това напрежение батерия може да адаптира. Да, в действителност той винаги дава максимално напрежение или изобщо не давана, но работата е в съотношението на времето в което той дава напрежение и когато не дава. В отношенията между тези много правоъгълни пикове на графиката и пространствата между тях. За да илюстрираме тези думи, нека се опитаме да се повиши напрежението и да погледнем още веднъж осцилограмата:
Тук ние сме принудили Zmax да дава при натоварване 5V в режим на AVG. За режимите ще говорим по късно, но за сега можем да видим, че самите импулси са по-дълги и интервалите между тях намаляват. В действителност, нищо не се промени. Нищо, напрежението е все същото.
По този начин "импулсния" батериен блок променя изходното напрежение това не е наистина промяна на напрежението. Всичко, което той прави е да променя така нареченото "запълване" или "коефициент на запълване" , което означава, че съотношението между дължината на импулс с максимално напрежение и общата продължителност на един цикъл.
Е, защо в този случай изпарителите по различно изпаряват аз не мисля, че е необходимо да обяснявам. Но все пак за да се убедите в това, представете си, че трябва да се запълни една вана за известно време. Можете да регулирате налягането на водата и напълнете ваната с необходимата скорост, така да се каже, с "постоянен поток" или отвъртите крана за няколко секунди, за да завворите крана и след това напълно го отворите и така, докато ваната не се напълни. Средният темп на напълване на ваната от вас в действителност е това което правим. Същото е и с батерийните блокове захранващи изпарителната намотка.
Надявам се сега разбрахте каква е разликата между "импулсни" батерийни блокове и постоянни такива. Импулсните не регулират напрежението а съотношението "има напрежение" - "няма напрежение". Това те правят много пъти в секунда което позволява изпарителя да получава необходимата му енергия според коефициента на запълване.
Сега дайте да разберем кое е по добре импулсно или постоянно напрежение към изпарителя. Отговорът е много прост - за инертен обект като изпарителя няма никакво значение дали напрежението е импулсно или постоянно. Сам по себе си изпарителя е достатъчно добър "интегратор" за да превърне импулсите в непрекъснат поток от топлина. Той просто не е в състояние на реагира на толкова бързите промени на напрежението, защото е много инертен. Има потребители които казват, че има разлика във вкуса при двата вида захранване, това ме връща на много и отдавна дъвканата тема за кабелите с които тонколоните се закачат към усилвателите - как с някои видове кабели звука се променял.
На практика разлика има само в един случай - при работа с изпарители тип "Генезис". Но за това по късно ...
Но да продължим нататък и да раберем по какъв начин се получава "средното" напрежение при импулсните батерийни блокове.
Би трябвало да е просто: Ако искаме да запълним вана за същото време, в което да се напълни с постоянен поток от полуотворената чешма, половината от времето, крана трябва да се отвори напълно, а другата половина - напълно затворен, а средният поток на водата като средно аритметично. Логично звучи, нали? И на практика става, ако се проверява. Но със напрежението този фокус не минава.
Защо не минава? Трябва да се помни, една проста формула - W = U ^ 2 / R, че мощност се изчислява по квадрата на напрежението, разделено на съпротивлението. По този начин, зависимостта на мощността от не е линейно а квадратно. И затова да се изчисли средното напрежение не средноаритметичната или проста интеграция ни трябва, а средно квадратична, която се изчислява малко по-различно (Няма да давам тук формулите, за какво ни са?). В електротехниката, такова напрежение отдавна е известно, то се нарича "RMS" и още "по-ефективно", "ефективно" или "топлинен еквивалент".
Трябва да се разбере, че това не е физична, а статистична величина и, както казахме, "импулсния" батериен блок в реалността токова напрежение не произвежда, той произвежда само два вида - няма и максимално. А средно квадратичното ефективно напрежение е резултат от математическа операция над същите тези импулси, която показва как те съответстват на постоянно напрежение в смисъл - разпределени върху товара. Това е и самия "реален волт", която осигурява импулсния батериен блок. Ако нашата батерия произвежда импулси, напрежението RMS е равна на, да речем - 4.5V, мощността генерирана от нагревателя ще бъде точно същата като мощността освободен от същия нагревател за "постоянна" батерия със същото 4.5V напрежение , но истински постоянно. В този случай, терминът "топлинна еквивалент" много добре подхожда.
Но за да изчислят средните импулси на напрежението могат да бъдат различни начини, както знаете. В някои случаи е по-подходящо изчисления да са обикновени - "средни", в резултат на проста интеграция. И например, един осцилоскоп, когато види "импулси", може да ги сметне като средни, но RMS ( средно квадратичното) напрежението, в много случаи ще се различава значително. Нека ви покажа:
Отново на осцилограмата, но този път не гледам на графиката а на числата в долния ляв ъгъл. Тук сме подали на осцилоскопа "импулси", и сме го помоли да изчисли средното и средноквадратичното напрежение. Той изчислява и показва: V = 3.852v - това е средното и Vk = 5.16v - това е средноквадратичното. Както можете да видите, те са много различни, въпреки че импулсите са едни и същи. Кои от тях ще бъде "реални", "истински" и онези, от които можем да направим старт?
Отговор: Ако искаме да се изчисли мощността (напрежението на батерията не ни е необходимо да се знае в действителност), е необходимо да тръгнем от средноквадратичната стойност. Ако се опитаме да използваме средната стойност, вместо мощността ще получим глупост, или по-скоро, ще получите стойност, която почти сигурно ще бъде много по-малко от действително отсаваната на товара. Ясно ли е? За да обобщим: за да се изчисли мощността както при товар под променливо напрежение трябва да ползваме средноквадратичната стойност (EMS).
Сега финала: на сцената излизат режимите RMS и AVG (известен още като Mean в някои Батерийни блокове). Какво е това? Това е много просто - това е нашата познати средноквадратична (RMS) и средна (AVG) стойност на "променливото" (импулсното) напрежение. Ние току-що разбрах, че за изчисляване на мощността ще пасне само средноквадратичната (RMS), а използването за средната (AVG) стойност ще доведе до силно подценяване на реалното състояние на резултатите от изчисленията.
В действителност, видове RMS и AVG - не са дори режими, и двата случая преубразователя на батерията работи по същия начин, един и същ алгоритъм и физически принцип. Неговите физични и електрически параметри също не се сменят. Това е нещо като две различни скали по които той е градуиран. В AVG контролера на батерията се опитва да избере работен цикъл, че на изхода средната стойност на напрежението да съответства на това което потребителя е избрал от менюто, а в RMS режим той избира режима на работа, така че избраната стойност от потребителя да е в съответствие с ефективната стойност на изходното напрежение . Грубо казано, разликата е, от това кой вид цифри е избрал разработчика на батерийния блок от осцилограмата когато го е създавал. Това е единствената разлика.
Е ясно е че "истинската", "ефективната", в смисъл на изчисляване на подходящо напрежение в такава батерия ще я давам в режим на RMS. В една и съща стойност AVG значението на средноквадратичната стойност в повечето случаи значително превишава избраното от потребителя напрежение.
Ето пример с реално измерени стойностти:
С една батерия тип 18650
На RMS:
3w- 2.76v, 1.1a, 2.5ohm-а= 3.04w
6w- 3.94v, 1.57a, 2.5ohm-а= 6.20w
9w- 4.80v, 1.92a, 2.5ohm-а= 9.21w
12w- 5.46v, 2.18a, 2.5ohm-а= 11.92w
15w- 6.07v, 2.42a, 2.5ohm-а= 14.73w
На AVG (Mean):
3w- 3.38v, 1.35a, 2.5ohm-а= 4.56w
6w- 4.29v, 1.71a, 2.5ohm-а= 7.36w
9w- 5.12v, 2.04a, 2.5ohm-а= 10.48w
12w- 5.87v, 2.34a, 2.5ohm-а= 13.78w
15w- 6.21v, 2.48a, 2.5ohm-а= 15.42w
Почти еднакви са стойностите на AV и RMS със 18650. Малко по различни стават нещата със две последователни батерии.
С 2x18350
На Rms:
3w- 2.82v, 1.12a, 2.5ohm-a= 3.18w
6w- 3.97v, 1.58a, 2.5ohm-a= 6.3w
9w- 4.84v, 1.93a, 2.5ohm-a= 9.37w
12w- 5.52v, 2.20a, 2.5ohm-a= 12.18w
15w- 6.22v, 2.48a, 2.5ohm-a= 15.47w
На AVG (Mean):
3w- 4.13v, 1.65a, 2.5ohms-а= 6.82w
6w- 4.63v, 1.85a, 2.5ohm-а= 8.57w
9w- 5.45v, 2.18a, 2.5ohm-а= 11.88w
12w- 6.10v, 2.44a, 2.5ohm-а= 14.88w
15w- 7.05v, 2.82a, 2.5ohm-а= 19.88w
Сега предполагам разбирате разликите които се появяват с увеличаване на стойностите.
Да погледнем и осцилограмите:
Какво виждаме? Ние виждаме в долния ляв ъгъл на средно напрежение V успя да даде почти същото както "нареди" потребителя, тоест 3.85V. Но RMS Vk ни казва, че в действителност, ефективното напрежение се получава 5.16V . Това означава, че по нагревателната намотка имаме толкова много мощност, сякаш от Проварито сме изберали 5.2V, а не 4.0V. И по усещане ? И усещането, които имаме в нас възниква легендата, че изпарителя "гори". На практика той не гори просто изходната мощност е по голяма от очакваната от вас настройвайки 4.0V за вашия товар.
Това е всичко. Просто неправилен мащаб. Слагате 4.0 а има 5.16 волта. Мислите ли, че батерийния мод е буклук?. Но не забравяйте, че зависимостта на напрежението от мощността е средноквадратно, и да речем, един товар от 2 ома при настроени 8 вата (4.0V) се превръщат в 13.3 Watt (5.16V) - това е 1,66 пъти по-голяма, с повече от един път и половина пъти по-висока мощност от очакваното. Това е цялата легенда на "вълшебните импулси", че "Овал-а гори", което е RMS за начинаещи така и за опитните AVG , че "импулсите горят" и т.н.
И обяснението е просто - повечето от старите "импулсни батерии" батерии се мащабираха в AVG, което не е правилно и даваха на товара повече енергия отколкото е нагласил потребителя и отколкото е очаквал разбира се. Защо така са предприели разработчиците можем само да гадаем, но ще се опитаме по надолу да им разберем логиката .
В режима RMS нищо подобно не се случва и заложени в менюто 4.0V не се различават от същите 4.0V на "постоянното" Провари. На товара мощността ще бъде точно същата която очакваме от формулата W = U ^ 2 / R, и съответно, никакъв екстремизъм, "горят", "твърдост" и други неща не се получават. Ако искате да "изгори" и "втвърди" - просто трябва да вдигнеш напрежението и край.
Така че Овал-а и подобни на него "импулсници" не "горят" и не "втвърдяват", както си мислите - те просто дават завишена поради неправилно калибриране мощност. И самите импулси тук като цяло, нямат нищо общо.
Какво друго ви заплашва когато използвате AVG вместо RMS за калибриране на батерийните модове? Е нищо освен факта, че можете да получите на изхода нещо слабо поддаващо се на изчисление и различно от очакваното, което съкращава диапазона на регуриране. Мислите ли, че в осмия Овал или да речем Vmax-а, можете да регулирате напрежение от 3 до 6 волта? Глупости! В действителност, "истински", ефективното напрежение се регулира в тях от около 4.6V до 6 V, точните цифри зависят от заряда на батерията. Можете ли да си представите как реалността е стесниla обхвата на регулиране? Не е от "слабo" на "много силнo" и от "силнo" до "много силенo" Тук между другото e и втория корен на легендата, че "Oвал-a гори."
И още нещо за разликата между RMS и AVG, между средноквадратичната и средната стойности на променливото (импулсното) напрежение: В нашия случай, когато ние се занимаваме с правоъгълни импулси, колкото по-близо е коефициента на запълването клони към единица, толкова по-малко става самата разлика. И когато коефициента на запълването е равен на едно , напрежението става от променливо (импулсно) разликата изчезва напълно.
Какво означава това на практика? Ще се опитаме да илюстрирам на снимката, които са все същите осцилограми:
Какво е това? Е тук караме батериен блок (ББ) в режим на AVG да захранва товара. Промяняме настройката - в първа картина ние го караме да даде 3 волта, на втората - 4 волта, на третата - 4,5 волта, на последната - 5,5 волта. Въпреки това цифрите не са важни, важно е това, което ние искаме от него, всеки път все повече и повече и той следва нашите искания, ще увеличава коефициента на запълване, който в последния кадър е равен на единица. Което само по себе си предполага, че ние сме достигнали нашата граница и е изчерпана възможността за регулиране на изходния параметър. Сега да обърнем внимание на параметрите V и Vk в долния ляв ъгъл на всяка осцилограма.
Виждаш ли, че като коефициента на запълване се увеличава и разликата между тези две стойности, т.е. между AVG и RMS напрежения, които в края на краищата стават равни в момента когато напрежението в изхода можем да наречем постоянно.
Накратко, на всеки наш мод, настроен да показва в AVG (mean) вместо RMS, най-голямата "неправилност" по подавана мощност ще бъде именно на минимални настройки. Амиии, при три волта. А по мярката на приближаване към шестте волта, което обикновено е предел на регулировка в нашите устройства, тази разлика все повече намалява и намалява. В някои случаи, тя успява да се снижи към нула еще преди достигане на 6 волта, в някои случаи - не, но общата тенденция е такава. Грубо казано, на шест волта всички котки са еднакво сиви, а на три (волта) имаме две големи разлики, както се казва".
Тук, между другото изплува и ново съображение. Това, което току що видяхме е че разликата между RMS и AVG може да се променя като коефициента на запълване. Но това не е всичко. В действителност, едно AVG средно напрежение не отговаря на нито една RMS стойност, както би могло до сега да се види. В действителност, при едно и също AVG средното значение на RMS може да бъде различно и в този случай ще зависи от (внимание) напрежението на батерията!! Няма да ви покажа това на графики понеже нямам такива измервания, но повярвайте ми, това е така. И какво следва от това, ще попитате вие? Ще видим след малко.
Както сме научили, към изходната мощност има значение именно RMS, а и средната AVG, като цяло няма. Така че ние ще считаме, че RMS - това е мощността, поне дотогава докато не сменим изпарителя. И какво се получава? Получава се, че при една и съща стойност на AVG мощността може да не просто да е различна от разчетената а въобще различна и колебаеща се от състоянието на батерията (в определени граници). Насроили сте се Овал-а на 4V, в началото мощността е една, след това със спадането на батерията мощността става съвсем друга. Освен това, в процеса на самото активиране имаме известен спад на напрежението и ако работите в RMS режим на преобразувателя той е в състояние да компенсира тази разлика чрез промяна на коефициента на запълване. В изхода в режим AVG преобразователя ще се опита да компенсира именно в AVG, но реалната мощност ще продължи да плува.
Сега да поговорим за импулсните блокове и изпарителите тип Генезис:
Като цяло Генезиса е един нормален изпарител в който се ползва нхром за нагревател, който е един чудесен интегратор на мощността и всички правила за постоянното и право напрежение важат за него ... ако не беше едно "но" . В генезисите често се ползват да обилно подаване на течност финна мрежа (mesh), която също е проводник - въпреки оксидацията, слоя от сажди и самата течност която няма диелектрични свойства. Въпреки всичко това намотка върху проводима мрежа си е опасно съчетание. Тук нестабилната изолация поражда проблеми увеличени от факта, че при импулсните батерийни блокове моментната стойност на напрежението е висока особенно при двубатерийните модове - 7V. Това при пълен или частичен пробив поражда късо на кратки импулси по време на дръпката. Изключително стресова ситуация за електрониката, ако е постоянно късото, схемата го засича и стаботва защита, но тук стават микро пробиви които не ги хваща електрониката и трябва да се разчита само на надежните и преоразмерени компонети.
Малко и за начините за измерване:
Да се мери RMS със обикновен мултицет е трудна и направо невъзможна задача. Всички не специализирани мултицети са настроени за измерване на синусови напрежения не за правоъгълни. Оттам идва и сериозната грешка която възниква при това мерене. Може да се изчисли някакъв коригиращ коефициент, но това е сложна математическа задача и напълно ненужна. Ако не се разполага с осцилоскоп, поне трябва да имаме уред с режим TRUE RMS за да можем да разчитаме до голяма степен на показанията му. Това са по скъпите уреди, на които в описанието задължително трябва да е указано това - тоест това, че уреда е скъп не ни гарантира наличието на режим True RMS.
Между другото, тук може малко да се порасъждава защо първите батерийни блокове са направени да работят само в режим AVG. Някой може да предположи, че техните създатели не са били запознати с основите на електротехниката, но едва ли ! Китайците не са никак глупави както по някога ви се струва или те правят да изглежда така, освен това са и не по малко образовани от нас. По скоро си мисля, че това е направено с цел ако някой "бистър" ум се закачи по познатия му начих към изхода на мод-а с обикновен мултицет в описанието на който липсва вълшебната дума " True RMS".
Това което той ще види на мултицета си максимално ще се доближава до това което е настроил на дисплея на батерийния блок. Както се казва в този момент човека вярва на очите си. Чист меркетингов трик според мен, и още повече, че така се разда легендата, че еди кой си ББ "гори". Пледполагам, че един производител е направил така а останалите са копирали цялата схема - китайците това много го обичат. Когато по късно в играта са се намесили и потребители - специалисти не вярващи по принцип на нищо което са прочели или чули, въоръжени с осцилографи и сериозни уреди. Производителите в този момент явно са решили да въведат нормалния и по истински начин за регулиране RMS , като са оставили и стария начин AVG за изглаждане на прехода и промивка на умовете. Това е просто една теория за това което се е случило.
По материали от руския форум