Стенд для исследования АКБ на базе ПЛК

[Кass]

[user]serggio[/user], да пока практически нет саморазряда. Но я не оставлял его на длительный срок. Но думаю, что рано его еще на саморазряд проверять. Нужно закончить формовку пластин. Думаю, что пару КТЦ еще нужно будет сделать.

Вообще я отдельную тему создал по переполюсовке, раз результат положительный. Давай там обсуждать.

https://electrotransport.ru/index.php?topic=47344.new#new

[Кass]

Итак продолжим. Сделал вчера схему измерения тока с шунтом. Есть плюсы и минусы.

Плюсы.
- Нет проблем измерения тока при ВЧ ШИМ регулировании.
- Точность измерения во всем диапазоне токов и температур.

Минусы.
- Потери напряжения, и требуется отдельно реализовывать ШИМом режим CV. Особенно актуально для больших токов.
- Требуется дополнительный канал измерения.

Вот думаю, а не прилепить ли термистор к фету и не сделать ли температурную компенсацию?

[Vova_n]

 [user]Кass[/user],  А разве ваш БП может большие токи давать?  5а это много? 

[Кass]

[user]Vova_n[/user], смотря о каком источнике речь. На старых контроллерах я в качестве источников использую CC/CV с действительным значением тока 18-20 А, а в импульсах они отдают значительно больше. Лабораторные у меня 5-ти амперные, но на складе есть минвеловские блоки различной мощности. Так что не проблема с питанием. Но суть в том, что импульсах по переднему фронту импульса амплитудное значение гораздо больше действительного значения блока питания, и что бы получать их не обрезанными на логах, нужны датчики тока с запасом. К примеру от БП в 2А максимального тока я на логах получал "иголки" до 15А. Эти иголки обеспечиваются сглаживающими конденсаторами на их выходе.

[Vova_n]

[user]Кass[/user], Отлично, что есть силовая база по более 5а , она вам пригодиться если всерьёз займётесь импульсным зарядом.

[Кass]

Так она вроде, эта база у меня очень давно, как бы уже лет 15 то. Но там я в принципе использовал импульсы только на стадии добивки, как собственно в статье про ускоренный импульсный заряд. Там же как бы рассматривается зарядка аккумуляторов с 80% заряда. Поэтому и стоят у меня CC/CV ЗУ и дома и на работе с контроллерами МС5 в паре. Сейчас у меня цель скорее исследовательская, ибо пока особых плюсов от импульсного заряда в основной фазе особо не увидел. Пока и плотность очень низкая, и времени требуется больше, а по результатам независимых тестов, еще и ресурс аккумулятора ниже. Но думаю, что скорее всего это может быть не дообследованным делом. А раз у меня есть много различных ПЛК, для которых обследование довольно плевое дело, то почему бы не помочь всем в этом деле хорошенько разобраться?

Отдельным вопросом рассматриваю импульсный заряд с целью лечения десульфатации. Но это отдельный вопрос, и я не хотел бы его мешать в кучу с просто зарядом. Возможно, что короткие паузы в CC/CV что то и дают, но пока никто не выложил полноценного исследования на эту тему, которые это подтверждают.

В общем датчики тока заказал, завтра во второй половине дня привезут, и вечером их внедрю. Сегодня вечером напишу софт под них. В принципе должна получиться автоматизировання исследовательская лаборатория, которая сама будет тренировать АКБ по заранее оговоренному алгоритму, и выводить хоть в онлайне данные. Так что можете предлагать алгоритмы, а я буда вам их выдавать.

Кстати, если к этому будет массовый интерес, я могу сделать онлайн диспетчеризацию для всех, куда контроллер будет сбрасывать в онлайне все данные, к примеру раз в минуту, и тогда любой может зайти на сайт с мнемосхемой, посмотреть, что происходит сейчас, или порыться в архивах, построить любые графики за любой период. Но это только если это будет интересно народу. Лично я и с локального компа все могу посмотреть.

[UriBas]

.. можете предлагать алгоритмы, а я буда вам их выдавать. ..Кстати, если к этому будет массовый интерес, я могу сделать онлайн диспетчеризацию для всех, куда контроллер будет сбрасывать в онлайне все данные..

Онлайн это конечно круто, но хорошо бы еще скидывать данные в текстовый файл и прикреплять к графикам, это в любом случае всем (кто интересуется) пригодится.  Еще хорошо бы на первой странице выкладывать основные расчеты в формулах - как вычисляете производные и прочие вычисления, чтобы было легко найти и проверить, понять что к чему. 

у меня есть много различных ПЛК, для которых обследование довольно плевое дело.. 

Посмотрим..  Вот мне было бы интересно проверить версию алгоритма похожего на алгоритм БЛ1204.. вернее ее основную ее часть и посмотреть, сравнить с тем что имеется.   
Алгоритм процедуры определение оптимального тока заряда и формирование зарядного импульса  в кратце такой: 

Спойлер

Смысл в том, чтобы через равные, небольшие промежутки времени ступенчато подымать напряжение,при этом мерим ток, затем  вычисляя соотношение напр к току (типа внутр сопр) и сравнивая с предыдущим определять дельту внутреннего сопр.  Если дельта вн сопр идет в плюс и нарастает (внутр сопр увеличивается - что плохо!) - значит прекращаем увеличение напряжения и постепенно снижаем до минимума - до паузы.. затем через определенное время снова повторяем процедуру.   Если дельта вн сопр идет в минус (уменьшается внутр сопр- что хорошо!) то продолжаем ступенчато увеличивать напряжение до тех пор, пока дельта не начнет стабилизироваться.. после этого ступенчато уменьшаем напряжение в импульсе до паузы.   

Ясно, что еще будет куча нюансов, когда дело дойдет до практической реализации.. 

В результате должно получится типа такого..

Спойлер

Конечно, вначале не будет несущих частот в 100кГц и 100Гц.. это не обязательно, поэтому импульсы (должны) будут более правильной формы.   На осциллограмме видно, как щупается" внутреннее сопротивление.  Взять к примеру импульс крайний слева под обозначением V0 (красным цветом - имп напряжения, желтым - ток) видно, что дельта между имп напряжения и тока больше и на этом этапе идет, можно сказать пауза, но не совсем.. а идут микро импульсы, происходит прощупывание вн сопр.. и как только вн сопр увеличивается - это видно по последующим импульсам, то напряжение начинает увеличиваться, а паузы сокращаться..  и так идет постоянно. 

Ступеньки можно сделать под БЛку - так как там используются 100Гц то и минимальная длит импульса (ступеньки) тоже будет равна 5мс (период = 10мс частота =100Гц) а напряжение на ступеньке будет повышаться на 0,01В, главное чтобы программа и МК справлялись с вычислениями.  Надо за 5мс сделать хотя бы 5-10 замеров, вычислить среднее по напряжению и току, затем разделить напр на ток - узнать соотношение (вн сопр) и сравнить с предыдущим.

Если программа и МК не будут справляться, не страшно, можно увеличить минимальную длительность..    В конечном итоге будет формироваться импульс заряда из пачек импульсов в 10мс (или более), длительностью до нескольких секунд, паузы будут формироваться не по скорости спада, а по тому, когда программа нащупает уменьшение внутреннего сопротивления.. также и длительность основного импульса.. будет зависеть - на сколько позволит внутреннее сопротивление ХИТ.

[Кass]

Подумал я хорошо над этой схемой, и не нравится мне одновременное переключение силовое двумя группами реле. Как то привык делать защитные задержки. Посмотрел даташит на феты в контроллеры, нашел там ожидаемые диоды И-С, ток 280А и прикинул, что можно разряжать аккумулятор через этот диод.

Получается вот так:



Как вам?
Добавлено 26 Июн 2017 в 23:44

Онлайн это конечно круто, но хорошо бы еще скидывать данные в текстовый файл и прикреплять к графикам, это в любом случае всем (кто интересуется) пригодится.  Еще хорошо бы на первой странице выкладывать основные расчеты в формулах - как вычисляете производные и прочие вычисления, чтобы было легко найти и проверить, понять что к чему. 

Хорошая идея. Возьмем на вооружение.

Смысл в том, чтобы через равные, небольшие промежутки времени ступенчато подымать напряжение

ШИМом средневыпрямленное иди среднеквадратичное значение, или имеется в виду амплитуда импульса?

[UriBas]

Смысл в том, чтобы через равные, небольшие промежутки времени ступенчато подымать напряжение

ШИМом средневыпрямленное иди среднеквадратичное значение, или имеется в виду амплитуда импульса?

Имеется ввиду ступенчато подымать амплитуду импульса - к примеру подаем первый импульс длительностью 10мс (милли секунд) и напряжением равным НРЦ (напряжением разомкнутой цепи) АКБ (которое мерим перед запуском импульса) + 0,01В.  То есть, если на АКБ было в паузе 12,10В то подаем импульс напряжением 12,11В и длительностью 10мс.  Следующий импульс уже будет напряжением = 12,11+0,01В =12,12В той же длительностью (10мс) и так далее..   

Таким образом, постепенно - ступенчато,  увеличивая напряжение в импульсах (амплитуду импульса) и измеряя ток, а затем вычисляя внутреннее сопротивление (деля напряжение на ток) и сравнивая с предыдущими показаниями вн сопр, мы сможем определить на сколько  изменяется внутреннее сопротивление ХИТ.
Вот получится такая вот картинка

Спойлер

Синий - это напряжение импульса, а красный это ток на шунте .  Напряжение увеличивается с заданным значением (0,01В), но ток может меняться от импульса к импульсу..  и как только ток начнет стабилизироваться, т.е. перестает расти  (пытался показать на совмещенном графике напр и тока), напряжение нужно опять, ступенчато уменьшать..  таким образом ХИТ (химический источник тока) будет всегда получать столько тока, сколько он может переварить".. (взять) -  не больше и не меньше. 

Если говорить о значении фиксированной ступеньки напряжения (0,01В), то видимо надо  исходить из минимального разрешения АЦП, возможности МК.  Это значение может быть больше или меньше, в дальнейшем будет видно..   ну и как это будет влиять на точность и на скорость и точность отработки реакции ХИТ.   Если к примеру у МК (программы) будет запас скорости, то будет успевать реагировать на изменение вн. сопр ХИТ и все будет плавненько и точно, если нет - будет все прыгать и дергаться..  тогда и нужно будет подстраиваться.

[Кass]

[user]UriBas[/user], если учесть, что АКБ заряжается током, а напряжение является производной от тока, то как просчитывать какое будет напряжение на следующем импульсе по факту? Обычно это делается регуляторами по сигналу обратной связи. Но за 10 мс ни какой регулятор не успеет поймать установленное ему значение. Можно просто поднимать на какую то дельту, а там какое значение будет по факту, будет зависеть от состояния АКБ.

У вас на картинке какая длительность импульсов? Обычно современные ЗУ амплитуду НЧ импульсов обеспечивает скважностью ВЧ импульсов. Это так называемое ШИМ регулирование.

Разрешение АЦП в МК, который сейчас использую 14 бит, но на 10 мс не отреагирует ни один АЦП в МК. Поэтому на логах и не видны импульсы ВЧ ШИМ.

[ИС-Х]

... использую 14 бит, но на 10 мс не отреагирует ни один АЦП в МК.

Ну, ерунду-то не говорите. На ПИКах, что я пользую, цикл среза 10-битного АЦП длится 10 мксек плюс выдержка УВХ 10 мксек. Лишние 4 бита не сильно затянут время - еще 4-5 мксек.

[Кass]

[user]ИС-Х[/user], если вы никак не претендуете на точность, и не собираетесь делать измерительный контроллер и получать метрологический сертификат, вы конечно можете использовать низкоразрядные параллельные АЦП, но для средств измерения они не годятся. Там используются последовательные, а в последовательных нужно учитывать, что апертурная погрешность должна быть меньше шага квантования. Вы это учитываете? Или вам все равно, какие значения вы получаете. Далее, в автоматизации само значение ничего не стоит. Каждому значению должна соответствовать временная рамка. Сам АЦП временные рамки не выдает. Их формирует контроллер, через организацию циклов. Снимать значение АЦП между двумя этими событиями не имеет никакого смысла. Дорога ложка к обеду. Без этого не будут работать регуляторы, ибо и в интегральной и дифференциальной составляющей условия dt у вас будут нарушены.

[UriBas]

[user]UriBas[/user], если учесть, что АКБ заряжается током, а напряжение является производной от тока, то как просчитывать какое будет напряжение на следующем импульсе по факту?

Это если по классике..  т.е. заряд постоянным током.  Тут все по другому - постоянно меняется напряжение и соответственно ток.   В BL1204 используется совсем другой принцип - напряжение регулируется обратной связью - через оптрон и через микросхему ТОП249  (управляющая микросхема  обратноходового преобразователя ).

обычно это делается регуляторами по сигналу обратной связи. Но за 10 мс ни какой регулятор не успеет поймать установленное ему значение.

Видимо только обратноходовый преобразователь в состоянии отрабатывать микросекундные импульсы по обратной связи... и Ваш лабораторный блок питания (конечно) на это не способен.   Облом.. но можно конечно (и нужно) пойти другим путем..

..Можно просто поднимать на какую то дельту, а там какое значение будет по факту, будет зависеть от состояния АКБ.   У вас на картинке какая длительность импульсов? Обычно современные ЗУ амплитуду НЧ импульсов обеспечивает скважностью ВЧ импульсов. Это так называемое ШИМ регулирование. 

Да, придется ключом - мосфетом ШИМить напряжение в импульсе и таким образом увеличивать (ступенчато) по среднему ..

Разрешение АЦП в МК, который сейчас использую 14 бит, но на 10 мс не отреагирует ни один АЦП в МК. Поэтому на логах и не видны импульсы ВЧ ШИМ.

Если не ошибаюсь,  на Атмелевских МК типа  ATtiny  или ATMega можно без потери 10 бит разрешения сделать выборку в 15кГц - т.е.  это 1 срез или считывание АЦП менее чем за 0,1мс (0,1миллисекунд).  Значит за 10мс можно сделать 100 замеров АЦП.    В БЛ1204 вообще ухищраются ПРОГРАММНО! сделать 100Гц синусоидальные импульсы через обратную связь, причем еще их регулируют ступеньками по напряжению и все это меряют, вычисляют, + осуществляют коррекцию мощности по второму оптрону + формируют модулирующие импульсы и прочее..   Кстати там стоит ATtiny 460 (если не ошибаюсь) у которого  10бит АЦП и  всего 4кб памяти..      На Вашем модуле стоит кажется PIC18.. так он покруче во всех отношениях.. должно все получится!

Да, извиняюсь забыл ответить - на картинке длит импульсов = 5мс коэф заполнения =50% итого 100Гц частота.

[Кass]

[user]ИС-Х[/user], почитал рекомендации по работе с АЦП в микроконтроллерах PIC.

http://www.yandex.ru/clck/jsredir?from=www.yandex.ru%3Byandsearch%3Bweb%3B%3B&text=&etext=1464.CSzsmiRrxWup-3TWi63THOYUClqz1BhiN-_SOKwH1DyP0qz6OT36qrfNiPVTgoWajmV2SW-GKN4XDhgwu4o4_VsFkDOVQ1hJGWwdMugQIYs.7405750fae59e8f757dc9377dc69ce903c5d4801&uuid=&state=PEtFfuTeVD5kpHnK9lio9T6U0-imFY5IshtIYWJN7W-V64A9Yd8Kv-PJgis4UdqY898U4_M9m956tHrW-K-B6Sjv1A9XA-GLHkdvgJY7ihU,&&cst=AiuY0DBWFJ5fN_r-AEszk80obOOCznSPB8JIEghhafYmGjapjqDrnjRzslg5mXuz3B-Ud09MDzHg-Pp3S9sQY6L-AqtYNFs7MlRpvJ04jeqSvaWQ_dJ1IeMPXvQmQ2JLEJEDUtVP-ITm7NbolvZ3AEjBMFJQEfsdikiszdlS9USdcSOIYrwSEZqI8GeWKSZQGMCHNQYxzPxwZDX5QOoGwlQDGtAfOrKEQSDUmaR48fQTfhRuHMHTI-Uu5ifZX8MVoVabM2eDADxLlr4VcxQU-tU7Bd7maQae9L_x6Sc80-Uo2fTOr-3LQiCW5GbDho1s4R2fQ75Z5soytTnEWJgfHQjoJ0hdAv44fewakKpII86X96XUcOrFll2mkkkhQevx99IRKVm39GMMXTQlFmPbQNzbmLWy8PG_m_aGkrerUJknRyXb932CezlRwbMXchdL8RwVqAOz2O5vdvvNY1Broio10Monmk3LynXT5R9iFRpS0Cf5GkBrtZB3nFfNnWToLX-qIGWFNiF7KKtLLEd2XEjUTa6mpW1pfEpFoIu2G195bzJEO-wthG7bC_Vx4DUqls48g2jLhZ3NwSnrbZ6p0w,,&data=UlNrNmk5WktYejR0eWJFYk1Ldmtxci1TTWVlVndIWGZndFRHc3NyemdNTEp1RUdpQXBrcTlRbFo1cFdFNGJxcmRHNDBLaFRVSnVZOGdyM0h2TE9BVVpqcmh6RktFU1lZZDFpb1R0YnlaRy16dWdhR2ZoM0FxWTEtbHBubENpUkUyY1p5VHFxdVV2NCw,&sign=941cb9a59bb7d2f810731939cb4eff64&keyno=0&b64e=2&ref=orjY4mGPRjlSKyJlbRuxUiMagqD7IEChNIhECNn1bzpxhszZ-vuN_aBCSaeKKeELNHJA2VOCMOPx8KMZunmIPDLj8kJ5e9eLOBO-3VNtlkjcBi2Hf1dF3DfiqGEhtLuNv4bTi5fdfRw_9Jd7fzsLA0a_OqQOdXfbTC1rSQvtQmZdNXHJAxUgECBf-S9XxjlJ5ZXQusopa_vQ_57IJB1eXuns4WKP7iiXFUVE0IeeA04iwT3_P5Zff84tRbkzlda1kBXxEjwyZbGhN-v5-pndAzD2KcVQDoTWLiLKvrywh9Y,&l10n=ru&cts=1498549810453&mc=4.89798707924248

Смотрите пример 3 на стр. 4. Максимальная частота выборок 38.5 кГц при 8 битном квантовании. В моем же случае речь идет о 14 битах, что требует в 128 раз большего времени, что означает для того же примера максимальную частоту выборки в 30 Гц, или 33.3 мс. Если вы привяжете это еще к ближайшему целому времени цикла, то получите 50 мс, что собственно я и использую.

[UriBas]

[user]Кass[/user], 38,5кГц / 128 = 300,1Гц..  значит 300Гц частота выборки или 3мс 1 выборка.  Правильно?
Но ради скорости можно и понизить до 12 бит разрешения или даже до 10 бит..  (смотря что будет лучше) ?

[Кass]

[user]UriBas[/user], если учесть, что АКБ заряжается током, а напряжение является производной от тока, то как просчитывать какое будет напряжение на следующем импульсе по факту?

Это если по классике..  т.е. заряд постоянным током.  Тут все по другому - постоянно меняется напряжение и соответственно ток.   В BL1204 используется совсем другой принцип - напряжение регулируется обратной связью - через оптрон и через микросхему ТОП249  (управляющая микросхема  обратноходового преобразователя ).

обычно это делается регуляторами по сигналу обратной связи. Но за 10 мс ни какой регулятор не успеет поймать установленное ему значение.

Видимо только обратноходовый преобразователь в состоянии отрабатывать микросекундные импульсы по обратной связи... и Ваш лабораторный блок питания (конечно) на это не способен.   Облом.. но можно конечно (и нужно) пойти другим путем..

..Можно просто поднимать на какую то дельту, а там какое значение будет по факту, будет зависеть от состояния АКБ.   У вас на картинке какая длительность импульсов? Обычно современные ЗУ амплитуду НЧ импульсов обеспечивает скважностью ВЧ импульсов. Это так называемое ШИМ регулирование. 

Да, придется ключом - мосфетом ШИМить напряжение в импульсе и таким образом увеличивать (ступенчато) по среднему ..

Если посмотреть в даташит на ТОП249, то можно увидеть, что по входу у нее стоит цепь 6.8 Ом и 47 мкФ, которая убивает все ВЧ импульсы. Вот пример БП на ТОП249: http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=501 и тут эта же цепь. Ну не успеет она реагировать на импульсы в 10 мкс через такую цепь на входе.

Разрешение АЦП в МК, который сейчас использую 14 бит, но на 10 мс не отреагирует ни один АЦП в МК. Поэтому на логах и не видны импульсы ВЧ ШИМ.

Если не ошибаюсь,  на Атмелевских МК типа  ATtiny  или ATMega можно без потери 10 бит разрешения сделать выборку в 15кГц - т.е.  это 1 срез или считывание АЦП менее чем за 0,1мс (0,1миллисекунд).  Значит за 10мс можно сделать 100 замеров АЦП.    В БЛ1204 вообще ухищраются ПРОГРАММНО! сделать 100Гц синусоидальные импульсы через обратную связь, причем еще их регулируют ступеньками по напряжению и все это меряют, вычисляют, + осуществляют коррекцию мощности по второму оптрону + формируют модулирующие импульсы и прочее..   Кстати там стоит ATtiny 460 (если не ошибаюсь) у которого  10бит АЦП и  всего 4кб памяти..      На Вашем модуле стоит кажется PIC18.. так он покруче во всех отношениях.. должно все получится!

На 10 бит АЦП гораздо выше скорость, но если повышать скорость, то падает точность и качество регулирования. В том модуле, что я сейчас использую стоит не PIC, а C8051F125 (TQFP-64). Пикушки конечно в разы дешевле, но с метрологией трудности. И дело не в крутости, а сугубо в самом процессе измерения в АЦП с заданной точностью, что бы прибор можно было назвать измерительным.

Да, извиняюсь забыл ответить - на картинке длит импульсов = 5мс коэф заполнения =50% итого 100Гц частота.

Ну 100 Гц не 100 кГц, но нужно понимать, все же нам интересна амплитуда импульсов, или среднеквадартичное значение. Мне думается, что все же амплитуда таких коротких импульсов не важна для аккумулятора. Думаю, что и БЛ не парится над амплитудой импульсов, а их амплитуда растет по мере заряда аккумулятора как производная функция. К примеру если вы возьмете импульсный источник, который стабилизирует среднеквадратичное (или средневыпрямленное) значение тока, то по мере заряда аккумулятора амплитуда каждого импульса будет увеличиваться. Думаю, что именно это вы и видите на осциллограмме.

[Кass]

[user]Кass[/user], 38,5кГц / 128 = 300,1Гц..  значит 300Гц частота выборки или 3мс 1 выборка.  Правильно?
Но ради скорости можно и понизить до 12 бит разрешения или даже до 10 бит..  (смотря что будет лучше) ?

Да, я ошибся, но это МАКСИМАЛЬНАЯ частота. Для повышения точности ее нужно еще понижать. Именно поэтому в промышленных контроллерах понижают скорость выборки, что бы получить метрологический сертификат. К примеру, если мы хотим анализировать диапазон тока в 200 А (±100А), то для 14 бит 1 дискрет это 12.2 мА, а для 10 бит это уже 195,3 мА, что уже ни в какие ворота. Даже если я понижу порог до 60 А (±30А), то дискретность значений будет 3,6 мА для 14 бит, и 59 мА для 10 бит. И это только дискретность, а погрешность будет больше, 2-4 дискрета. И теперь давайте прикинем, пойдет ли нам АЦП в 10 бит?

У меня в старых контроллерах стоят МК с 10 бит, и там измерять ток уже проблема, ибо если ставить ток с 3 знаками после запятой, то показания постоянно скачут. Анализировать гораздо сложнее. Есть у меня контроллеры с АЦП в 16 бит, но там АРМ и для таких целей это из пушки по воробьям.

[ИС-Х]

[user]ИС-Х[/user], почитал рекомендации по работе с АЦП в микроконтроллерах PIC.

Ваша ссылка битая.