avatar_Паяка

Универсальный модуль разрядной моргалки для Ардуино и не только

Автор Паяка, 17 Сен. 2018 в 15:11

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

Паяка

[user]serggio[/user], что не лишает смысла разрабатывать свои варианты.

Коллеги не раз просили простых аналоговых решений для моргалок и качелей, пояснений по работе ОУ, ШИМ-контроллеров, драйверов ключей. Думаю, на форуме электротранспорта этой информации есть место.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

serggio

Цитата: Паяка от 22 Сен. 2018 в 17:57Думаю, на форуме электротранспорта этой информации есть место.
Вполне есть.
Вопрос лишь в целесообразности.

elektrik897

Цитата: serggio от 22 Сен. 2018 в 17:40и пр.
Вольтметры не плохи. Хотя на фото оба китайца. По крайне мере оба друг другу не противоречат. Ну, за исключением в четвертом знаке после запятой. Как говорится: "с пивом потянет" :exactly:
Спойлер

Эволюция: Вымпел-55, Вымпел-57, Кулон-912, Вымпел-55, ТОР4, 2хТОР5, BL1204, TOP7, Бережок-V1.
Начало краш-теста.Таблица с результатами краш-теста.Архив журнала КТЦ с логами.

Паяка

#57
Вариант для программной реализации функций.

Напрямую !PWM к выходу МК не подключайте, при логической 0 получится ненормированный ток. В ближайшее время дорисую схему и напишу скетч.

При 20 амперах на каждом из IRF3205 будет выделяться 3.2 Вт, понадобятся радиаторы. При 10А тепловыделение будет в 4 раза ниже, но теплоотвод всё же крайне желателен. Подложка транзистора соединена со стоком, не забываем, и применяем изолирующие теплопроводящие прокладки.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка


Требует меньше компонентов, и является неинвертирующим, т.е. не имеет неприятного свойства фальшстарта при запуске МК, которого можно избежать, загрузив единицу в защёлку порта прежде перевода ноги на выход.

Но здесь от потенциала затвора отнимается не только напряжение насыщения транзистора, но и падение на диоде, что может повлиять на сопротивление открытого канала.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка

#59
5-вольтовый стабилизатор всё же добавим, ведь не у всех Ардуино он есть. И исправим питание U1.

Подстроечного резистора в этой версии нет, вся калибровка будет программной, (и записываться в EEPROМ).

Получается мало греющаяся плата, управляемая Ардуино и регулирующая интегральный ток с АКБ во внешнюю нагрузку в виде лампочки, спирали или транзисторного стабилизатора тока на радиаторе, (что, как ни странно, гораздо дешевле, чем просто мощный резистор). Стабилизатор тока может обойтись и без силовой ШИМ, получится классическая электронная нагрузка. Такой вариант тоже рассмотрим, но он менее универсален.

Модуль имеет функции защиты от перенапряжения, статики, переполюсовки и искрения, питания своего и Ардуино от разряжаемой АКБ, датчика тока, повышения разрешающей способности по напряжению в 3 раза, адекватного драйвера мосфета для ШИМ. Благодаря накопительным конденсаторам, избегаем жёстких импульсов с крутыми фронтами через провода и клеммы АКБ, генерирующих помехи и заставляющих повышать требования к контакту клемм.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка

Простейшая электронная нагрузка состоит из PNP-транзистора и трёхвыводного стабилизатора.

LM317 поддерживает падение напряжения на R3, равное 1.25В. При 10 амперах на этом резисторе будет выделяться целых 12,5 Вт, что следует иметь в виду, составив его из двух 10-ваттных, изготовив из высокоомной проволоки, и т.п.

Кстати, кантал (фехраль) имеет крайне низкий температурный коэффициент сопротивления, что делает его хорошим материалом для шунтов. Приобрести можно в магазинах принадлежностей к электронным сигаретам.

Изображённый на схеме КТ825 дарлингтон, но LM317T прекрасно справится и с регулировкой тока базы одиночного транзистора с невысоким статическим коэффициентом передачи тока. Нужно только адекватно рассчитать сопротивление и мощность R2.

P-канальный мосфет будет работать в схеме так же, как и PNP-транзистор.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка

#61

TL431 менее подходит для мощного стабилизатора тока или электронной нагрузки, чем LM317. Во-первых, она неспособна обеспечить значительный ток базы или перезаряда затвора, а во-вторых, что важнее, её опорное напряжение вдвое выше, соответственно вдвое повышается мощность рассеяния на шунте.

TL431 и LM317 похожи, но имеют разную логику работы в петле отрицательной обратной связи. При повышении падения напряжения на шунте в рассматриваемых схемах LM317 "закрывается", а TL431 открывается сильнее. Имеем это в виду, если не хотим получить положительную обратную связь и дым при включении.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка


Эти варианты электронной нагрузки менее точны, зато ещё проще, и имеют падение на шунте вдвое ниже, чем при использовании LM317! Прекрасная замена автомобильной лампочке и прочим подручным вариантам!
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

SapienzSPB

#63
Цитата: Паяка от 23 Сен. 2018 в 04:41

Требует меньше компонентов, и является неинвертирующим, т.е. не имеет неприятного свойства фальшстарта при запуске МК, которого можно избежать, загрузив единицу в защёлку порта прежде перевода ноги на выход.

Но здесь от потенциала затвора отнимается не только напряжение насыщения транзистора, но и падение на диоде, что может повлиять на сопротивление открытого канала.
Я бы на нем скорее делал. У него входной ток - иголки микроампер. Порты не грузятся и помех меньше. Быстродействие в два раза выше чем у предыдущего. Но самое большое достоинство - он не инвертирующий. Как гласит закон Мерфи - если есть хоть малейшая вероятность что что то пойдет не так - это обязательно произойдет. А 100% открытие можно обеспечить L серией полевиков.
Есть еще HCPL оптодрайверы с великолепными фронтами, но у них питание не ниже 15вольт.

И еще нет ли проверенной схемы управление таким полевиком оптопарой? С крутыми фронтами. А то хлопнет какой ни-будь тарнзистор и прощай порт.

Паяка

[user]SapienzSPB[/user], откроется IRF3205 в любом случае хорошо, и радиатор для токов ключей до 10-20А в любом случае понадобится. Либо радиаторный полигон для IRF2804 и подобных. (А для транзисторов в линейном режиме огромный радиатор с обдувом).

Намеренно привожу много вариантов, чтобы коллеги могли строить на их основе, исходя из желаемого и имеющегося.

Для разрядного устройства разрешения шкалы тока 8 бит ШИМ вполне достаточно, хоть управлять смещением с интегратора ШИМ, (вариант с аппаратными качелями и ШИМ-контроллером), или задавать ток электронной нагрузке (полевик(и) с ОУ и шунтом), хоть ключом через драйвер (второй вариант).
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка


Это будет версия с программными качелями и ШИМ, управление одним нажимным энкодером. Резистор из нагревательного элемента обогревателя-рефлектора, 20А, 260 Вт.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка


Устройство чисто разрядное, потому Q3 лишний: прерывать зарядный ток не нужно, ему взяться неоткуда. В качестве ключей возьмём с запасом IRFB3077, чтобы минимизировать тепловыделение на них. Мосфеты закрепим через изолирующие прокладки на алюминиевом шасси, подключим к схеме проводами, не забывая о том, что через них пойдёт значительный ток. При низкой частоте ШИМ провода не помешают. R17 и R21 можно припаять прямо к выводам полевиков.

В прибор встроим Ардуино Уно. С одной стороны, это расточительно, с другой - пользователь сможет легко перепрошивать устройство по USB. Конечно же, можно было и установить Атмегу, кварц и USB-COM преобразователь на плате.

L7809 в наличии не нашлось, зато есть LM317, соответствующим образом изменим схему.

Так получается очень простой для повторения прибор из доступных компонентов.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

elektrik897

Цитата: Паяка от 21 Окт. 2018 в 04:05встроим Ардуино Уно
Тогда лучше Arduino Nano.  Дешевле, меньше по размерам и разъем USB тоже есть.
Эволюция: Вымпел-55, Вымпел-57, Кулон-912, Вымпел-55, ТОР4, 2хТОР5, BL1204, TOP7, Бережок-V1.
Начало краш-теста.Таблица с результатами краш-теста.Архив журнала КТЦ с логами.

Паяка

GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

serggio

Цитата: Паяка от 21 Окт. 2018 в 04:05В качестве ключей возьмём с запасом IRFB3077, чтобы минимизировать тепловыделение на них.
Зачем городить какую-то страшную спираль? Данный транзистор достаточно мощный, пусть сам тепло рассеивает. Садите его на компьтерный кулер и вперед.
Да и схем нагрузок много. Вот китайская.

Паяка

#70
[user]serggio[/user], вариант линейной электронной нагрузки лучше, чем с ШИМ, но одному транзистору в корпусе TO-220 260 Вт много, кристалл и подложка радиатору столько не передадут. И понадобится большой радиатор с вентилятором или очень большой пассивный радиатор. На данный момент, их у меня в распоряжении нет. Далее в теме буду показывать реализацию других вариантов. Пусть на форуме будет выбор из нескольких работающих решений, а желающие повторить выбирают из того, что есть под рукой.

Добавлено 21 Окт 2018 в 14:19

Страшную спираль можно в этом приборе заменить, например, на радиатор с обдувом и генераторами фиксированного тока с уже приводившейся картинки, в количестве соответственно мощности, причём их, (как и страшные спирали) можно переключать для разных поддиапазонов тока. А МК с помощью ШИМ подстроит ток точнее, насколько позволит разрядность.

0.65В на шунте лучше, чем 1.2 или 2.5
Мне хочется, чтобы открытые форумные проекты не только предоставляли доступный для повторения инструментарий, но росли понимание и уверенность в том, что в электронике можно достигать результатов.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF

Паяка


Теоретически, и в качестве абсолютного максимума при температуре 25 градусов Цельсия, кристалл рассеет (с помощью радиатора) 370 Вт. Но от кристалла до радиатора ещё надо преодолеть тепловое сопротивление 0.902 градуса Цельсия на ватт. Т.е. каждый рассеиваемый ватт будет нагревать кристалл и подложку на 0.9 градуса, что для 167 Вт при окружающих 25 градусах и идеальном радиаторе дадут уже превышение допустимого максимума рабочей температуры.

Итак, с мощным принудительным охлаждением, (жидким азотом или тепловым насосом), выжать 370 ватт можно, но при комнатной температуре гарантированно сожжём прекрасный и не самый дешёвый транзистор.
GT TF1 60V 20Ah Chilwee DZF