Разработка Электронной Нагрузки С Цифровым Управлением

[_vintik]

Пожалуй Вы правы,- металл дорогое удовольствие.

Просто, тянет к минимализму, с применением современной базы комплектующих.

Изменено 5 января, 2015 пользователем _vintik

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[mail_robot]

там используется датчик Холла, а это шумная штука

там после датчика еще стоит схемка обработки. Производитель по поводу шума на выходе ничего особенного не заявляет. Да и сигнал у него 2,5...5В в плюсовом плече при токе 0...+20А

Посмотрим, если не пойдет, поставлю микруху измеритель тока. Тоже есть парочка (на 50А правда)

Изменено 5 января, 2015 пользователем mail_robot

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Liv]

Лишнее всё это. В схеме все равно есть резисторы 0.1 Ом, просуммировать с них напряжение - вот Вам и сигнал тока.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[mail_robot]

так те резисторы так сказать слегка подвержены температурному воздействию. У меня есть десяток 0,1 Ом 25 Вт в металле, так и те судя по моим замерам далеко не крем-брюле.

То выговорите о катастрофическом влиянии шумов в диапазоне микровольт, то советуете брать точный сигнал с балластных резисторов.... непонятно.

Ну если конечно только не убирать термичку контроллерным регулированием, но он мягко говоря грубоватое наверное будет, не?

[mail_robot]

в общем надо начинато чтото строить уже и мерить в натуре, а то эти разговоры про вылавливание блох в стаде слонов заводят только в тупики

[Liv]

Во всех нагрузках, схемы которых доводилось видеть, сигнал берут с этих резисторов. Так и надо делать. Насчет шумов - тут легко могут получиться милливольты, а не микровольты. Посмотрите, например, даташиты по фирменным источникам питания. В режиме CC у них шумы - единицы мА rms. А чтобы уменьшить температурную зависимость, нужно резисторы взять с минимальным ТКС (хотя бы С5-16, а не SQP), количесво резисторов взять с избытком, чтобы мощность рассеяния была намного меньше номинальной, поместить резисторы в поток воздуха от вентилятора.

[mail_robot]

соберу макетик из одного полюса, будет видно. Потом размножу

[mail_robot]

ну вот. Начал паять нагрузку. Для начала сгоношил за вчера и сегодня модуль питания двуполярный. +/-12V фиксед +5V (на питание логики и МК если будет). Ну и заодно воткнул туда регулируемый симметричный БП (синхронная регулировка плеч по известной схеме на LM317). Это чтобы пока нагрузка простаивает, трансформатор без дела не скучал и можно было использовать его для питания самоделок с двуполярным питанием. Типа мелкого лабораторника. Детальки очень удачно надергались из бесперебойников и какого то музыкального центра LG (трансформатор на 2х20V). Платка висит на трансформаторе. Весьма удачный конструктив, сразу с креплением за лапы транса. На всякий пожарный воткнул фильтрик по питанию. Толку от него конечно мало, но пущай будет. Все равно дармовой. Радиатор встал ламельками вертикально, будет дополнительный эффект от конвекции (если нагреется конечно). Резик регулировки напряжения регулируемого стаба пока на сопельках, потом в панель встанет когда в корпус засуну

Корка - из всех деталек покупные только ручка потенциометра и кусок текстолита. Отальное надергано из вторичного хлама. Сохраним планету!

Изменено 7 января, 2015 пользователем mail_robot

[mail_robot]

развел управляйку силовыми транзюками (пока на 4 транзюка). Потом удвою если нормально пойдет. Планирую под ОУ LF347. Их у меня штук 10 есть, чуть получше чем TL082 или TL072 по скорости выхода. Но позиционируются как аналоги. Тоже JFET-ы. На каждый транзюк по операционнику, как договаривались. Схему управления транзюками взял из прицепа

Завтра буду травить-паять, может даже испытывать.

Управлять всем этим баяном будет OP-07 с прицепленным к нему датчиком общего тока типа HY 25-P http://pdf1.alldatas...LEM/HY25-P.html (их у меня аж 10 штук)

все таки я так решил пока. На каждом из транзюков свой резистор нагрузки 0,1 Ом (это помимо датчика тока). Хотя я еще не решил, будет ли там дополнительный операционник. Возможно, что и прямое управление без него (как говорил Старичок) тоже будет работать нормально.

Думаю этого будет достаточно, чтобы понять - рабочий вариант или нет. Если пойдет, буду продолжать дальше. Мутить защиты и управление уставкой

43606_EL9000_KM (1) (1).pdf

Изменено 8 января, 2015 пользователем mail_robot

[bavbav]

mail_robot

Возможно, что и прямое управление без него (как говорил Старичок) тоже будет работать нормально

у меня 4 тразистора без него и работаеет нормально

Изменено 8 января, 2015 пользователем bavbav

[mail_robot]

говорю же - посмотрим как будет лучше

пока все выглядит вот так

Изменено 8 января, 2015 пользователем mail_robot

[Liv]

А я пока делаю радиатор:

[mail_robot]

неплохой пылесосик. Однако в закордонных девайсах длина тоннеля раза в два больше на ту же мощность (предполагаю что 300 ватт всеже планируется). Пробы покажут

У меня запланировано 2х4800 площадью. На всякий пожарный. На ту же мощность. У вас судя по размерам гдето 2500

Изменено 8 января, 2015 пользователем mail_robot

[Liv]

Планируется 200 Вт. Пробы покажут. Если не получится, устроит даже кратковременно. Мне очень мощная нагрузка не нужна, гораздо важнее маленькие габариты - хочу уместиться в корпусе Z-2A.

[mail_robot]

я видел эскизы

[mail_robot]

что-то вату прокатал пол дня, только что залутил платку, лежит травится

скучно

пока суть да дело может кто выскажет свое мнение по поводу схемы? Я выбирал из соображений простоты в первую очередь. Естественно предпочел промышленную схему, как наверняка рабочую и отлаженную. Смущает только назначение некоторых емкостей. Поверим пока в картинку как есть. Так же подкупило наличие драйвера из пары транзюков на выходе ОУ. Судя по всему она должна добавить динамики схеме управления полевичком. Я такую схему несколько раз уже применял для управления в ключевых схемах (для нижних ключей). Результат весьма положительный. Тут управление линейное, но думаю хуже точно не будет.

(уже уголочки полезли вытравливаться )

[Liv]

может кто выскажет свое мнение по поводу схемы?

Если есть какие-то сомнения то можно схему просимулировать.

Естественно предпочел промышленную схему, как наверняка рабочую и отлаженную.

Это правильно. Я тоже беру за основу схему промышленной нагрузки Agilent 6060. Она самая адекватная из всего, что довелось видеть.

Смущает только назначение некоторых емкостей.

Каких именно?

Так же подкупило наличие драйвера из пары транзюков на выходе ОУ. Судя по всему она должна добавить динамики схеме управления полевичком.

Лишние эти драйверы, хотя и вреда от них тоже нет. Я симулировал transient mode со скоростью нарастания тока 1 А/мкс, пиковый ток затвора составил всего примерно 1 мА. Те громадные импульсные токи затвора, которые мы знаем из ключевых схем, к линейным схемам не относятся. Ну а динамика нагрузки в целом будет определяться не скоростью драйвера затвора, а цепями частотной коррекцией, которые выбираются из соображений обеспечения устойчивости.

[mail_robot]

ну например емкость С412. Накой ляд она там нужна?

[Liv]

Судя по всему, это ограничение скорости нарастания напряжения. Видимо, минимизируют выбросы при работе в импульсном режиме. Лучше всего посмотреть в симуляторе, как влияет та или иная емкость.

[mail_robot]

не научен я симуляторами пользоваться... не хватает на все времени. Кабы я только паял целыми днями, то да. А так - хоть покупай.

Будем думать что конденсатор нужный

[mail_robot]

качество конеш не фабрика... но для эксперимента сойдет

размер 42х55. Модуль управления четырьмя силовыми полевиками

осталось сделать

- модуль управления уставками

- модуль защит

- модуль стабилизатора общего тока

потом все это соединю на кросс-плате по типу комповой материнки и упакую в корпус. Удобно. Модульно. Не понравится работа какого то из модулей - переделал, заменил без переламывания всей конструкции. Методика отработанная

Изменено 9 января, 2015 пользователем mail_robot

[mail_robot]

о! интернет заработал в нашей деревне

в общем собрал испытательный стенд, проверил (еще вчера). Работает схемка нормально. (ну по моему мнению). Ток стабилизирует. Время установки режима порядка 3 мкс. Много это или мало, мне трудно судить. Шумы есть, но на уровне единиц миливольт. Что меня тоже вполне устраивает. Стабильность схемы по теплу как и ожидалось не очень высокая. При прогреве балластного резистора (0,1 ом) на токе 4А (уставка) ток снижается примерно на 0,01А в минуту примерно на 0,09А. Там потом и стабилизируется. Если на резистор подуть феном без нагрева воздуха, начинает опять плавненько повышаться. Итого решил все таки добавить медленный контур внешней стабилизации тока. Хуже от него не будет

Ну и еще замечание - микруха LF347 как то заметно нагревается. Градусов до 40-50 наверное. Замеры режимов по ногам криминала не выявили, все работает плавненько. Примерно час тестировал. На радиаторе 400 кв см рассеивается без проблем примерно 30 Вт мощности без перегрева ключика. Больше уже нельзя давать. Посчитал внимательно еще раз площать своих радиаторов, получилось 11600 кв.см. в сумме. Экстраполировал результаты тестов и понял, что без особых проблемм с них можно снять киловатт тепла. Но мне столько не надо. Пока замахиваюсь на 300 Вт железно, 500 возможно с 4-х транзюков 20N60S3 или IRFP460 в корпусе ТО-247. После тестов ессно.

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/453945/UTC/20N60.html

Смущают термопрокладки силиконовые. На сколько ни снижают эффективность теплоотвода от корпуса? Мож кто сталкивался? Можно конечно не изолировать, но меня лично никогда не устраивало наличие рабочего потенциала на корпусе прибора. Корпус металлический.

Осцилограмма переходного процесса при подаче нагрузки (источник - аккумулятор 8 вольт, ток уставки 1А). Замерено на входных клеммах +/-. Включалось тумблером, поэтому звонковая грязюка. Правда бОльшая ее часть за экраном

Изменено 11 января, 2015 пользователем mail_robot

[Liv]

микруха LF347 как то заметно нагревается. Градусов до 40-50 наверное.

Потребление у нее 8 мА, должна греться.

Смущают термопрокладки силиконовые

Силиконовые прокладки показали себя крайне плохо, вот тут я приводил табличку. Намного лучше - слюда, еще лучше - керамика на основе Al2O3 (про керамику на основе BeO не говорю, сейчас это дефицит). Керамические прокладки сейчас купить не проблема на всяких ebay, да и на радиорынке есть. А я их делаю сам из керамики для подложек микросхем.

Но обычно в электронных нагрузках транзисторы не изолируют, так как стоки должны быть соединены. Я так у себя и буду делать. Радиатор будет под напряжением, но он внутри корпуса. Так сделано и у Agilent.

Осцилограмма переходного процесса

Колебательного процесса быть не должно, нужно подбирать номиналы в цепях частотной коррекции.

Изменено 11 января, 2015 пользователем Liv

[mail_robot]

спасибо за дельные советы, пойду искать чтото получше силикона. Мне они честно говоря сразу не нравились. Я даже помню тест провел - пальцем прижал эту прокладку к горячей батарее и держал, пока палец терпел. Секунд 10 удержал, в то время как напрямую секунду с трудом.

изолировать радиатор мне весьма затруднительно от корпуса. Надо тогда будет стойки из текстолита или капролона точить новые. Расходы... Хотя на эту тему я еще подумаю, потому как судя по всему мне высоту стоек все равно на 4 мм увеличивать.

Ну и на счет колебалки. Думаю пока оставлю как есть, потому как резкая подача напряжения на вход нагрузки это по сути не штатный ее режим работы. И 3 мкс это вполне нормально (КМК). А если начать загрублять реакцию, можно сделать оч ленивую нагрузку с плохой стабилизацией. А так получается скоростное звено стабилизации тока + ленивый корректор сделают вполне стабильный силовой контур регулирования.

Рванул было ленивца делать, но потом подумал... не с того надо начинать.

Сел, нарисовал схемку контроля-управления. Я такие космические вещи как у вас делать не умею, поэтому решил идти простым и проверенным путем. Взял 16-ый пик, прикрутил 1602 для индикации. Завел в него контроль тока и напряжения для организации режима контроля мощности. Предохранитель по температуре тоже в МК будет. Нечего нагромождать, если есть такое дело. Управление энкодером с кнопкой. Контроллер будет рулить цифровым потенциометром MCP41010 по SPI, заодно будет командовать схемой защиты по току (перегрузке). В качестве источника опорки для АЦП поставлю MCP1541T-I/TT. Удобная штука. Позволяет порой совсем обойтись без масштабирования.

Контроль тока по сигналу HY25-P. У него выход удобный. При 25А на выходе +4В. Показывает от нуля. И кстати вопреки предсказаниям совсем не шумит. Итого в аналоговой части по сути ничего и не остается. Одна цифра

С потенциометрами думка еще есть. Вроде как 256 шагов это достаточно. Шаг получается 0,078А. Однако хочется сделать потоньше. Думаю может пару поставить? Грубо/точно? Один на 256 шагов, один загрубить до 64 шагов, чтобы получить дискретку около 0,01А (управление с дискретой 0,001 уставка с дискретой 0,01). Стоит оно того или нет?

на дисплей выводим

1. Ток уставки

1.1 Измеренный фактический ток

2. Напряжение на входе

3. Мощность (чтобы в уме не заниматься расчетами)

4. Температуру по обоим термоканалам

(5. Режим СС/СV/Transient) Пока только СС, потом буду смотреть надо ли мне все остальное

Изменено 11 января, 2015 пользователем mail_robot

[Liv]

И 3 мкс это вполне нормально (КМК). А если начать загрублять реакцию, можно сделать оч ленивую нагрузку с плохой стабилизацией.

3 мкс - это нормально. Но подбирать оптимальную коррекцию - это не значит загрублять. Может получится еще быстрее и без колебаний. Вживую, конечно, подбирать очень трудоемко, здесь очень помог бы симулятор.

И кстати вопреки предсказаниям совсем не шумит.

Такого не бывает в принципе

c потенциометрами думка еще есть. Вроде как 256 шагов это достаточно. Шаг получается 0,078А. Однако хочется сделать потоньше. Думаю может пару поставить? Грубо/точно? Один на 256 шагов, один загрубить до 64 шагов, чтобы получить дискретку около 0,01А (управление с дискретой 0,001 уставка с дискретой 0,01). Стоит оно того или нет?

Я планирую поставить 12-разрядный умножающий ЦАП, это 4096 шагов. Но если не планируете делать режим CR, то не обязательно иметь умножающий ЦАП или цифровой потенциометр, достаточно любого ЦАП, хоть ШИМ. Не знаю, как с этим обстоит дело в ПИК, но в тех же AVR можно получить хоть 16 бит ШИМ.

на дисплей выводим

Обычно выводят:

1. Измеренные напряжение, ток, мощность, сопротивление.

2. Заданную уставку тока/напряжения/сопротивления/мощности.

3. Режим работы CC/CV/CR/CP.

4. Диапазон, если есть разбивка на диапазоны.

5. Состояние защиты OCP/OVP/OPP/OTP.

6. Параметры режима transient: период и длительность, иногда время фронта и спада, верхняя уставка, нижняя уставка.

7. По желанию температуру радиатора.

Вот только режим transient с Вашим двухконтурным регулированием под большим вопросом.