Перейти к содержанию

Измерение тока нагрузки ЛБП с постоянной двойной интеграцией


Рекомендуемые сообщения

Проектирую для себя ЛБП с гальванически развязанными каналами (пусть 2шт). Схема задания режимов - МК, дисплеи, кнопки, крутилки - будет питаться от отдельного БП.

Для показометра напряжения собираюсь использовать или отдельный АЦП, или МК со встроенным - вроде бы здесь нет необходимости городить интегратор, т.к. ЛБП в большинстве случаев будет работать в режиме CV с отсечкой по току, а для типового использования в режиме CC (зарядка, питание LED) достаточно нескольких сэмплов в секунду чтобы понять что твориться с напряжением (вверх/вниз).

Для условно точного измерения же тока хочу заиспользовать схему с двойным интегрированием с переключением диапазонов, а именно:
- селектор диапазона выходного тока 0-50мА, до 500мА, до 5А, который будет в верхнем плече до нагрузки подключать выход управляемого DC-DC на один из трёх (по кол-ву диапазонов) регулирующих полевиков, к которым "снизу" подключены токоизмеряющие резисторы (соот-но 10 / 1 / 0.1 Ом 1%);
- падение напряжения на токоизмеряющем резисторе будет при помощи ОУ приводиться к току заряда интегрирующего кондёра по типовой схеме датчика тока верхнего плеча (из доступного пока выбрал AD8605 - CMOS, питание 2.7-5.5В, Vos<=50мкВ, 10МГц, Rail-to-rail input);
- оперативное управление затвором выбранного регулирующего полевика будет идти от ОУ по типовой схеме ограничения тока.

Принцип работы такой:
Есть два интегрирующих кондёра Синта, Синтб - они работают в противофазе.
По внешнему таймеру током, пропорциональным току нагрузки, начинает заряжаться Синта (фаза заряда), и постоянным током начинает разряжаться Синтб (фаза разряда). Ток разряда заведомо немного больше максимально возможного тока заряда.
Как только потенциал на Синтб упадёт до "стартового" (за этим следят JFET/CMOS компараторы внизу) - во внешнюю схему таймирования отправляется сигнал "СТОП". По этому сигналу на стороне схемы управления засекается время от начала фазы разряда - оно будет пропорционально интегралу моментального тока во время предыдущей фазы заряда Синтб. После достижения "стартового" потенциала на Синтб происходит фиксация на этом же потенциале во избежание накопления ошибки между фазами.
Опять же по внешнему таймеру происходит смена фаз на противоположные - Синта начинает разряжаться, а Синтб - заряжаться.
Длительность фаз строго одинакова и рассчитывается по [Vos > (Iразр x tотсчёт) / Синт] и [tфазы = N x tотсчёт], где Vos - напряжение смещение нуля компаратора, а N - кол-во отсчётов регулирующей внешней схемы (грубо говоря чувствительность). За таймированием следит внешняя схема на МК.
Гальваническая развязка между каналом ЛБП и упр. схемой осуществяется через оптроны - по сути достаточно сигналов на выбор диапазона, переключение фаз, задание напряжения (в т.ч. опосредованно для DC-DC) и максимального тока (собираюсь использовать цифровой потенциометр MC41010, там SPI). На выход идёт пара сигналов "СТОП".

Мысль о трёх диапазонах появилась из необходимости как-то задать рамки току заряда и разряда кондёра, и при этом получить разумную его ёмкость - по результатам симуляции вменяемые значения точности <=1% получаются при токах заряда 100мкА-2мА, и разряда порядка 2.5-3.5мА, ёмкость кондёра тогда 1-4.7мкФ (исходил из того какие плёночные можно найти в магазине). Для компаратора с Vos=5mV(макс) по памяти частота отсчётов получалась порядка 500кГц.

Собственно вопросы:
1. (самый главный ) - имеет ли право на жизнь такая схема?
2. на каких компонентах лучше собрать:
- коммутацию сигнала управления токоограничивающего ОУ к затворам полевиков;
- коммутацию потенциала истока выбранного регулирующего полевика к инвертирующему входу ОУ датчика тока;
- (выбор диапазона предполагается до подключения нагрузки, когда на нагрузку подано напряжение диапазон меняться не будет - т.е. грубо говоря всё в ручном режиме).
3. т.к. доступные прецизионные ОУ пока нашёл только CMOS, а у них ограничение по питанию обычно 2.7-5.5V, получается что придётся запитывать от потенциала равного потенциалу на истоке выбранного полевика. как это лучше реализовать с учётом того, что в случае регуляции по току потенциал этот будет гулять относительно земли? (боюсь спалить этот ОУ))

Заранее спасибо за советы!

IMG_20200131_133237_HDR.png

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Теоретически сделать можно. Практически применение МК в качестве регулирующего звена для ЛБП - тупиковый путь. Тут при линейном регулировании не удается избежать выбросов, а Вы хотите "парой сэмплов в секунду" обойтись :D. Наивный...

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

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

30 минут назад, Falconist сказал:

Тут при линейном регулировании не удается избежать выбросов, а Вы хотите "парой сэмплов в секунду" обойтись :D. Наивный...

Регулирование будет без МК - классическими способами на ОУ и, возможно uA723.
Лично пока с этой микрухой не сталкивался, но пишут мол якшы с подавлением как раз выбросов - естесственно проверю в симуляции.

Задача МК - отвечать за  (глобальное) задание режима работы и взаимодействие с пользователем.
Например - переключение диапазонов выхлопа, отключение нагрузки, приём информации что там каналы ЛБП намеряли.

22 минуты назад, vg155 сказал:

С С-планом не дружите?

Извините :-) Обычно я пользуюсь Multisim и Proteus. В мультисиме у меня есть схема, но она больше, запутаннее и вся обвешена тестерами. Посему решил на коленке нарисовать по существу.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

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

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

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

10 minutes ago, _abk_ said:

АЦП МК?

Потому, что есть концептуальная разница между АЦП последовательного приближения (и некоторых других), и с методом двойного интегрирования.
В первом случае получаем моментальное значение, и на этом всё.
Во втором случае получаем грубо говоря среднее значение по времени.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

28 minutes ago, Andrew Nikonov said:

концептуальная разница

:D

28 minutes ago, Andrew Nikonov said:

получаем моментальное значение, и на этом всё.

Что мешает усреднять показания АЦП? И получить среднее значение по времени?

Изменено пользователем _abk_
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

8 minutes ago, _abk_ said:

Что мешает усреднять показания АЦП?

Теорема Котельникова, например, мешает ;-) концептуально.
Цифровая обработка сэмплов требует частоты сэмплирования минимум в 2 раза выше частоты изменения сигнала.
Иначе два подряд идущих снятий сэмпла может пропустить изменения сигнала с возвратом оного в предыдущее состояние. Это на пальцах, очень грубо.
В случае ЛБП никто наперёд не может сказать что там будет происходить с токовой нагрузкой - всплески в любую сторону и прочее мракобесие.
Например нагрузка будет иметь индуктивный характер.
Потому в мультиметрах (по крайней мере в дешёвых) стоит ИМС ICL7106/ICL7107/К572ПВ2, которая и занимается интегрированием.

Изменено пользователем Andrew Nikonov
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

 

39 minutes ago, Andrew Nikonov said:

Цифровая обработка сэмплов требует частоты сэмплирования минимум в 2 раза выше частоты изменения сигнала.

Какая, по-вашему, ожидается частота изменения сигнала? А какая планируется частота смена показаний на показометре? :D

22 minutes ago, Andrew Nikonov said:

В случае ЛБП никто наперёд не может сказать что там будет происходить с токовой нагрузкой -

Если вы собираетесь измерять быстро меняющийся ток, усредняя(интегрируя) его значение за какой-то период, то чем это [концептуально] отличается от АЦП с ФНЧ на входе?  В обоих случаях информация о [быстрых] изменениях тока будет потеряна. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

53 minutes ago, _abk_ said:

чем это [концептуально] отличается от АЦП с ФНЧ на входе?  В обоих случаях информация о [быстрых] изменениях тока будет потеряна. 

вариант с ФНЧ - не вариант, т.к. хоть и ПОХОЖ на интегратор, но не то пальто.
простейший пример - меандр. что на входе ясно,.что  будет в случае интегратора - тоже. что получится на выходе ФНЧ - тоже понятно.
кроме того, если выбрать большую RC, то возникнет вопрос или в точности R или в ёмкости и утечках C
потому я отдаю предпочтение нормальному интегратору
кроме того, в случае если (зачем-нибудь, это я не оговаривал) понадобится информация о потреблении подопытного относительно ЛБП у-ва в с шагом хотя бы 100мкс-1мс (редко, но иногда бывает интересно), то на МК можно сохранять информацию о наинтегрированных значениях. а на показометр вообще можно выводить что там прошивка МК укажет - хоть то же усреднённое за M фаз интегратора.

Изменено пользователем Andrew Nikonov
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

6 hours ago, vg155 said:

С С-планом не дружите?

Нарисовал в с-плане
Собственно, вопросы остались:
1. (самый главный ) - имеет ли право на жизнь такая схема? (пока существенных возражений не поступило - ФНЧ не подходит)
2. на каких компонентах лучше собрать:
- коммутацию сигнала управления токоограничивающего ОУ к затворам полевиков (S1 на схеме);
- коммутацию потенциала истока выбранного регулирующего полевика к инвертирующему входу ОУ датчика тока (S2 на схеме);
- (выбор диапазона предполагается до подключения нагрузки, когда на нагрузку подано напряжение диапазон меняться не будет - т.е. грубо говоря всё в ручном режиме);
- коммутацию входа к интегрирующим кондёрам (S3/S4 на схеме) - изначально думал взять CD74HC4066, но смущает ограничение на 0.6V дифференциального напряжения между входом и выходом ключей (из датащей, получается до 0.6В / Rds=95Ом(макс) ~6мА лимит на ток в худшем случае). может что-нибудь вроде КР590КНхх ? по описаниям там до 20мА, но документация скудная и опыта с ними нет.
3. т.к. доступные прецизионные ОУ пока нашёл только CMOS, а у них ограничение по питанию обычно 2.7-5.5V, получается что придётся запитывать от потенциала равного потенциалу на истоке выбранного полевика. как это лучше реализовать с учётом того, что в случае регуляции по току потенциал этот будет гулять относительно земли? (боюсь спалить этот ОУ)) - красный и синий проводники на схеме
 

BPSU Ch Concept v1.spl7

BPSU Ch Concept v1.png

Изменено пользователем Andrew Nikonov
better picture
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

О какой точности вы постоянно рассуждаете? Вы хотите мерять ток на выходе ЛБП, про который

9 hours ago, Andrew Nikonov said:

никто наперёд не может сказать что там будет происходить с токовой нагрузкой - всплески в любую сторону и прочее мракобесие.

И собираетесь его интегрировать? Что вы там намеряете? Нечто? 

Нет никакого ТЗ, не сформулирована цель, а вы рветесь что-то проектировать и рассуждаете о деталях, хотя не определили главное.  Вот скажите, что вы хотите мерять, с какой точностью и зачем? Пока  же тот геморрой, что вы продвигаете, заменяется банальным АЦП с ФНЧ. Или обычным стрелочным амперметром.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

6 hours ago, _abk_ said:

Что вы там намеряете?
Нет никакого ТЗ, не сформулирована цель
...заменяется банальным АЦП с ФНЧ

Скомпоновал "ТЗ" из своих последних сообщений:
По задумке - примерно то же, что увидел бы и с помощью обычного мультиметра т.к. принцип измерения хочу использовать тот же.
Но с меньшими интервалами по времени - порядка 1мс или лучше.
Плюс с возможностью хранить результаты N последних замеров в памяти МК.
Точность измерений не ниже 1% вполне устроила бы.
Как там дальше обрабатывать на стороне МК - с этим определённости нет окончательной, но если схемотехнику измерительной части сделать рассчитанную на то что написал выше, то дальше можно рулить расчётами и отображением с МК и всё упрётся в алгоритме, прописанные в прошивке.

> Пока  же тот геморрой, что вы продвигаете

Я ничего не продвигаю - я хочу собрать железку и задаю вопросы в надежде что мне посоветуют.
Как я понял - конкретно эта ветка форума как раз и создана для такого.
Насчёт ФНЧ на входе АЦП я отвечал выше - спасибо за совет, но не подходит.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

То, что вы написали - это не ТЗ.

26 minutes ago, Andrew Nikonov said:

в надежде что мне посоветуют

Ок, давайте еще посоветуем.:)

27 minutes ago, Andrew Nikonov said:

с меньшими интервалами по времени - порядка 1мс или лучше.

Это какая получается фиксируемая частота изменения тока ЛБП?  При желаемой точности 1%  эта частота грубо - куда менее 10Гц. Для АЦП МК оцифровать 10Гц - тьфу, вообще ни о чем. Никакого ФНЧ даже не надо.

37 minutes ago, Andrew Nikonov said:

примерно то же, что увидел бы и с помощью обычного мультиметра т.к. принцип измерения хочу использовать тот же.

И тут вопрос: вам шашечки или ехать?  Что первее-то? Принцип измерения или измерить надо?

И еще. Я уже спрашивал, вы промолчали. А на индикаторе с каким периодом вы будете показания обновлять? С периодом 1мс? Мультиметр это делает 2..4 раза в секунду. Его миллисекундные измерения совсем не интересуют. Они просто смысла никакого не имеют. Разве что в памяти сохранять...

45 minutes ago, Andrew Nikonov said:

Как там дальше обрабатывать на стороне МК - с этим определённости нет окончательной, но если схемотехнику измерительной части сделать ... я хочу собрать железку

Вот в этом и проблема: вы хотите собрать железку, не понимая, зачем она нужна и нужна ли вообще. Вот  с этим и надо вначале разобраться. Это был совет. :D

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

19 minutes ago, _abk_ said:

Это какая получается фиксируемая частота изменения тока ЛБП?  При желаемой точности 1%  эта частота грубо - куда менее 10Гц. Для АЦП МК оцифровать 10Гц - тьфу, вообще ни о чем. Никакого ФНЧ даже не надо.

И тут вопрос: вам шашечки или ехать?  Что первее-то? Принцип измерения или измерить надо?

И еще. Я уже спрашивал, вы промолчали. А на индикаторе с каким периодом вы будете показания обновлять? С периодом 1мс? Мультиметр это делает 2..4 раза в секунду. Его миллисекундные измерения совсем не интересуют. Они просто смысла никакого не имеют. Разве что в памяти сохранять...

Частота изменения тока может быть любой, запросто до 10МГц - в том и загвоздка. Пример - МК и много какая другая цифровая электроника (я в основном с ней работаю) в "спящем" режиме с периодическими  "просыпаниями" нагрузку разную даёт. Стрелочный (милли)амперметр нормально не покажет из-за инерционности, плюс точность совсем не та будет (поменялся угол зрения и привет). Мультиметр - тоже, т.к. время обновления показаний всего несколько раз в секунду. Об этом речь. Отдельно замечу, что ПЛИС при запуске и конфигурации могут жрать достаточно большой ток - сотни миллиампер, думаю некоторые модели и ампер могут втащить (по сути идёт инициализация и загрузка конфигурации в СОЗУ), но длиться это может только 10-100мсек.

По поводу АЦП МК - да, можно задать максимальную частоту дискретизации. Но в МК обычно ставят АЦП оследовательного приближения (SAR) и снятие показаний будет точечным.  По моей информации частота дискретизации АЦП МК обычно порядка 150кГц-1МГц. В связи с этим я и упоминал о теореме Котельникова, отсюда и интегратор в измерителе хочу. Если знаете быстрые (от 20-40МГц) и более-менее современные МК с подходящим типом АЦП, или хотя бы с более быстрым - рад буду услышать.

По поводу обновления индикации - я косвенно об этом писал.
Индикация - второстепенное. Если МК сохранит замеры на эээ "микроучастках", то вывести цифру для показометра будет плёвым делом. Если понадобится посмотреть что творилось по питанию более дробно - МК сможет сбросить эту инфу по USB на ПК, например. Так что я пока больше упираюсь в качество замеров на этих самых "микроучастках".

Надеюсь мне удалось наконец раскрыть тему зачем, почему, и почему именно таким способом хочу  мерять.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Вот это кто сказал, и что  это значит?

1 hour ago, Andrew Nikonov said:

то же, что увидел бы и с помощью обычного мультиметра т.к. принцип измерения хочу использовать тот же.
Но с меньшими интервалами по времени - порядка 1мс или лучше.

Сколько будет длится ОДНО измерение, как вы планируете?

2 (два) вопроса задал. Ответьте. Это последние, больше мучить вас не буду.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

здесь нет противоречия
об "обычном мультиметре" - я здесь подразумевал "используя тот же принцип", но написал совершенно нечётко и вводит в заблуждение, извините.

по скорости замеров - несколько раз писал в тексте. для определённости:
пусть длительность тех самых моих "микроучастков" - в пределах 1-10мс
(хотелось бы меньше, но по моим прикидкам может получиться другой класс цены на кумпуненты при желаемой точности, может ошибаюсь).

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

4 minutes ago, Andrew Nikonov said:

микроучастков" - в пределах 1-10мс

За время 1мс микропроцессор с 1МГц АЦП успеет сделать 1000 измерений. А сколько измерений произведёт метод двойного интегрирования за это время? 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

2 minutes ago, Yurkin2015 said:

А сколько измерений произведёт метод двойного интегрирования за это время? 

Одно, конечно же. Но при изменении потребляемого тока с частотой выше частоты дискретизации АЦП МК правильно построенный аналоговый интегратор может учесть все колебания на датчике тока в пределах скорости отклика. Пока из "за вменяемые деньги" удалось найти 10МГц ОУ для этого дела - по схеме это OP2 к нему полевик T7.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Средний ток по интервалу.
Из практического - если нужно будет померять минимальный и максимальный, то для этого в схему можно будет добавить ОУ с фиксацией максимального и минимального значений, а зафиксированные показания снять с них таки при помощи АЦП МК.

Изменено пользователем Andrew Nikonov
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

1 minute ago, Andrew Nikonov said:

Средний ток по интервалу.

Средний? С точностью 1%? :lol2: 

Все, все советы я уже дал, других не будет. Спасибо за беседу, было прикольно.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Это же элементарно, Ватсон! "Средняя температура по больнице". От инфекционного отделения до морга...

В общем, очередной "армянский комсомолец", сам себе надумавший псевдопроблему и теперь героически в ней сражающийся.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
×
×
  • Создать...