Источник 0-300В - DC с интерфейсом RS232

[si4karuk]

Здравствуйте. Есть идея создания управляемого по интерфейсу RS232 высоковольтного источника. Надыбал схему в интернете, но как управлять ею с помощью МК, не имею понятия. 

Есть какоэ то решение?

[Реклама]

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

[Yuriy.pv]

Вы определитесь с параметрами, а управлять можно как угодно.. 

[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

[si4karuk]

Я определился, мне нужно управлять этой схемой с помощью МК.

 

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы 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, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

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

[Yurkin2015]

1 hour ago, si4karuk said:

с помощью МК

Выход микропроцессора PWM подаёте на вход усилителя на транзисторе. Изменяя скважность PWM, изменяете выходное напряжение источника. Транзистор VT3 любой средней мощности высоковольтный. 

Изменено 31 августа, 2020 пользователем Yurkin2015

[si4karuk]

Симулировал в протеусе, вроде работает. Однозначно надо паять и проверять )) Спасибо

[El-Shang]

Принципиально работать будет. Однако автор не указал каким быстродействием (временем отклика) должен обладать его источник питания. Классическая  имплементация преобразователя ШИМ - аналоговая величина с однополюсным НЧ фильтром дает на выходе либо относительно большой уровень пульсаций при приемлемом времени отклика и наоборот. Преодолеть этот недостаток можно или использование многополюсных НЧ фильтров, или применением специализированных микросхем, или комбинированием R2R ЦАП с низкой разрядностью и ШИМ. Так что если диапазон регулирования не очень широк, то несколько реле могут оказаться более предпочтительным решением.

[si4karuk]

Диапазон, как раз широк, именно 0 - 300. С пульсациями можно бороться с помощью конденсатора, но как бороться со временем??

[El-Shang]

Ну, надо знать хотя-бы навскидку, как часто и в каком диапазоне Вы хотите име управлять. Худший случай — перестройка от минимального значения  до максимального (если не ошибаюсь, то обычно это от 10% до 90% от рабочего диапазона). Поможет также если Вы укажете вид нагрузки.

[si4karuk]

Нагрузка активная от 4 до 40 ма. Напряжение, нужно регулировать от 10 до 200 В. Но лучше когда во всем диапазоне.

[El-Shang]

Как часто Вы намереваетесь перестраивать выходное напряжение? Раз в секунду? Десять раз в секунду? Раз в минуту?

[si4karuk]

А что если попробовать оюыкнлвенный импульсник AC-DC разогнать до нужного напряжения? Заменив котушку и элементы на выходе.

Я делаю проверочный стенд для порогового устройства. Проверка должна быть мгновенной. Десять раз в секунду, лучше чем раз.

[El-Shang]

Если у Вас отсутствует четкое представление о принципах работы импульсных источниках питания, то я бы не советовал там ковыряться. 

У порогового элемента должна быть точка срабатывания, а значит для его испытания достаточно плясать вокруг нее в некотором диапазоне, определяемым гистерезисом искомого, не так ли? Допустим, он должен переключить свое состояние при напряжении 100В  его гистерезис равен 5В. Тогда ваш источник питания должен 10 раз в секунду перестроится в диапазоне 90 - 110. Или есть какие-то иные входные данные? 

Изменено 31 августа, 2020 пользователем El-Shang

[si4karuk]

Мне нужно настроить 10В провести измерение тока, потом 100В измерить ток. А потом плавно изменять от 100 до 200 при этом проверять порог. Срабатывает в диапазоне 120-160 в. Напряжение порога, выдать в компьютер на програму, которая в свою очередь сохранит данныэ в ексель.

Думаю, чтобы избавиться от импульсов, нужно увеличить частоту шим, до ~20 килогерц.

Изменено 31 августа, 2020 пользователем si4karuk

[Yurkin2015]

Я бы сделал так - никаких импульсов и ШИМа. 

МК включает реле СТАРТ. Реле отпускает, и конденсатор С2 плавно заряжается от 0В. Скорость нарастания напряжения, к примеру, 1В/мс.

Процессор через два входа АЦП непрерывно измеряет напряжение на пороговом устройстве и потребляемый ток. Частота измерения, например, 1000 раз в секунду. Тогда точность измерения будет 1 В.

При достижении 10В запоминаем измеренное значения тока. Затем при 100В запоминаем ток. И, наконец, запоминаем напряжение, при коротом устройство сработало. Все три величины кладём в ексель таблицу.

При окончании теста - выключаем реле, на выходе устанавливается 0В. Весь процесс тестирования займёт время, типа, пол-секунды.

Изменено 31 августа, 2020 пользователем Yurkin2015

[si4karuk]

Я даже не знаю. А если придется понизить? Тогда снова передернуть реле? И времЯ... Но в єтом что то есть. Надо попробовать.

[El-Shang]

2 hours ago, Yurkin2015 said:

Я бы сделал так - никаких импульсов и ШИМа. 

Очень негибкий способ, однако. Время заряда не регулируемо, время разряда тоже. Только сменой компонентов. Не есьм торт. А по поводу ШИМа и фильтра могу предложить следующий способ расчета/оценки его характеристик. 

В первом приближении АЧХ одноплюсного RC фильтра  аппроксимируется двумя прямыми — параллельной оси частот до частоты среза (коэффициент передачи 1) и линейно спадающим с крутизной 20дБ на декаду после. Более наглядно можете посмотреть здесь. Используя эту зависимость Вы можете грубо оценить, какой должны быть частота среза фильтра, чтобы удовлетворить вашим требованиям. Они, по моему скромному мнению, определяются уровнем допустимых пульсаций на выходе вашего источника питания. А они в свою очередь напрямую зависят от уровня пульсаций на конденсаторе C2 в схеме, которую Вам предложили, а именно будут умножены в  K = 100К / 750 = 133,333 раз.

Положим, уровень пульсаций не должен превышать V_outrip=1 Вольт. В таком случае уровень пульсаций на конденсаторе C2 должен быть V_c2rip= 1 / K = 7.52 мВ (пик-пик). Довольно круто, но осуществимо. Пульсации на конденсаторе C2 обусловлены ШИМ сигналом поступающим на фильтр 3К - С2 и их гармонический состав зависит как от несущей частоты ШИМ'а, так и от его скважности, но для упрощения мы можем ориентироваться на первую гармонику, которая имеет максимальное значение при скважности ШИМ равной 50%. Значит именно ее амплитуду мы должны подавить до 7.52 мВ, рассчитанных ранее. Оценим ее.

Тут память мне может изменять, а детально в ней ковыряться и/или выуживать в книгах и статьях формулы у меня нет времени, так что воспользуемся всемогущим гуглом и взглянем вот сюда. Там утверждается, что амплитуда первой гармоники прямоугольного сигнала рассчитывается по формуле A₁ = (2 / pi) * A, где А — амплитуда, собственно самого прямоугольника (в нашем случае пик-пик). Положим, что ваш ШИМ генерируется микроконтроллером с напряжением питания 3.3 Вольта, тогда и ШИМ будет изменяться в диапазоне 0 - 3.3В, что и соответствует искомому A. Тогда амплитуда первой для такого ШИМ сигнала скважностью 50% равна A₁ = (2 / pi) * 3.3 = 2.1 Вольта.

Подсчитаем теперь во сколько раз нам нужно его ослабить фильтром  3К - С2, чтобы на конденсаторе C2 пульсации не превышали V_c2rip = 7.52 мВ. К_s= A1 / V_c2rip = 279.37 раз (48.9 дБ). Из этого можем определить, какой должна быть частота среза фильтра. В первом параграфе я написал, что крутизна спада АЧХ RC фильтра равна 20 дБ на декаду (иными словами уменьшается в 10 раз).  Подсчитаем, сколько таких "десятков" необходимо для нашего К_{s (}пусть будет условно N). N = K_s /20 = 2.44. На пальцах это означает, что частота среза нашего фильтра должна быть в 2.44 * 10 раз ниже, чем несущая частота ШИМ. Частоту ШИМ задаете собственно Вы, из этого и считаете RC. Ну или зная RC считаете частоту ШИМ. Как удобнее.

Время реакции такого преобразователя ШИМ - аналоговая величина будет составлять порядка 10-20 постоянных времени рассчитанного Вами фильтра. Из этого сможете сделать выводы о его, так сказать, "производительности".

Вот как-то так. Но я мог ошибиться, писал по памяти и без доступа к симулятору, так что имейте ввиду.

Изменено 31 августа, 2020 пользователем El-Shang

[Yurkin2015]

14 minutes ago, El-Shang said:

Время заряда не регулируемо

А зачем его регулировать-то? Это время определяется только необходимой точностью измерений и частотой выборок АЦП. Один раз установили постоянную RC, и - в путь, больше не меняем. 

[El-Shang]

@Yurkin2015, сугубо дело вкуса. :-) Мне, как какому-никаком софтовику, не с руки иметь компоненты в системе, на которые я не могу повлиять. 

[si4karuk]

1 час назад, El-Shang сказал:

Вот как-то так.  имейте ввиду.

Спасибо. Нооо. Я ничего не понял. Ну разве что шим тут нет смысла использовать. 

Я когда то видел старинную оптопару с лампой накала

[El-Shang]

@si4karuk, там вроде там нет никакой черной магии или тригонометрии (сам не шибко силен в оных). Хотя мне не известен уровень Вашей подготовки, так что прошу прощения, если ввел в заблуждение. ШИМ там вполне катит, только нужно учитывать его природу и огрничения, как и в любом другом случае. Но если все предложенные варианты Вам кажутся сложными, то можно дать копоти. ];-> Взять модельный сервопривод и насадить на его вал переменный резистор. Программа управления простейшая, гальваноизоляция абсолютная, проще вот прямо совсем некуда. :-D

[si4karuk]

В точку Изоляция то будет, но нет таких сервоприводов, чтобы с их помощью можно было измерять ток да напряжение. Я пока блуждаю среди способов регулировки, и чесно, не думал что это будет так сложно. 

Уровень подготовки? А что это?

Изменено 31 августа, 2020 пользователем si4karuk

[El-Shang]

Да, ляпнул неподумавши. :-) Засчитано.

Just now, si4karuk said:

Уровень подготовки? А что это?

Мне неведомо, профессиональный ли Вы электронщик, любитель или просто волею случая вынуждены заниматься решением несвойственных Вам задач. Эти аппроксимации в том или ином виде преподаются в электротехнических ВУЗах (хотя, зачастую, в шибко уж академичной форме), также частенько встречаются в статьях в Сети, в частности, посвященных диаграммам Боде (устойчивости систем с обратной связью). Оттуда-то я их и слизал. Довольно полезная штука оказалась, даже если отбросить ее изначальное назначение.

[si4karuk]

Вот последняя схема. Зачем вы выкинули защиту от КЗ? Или это ради облегчения рисования?

3 часа назад, Yurkin2015 сказал:

Я бы сделал так - никаких импульсов и ШИМа. 

 

[Yurkin2015]

Да, упрощено только чтобы отобразить идею. Конечно, нужно добавить защиту от кз, защиту входов АЦП от перенапряжения и т. д. Транзистор поставить полевой, добавить цепочку для плавного спада напряжения, чтобы проверить переключение вниз, гистерезис. Вобщем, бескрайнее поле для улучшений. 

Изменено 31 августа, 2020 пользователем Yurkin2015

[si4karuk]

А вот цепочка для плавного спада. Очень интересно, о чем вы?