Regulator MPPT

[Yggas]

Ale dlaczego mam zapomnieć o ładowarce jak to jest właśnie klucz projektu 🙁

Nie ważne, że to teraz nie będzie działało z paneli, mogę to zasilić z zasilacza lab do testów/pokazania prowadzącemu, a żeby działało tak jak koncepcja przewiduje to poczekam do lata na słońce i sobie zainstaluje coś na tym.

1. Aktualnie mam Arduino Uno i tym chciałbym wstępnie robić algorytm.

2. Co do pomiaru prądu to chodzi Ci o ten układ?

Pomiar pradu

Rezystor 100mOhm będzie do tego dobry czy jeszcze mniejszy poszukać? ROYAL OHM MOR01SF010KA10

3. No więc kolejny raz schodzimy "voltarzem" poziom niżej: teraz będzie to panelik 6V 1W prąd około 0.18 A w punkcie pracy, a bateria 1S 3.7V. NMOS kluczowany napięciem 12V.

4. Do układu z zasilaczem lab wystarczy złożyć układ z 8/9 diod?

5. A czy ten panel nie zadziała przypadkiem gdy na niego skieruję światło z np żarówki?

6. Warunki startu systemu programowo mogę przecież zrobić, że po uruchomieniu przez 5s zwiększa się liniowo D do powiedzmy 50%, a potem się uruchamia algorytm szukający PP.

PS:na rezystor mocy zamiast baterii w sumie mogę się zgodzić (ale na początek!)

[marek1707]

Tak, warto schodzić z liczbami w dół, bo to mniej kosztuje. Dopóki nie musisz spełnić jakichś założeń funkcjonalnych (np. naładowanie akumulatora 10Ah w ciągu maks. jednego słonecznego dnia) to możesz wybierać i upraszczać sprawy dowolnie. Sam układ powinieneś zrobić maksymalnie prosty, ale nie prostszy - jak mówił pewien fizyk.

Wydawało mi się, że masz zrobić algorytm MPPT a nie ładowarkę. To drugie tyle roboty, której i tak masz dużo. Trzeba być rozsądnym, wiele projektów poległo na tym, że autorzy zamierzali przy okazji wysłać rakietę na Marsa choć wystarczyło zrobić procę. A jeśli już to ładowanie zrobić musisz (przeczytaj jeszcze raz założenia - może jednak nie?), to na pewno można budować etapami:

1. Najpierw przetwornica działająca jakkolwiek, nawet bez sprzężenia zwrotnego od wyjścia. Tu masz uruchomić sam układ z tranzystorem, jego sterowaniem, diodą, dławikiem, kondensatorami i obciążeniem. Poznać jego ograniczenia, policzyć sprawność, być może kupić lepsze elementy, dobrać je, napisać sterowanie, zrobić soft-start, zrozumieć na czym stoisz i gdzie są granice.

2. Pomiary prądów i napięć. Tu masz robienie dzielników, sprawdzenie szumów (ile bitów stoi a ile jest śmieciowych), ew. obróbka (filtrowanie cyfrowe), być może synchronizacja ADC z PWM, przeliczanie pomiarów na mV. A to dopiero połowa, bo są jeszcze prądy - wybór układu w sensie topologii i użytych elementów (są dziesiątki rodzajów), wypracowanie sygnału napięciowego, pomiary ADC i dalej to co wyżej. Do tego sprzężenie zwrotne w przetwornicy i masz już stabilizator napięcia produkujący tyle ile zadałeś, nawet przy zmianach obciążenia. To te z trzeba pomierzyć i przetestować.

3. Algorytm MPPT z symulatorem baterii słonecznej. Te dwie rzeczy są razem, bo jedno bez drugiego nie ma sensu. Musisz dać tyle diodek krzemowych w stosie, by dostać napięcie o jakim marzysz. Jeżeli planujesz ogniwo ok. 5V to prawdopodobnie jest zrobione z 7-8 fotodiod. To powinno być widać jako osobne panele na płycie ogniwa. To samo musisz zrobić "na piechotę" z diod i zasilacza zastępującego Słońce - którego potęgi zwykle niedoceniamy. Pamiętaj, że parametry ogniw podawane są dla pełnego nasłonecznienia czyli w Polsce to jakieś 1000W/m². Wyobrażasz sobie zbudowanie takiego oświetlenia? To nie jest lampka świecąca nad biurkiem. Bardzo trudno z ogniwa opisanego jako 6V/1W dostać tyle w sztucznym oświetleniu. Liczyłbym na 30% tego, choć jeśli dasz prawdziwą żarówę 100W w odległości 5cm od małego ogniwa (100-200cm²) to masz szansę. Tylko wtedy wszystko bardzo się grzeje a tego nie chcemy. Samo MPPT też ma wiele odmian, nie wiem jaki algorytm wybrałeś. Nawet najprostszy Perturb&Observe działa OK, ale to też trzeba napisać i przetestować w różnych warunkach. Na szczęście masz już bazę do eksperymentów: źródło mocy i działającą przetwornicę.

4. Dopiero gdy uporasz się z powyższymi możesz zabrać się za ładowarkę. Jeśli chcesz pracować z jednocześnie podłączonym obciążeniem (i to różnym), musisz dospawać układ pomiaru prądu samego akumulatora bo ładowarka tego potrzebuje. To kolejna robota elektroniczna i kolejne wyniki do obrobienia. No i sam algorytm CI/CV.

5. A na koniec opracowanie dokumentacji, zebranie wyników, tabelki, wykresy itp. czyli to co lubimy najbardziej 🙂

Na ile czasu swojej pracy realnie to oceniasz?

Czy myślałeś o tych dużych wahaniach prądu wejściowego (które są bolączką topologii buck) i stabilizacji punktu pracy ogniwa? Masz jakiś pomysł? Indukcyjność szeregowa plus kondensatory? Może zmiana na SEPIC? Tam się prościej steruje kluczem - wtedy wystarczy zapodać na bramkę NMOSa (stojącego na masie) sygnał wprost z wyjścia procesora. Zastanów się. Na początku drogi masz wiele rozgałęzień, ale dopóki nie wszedłeś w którąś, to decyzje o zmianach nie bolą.

[Yggas]

Tak, robiłem MPPT.

Zrób wszystko by w Twoim projekcie była przetwornica buck czyli obniżająca.

Do tej pory trzymałem się tego co napisałeś :/

Już się zabieram za wiadomości nt SEPIC.

[marek1707]

Patrzymy na to z różnych punktów widzenia. Dla mnie buck jest fajny, bo jest prosty, ma liniową zależność wyjścia od wejścia a z impulsami prądu ogniwa jakoś bym sobie poradził. Skoro nawet o tym nie pomyślałeś, to lepiej żebyś wybrał rozwiązanie mające to "wbudowane" w zasadę działania. Przetwornice mające cewkę na wejściu są właśnie takie. Boost jest prosty, ale musi podwyższać co nie jest dobre w przypadku niewielkich akumulatorów. No bo jak mało trzeba mieć żeby zrobić 6V? A małe napięcia to duże prądy, duże straty na każdym głupim ułamku Ohma w cewce, kluczu, kondensatorach itd. Jedyną sensownym zastosowaniem boost'a jest dobranie prawie równych napięć: np. 6V ogniwo słoneczne (w punkcie MP) i akumulator 6xNiMH lub 6V Pb. Wtedy zaczynamy od 6V na wyjściu i jedziemy do 7V z niewielkim hakiem. Oczywiście algorytmy dla takiego NiMH i Pb są inne, ale napięcia prawie te same.

SEPIC jest dla tego zastosowania fajniejszy, bo a) także posiada cewkę na wejściu więc prąd ogniwa słonecznego jest z definicji stabilniejszy i można go trzymać w ryzach blisko punktu MP, b) umie podwyższać i obniżać więc nie ma tego stresu, że na wyjściu nie możesz zrobić mniej niż daje Słońce. Co prawda ta topologia najlepiej wychodzi gdy masz do dyspozycji dwie takie same indukcyjności na wspólnym rdzeniu, ale z dwoma osobnymi cewkami też daje radę. Tutaj niema już tej liniowości co w buck'u, ale w okolicach D=0.5 (czyli przy niewielkich odchyłkach wyjścia w górę-w dół względem wejścia) wciąż jeszcze daje się fajnie sterować.

Zamiast uniwersalnego symulatora, w obszarze przetwornic polecam proste narzędzie Texasa do szybkiej oceny parametrów, wielkości prądów i napięć w elementach oraz porównywania kilku topologii. W ciągu sekund widzisz jak mocny klucz czy diodę potrzebujesz albo jak wielki dławik musisz wstawić dla zadanych wielkości we/wy:

http://www.ti.com/tool/powerstage-designer?keyMatch=powerstage%20designer&tisearch=Search-EN-Everything

Ważne jest, by sensownie wpisać częstotliwość, bo od tego zależy indukcyjność i wielkość wahań prądów. Z Arduino - chyba już pisałem, spokojnie wyciągasz 60kHz.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Yggas]

No więc porobiłem coś takiego:

Części jakie dobrałem:

D1 - 1N5822 3A

L1 - 850uH - BOURNS 7111-RC 3A

L2 - 470uH TALEMA DPO-1.00470 1A

C1 - tutaj chyba jakiś ceramiczny, 0.1uF, tylko na 50V czy na 100V? Czy jakiś elektrolit low esr?

Kondensatory wejsciowy i wyjsciowy 220mF, zwykły elektrolit do 25V starczy?

Rezystor mocy 3W KNP03SJ051JA10 5.1 Ohm

Ogniwa kupię na allegro, parę sztuk 5-6V, może je połączę równolegle.

Akumulator taki: CELLEVIA BATTERIES L502248 3.7V 450mAh - max prąd ładowania ich to około 0.450mA

No więc czy to już ma ręce i nogi? Chciałbym już dziś to zamówić.

EDIT: aha dodatkowo jakie rezystory dobrać by na nich mierzyć napięcie i prąd? Napięcie to wiem jakiś dzielnik z dużym R, a prąd to najlepiej jakieś stałe malutkie R (czy tu może rezystor mocy?). Do tego prądu jakiś wzmacniacz operacyjny?

[marek1707]

Jak rozumiem przewymiarowałeś dławiki by uzyskać mniejsze wahania prądu, tak?

Nie rozumiem jednak dlaczego dajesz takie nadmiary prądów nasycenia. No przecież pracując poniżej 1A nie musisz mieć klocków na 3A.

Ten układ pracuje dobrze, gdy napięcie na C1 prawie nie zmienia się w czasie cyklu. Dla 60kHz to powinien być jakiś ceramiczny 10uF/50V. 100nF to wielokrotnie za mało, popatrz na wykres napięcia na nim. Na pewno jest straszna piła a powinien być prawie płaski.

Kondensatory we/wy to raczej jakieś setki mikrofaradów, może 220-470uF, ale na pewno nie milifarady. No i na 60kHz to już musisz znaleźć jakieś szybkie low-ESR, nie żadne tam aluminiowe elektrolity.

Prąd ładowania aku to raczej 450mA, tak? Zwykle przyjęcie prądu 1C jest bezpieczne.

Rezystory nie są drogie. Kup kilka różnych np. 1, 2.2, 4.7, 6.8, 10 i 22Ω. Przydadzą się do eksperymentów.

Pomiarowe nie wiem jakie i tak nie umiem rozmawiać. Pokaż schemat, wymyśl wzmacniacz, policz spadki napięć (czy je akceptujesz - zawsze to jakaś strata), moce, itd. Mam z głowy wymyślić? Dla prądu 1A dając 0.05Ω dostajesz 50mV i moc 50mW. Dobry wzmacniacz pomiarowy x50 (nie LM358) i masz wynik prądu, ale akumulator "obsługuje" prąd w dwóch kierunkach więc Ty też musisz. Układ pomiarowy prądu wejściowego może być unipolarny.

Dlaczego zakładasz, że ogniwo zejdzie do 1V? Przecież już Ci tłumaczyłem, że jeździsz z punktem MP głównie po prądzie. Napięcie spada bardzo nieznacznie dla sensownych mocy. Różnica między 100% a 10% mocy ogniwa wyraża się w spadku napięcia może o 10%. To prąd się głównie zmienia. Gdy w ogniwie 5V napięcie punktu MP spadnie poniżej 3.5V to nie ma już co tam zbierać, czas się wyłączyć. Koniecznie przyjrzyj się rodzinie charakterystyk jakiegoś ogniwa słonecznego dla różnych mocy promieniowania. Musisz to mieć w małym palcu, żeby rozumieć co robisz. Coś przykładowego znalazłem w sieci:

Cienkimi liniami masz narysowane ch-ki U-I a grubymi krzywe mocy. Szczyty tych grubych krzywych to właśnie punkty MP. Widzisz jak się przesuwają? Napięcie pozostaje prawie bez zmian (jakieś 31-29V) a prąd spada drastycznie. Oczywiście Twój algorytm będzie liczył moc, ale zmieniając D przetwornicy de facto będziesz zmieniał pobierany prąd przy w miarę stałym napięciu ogniwa.

Znajdź jakiś mały tranzystor, np. w SOT223 lub w SO8. Te słabsze (np. 3A) i niskonapięciowe (np. 20V) są lżejsze w sterowaniu i mają małe Rds(on). Procesor poradzi sobie z nim bez problemu nawet bez żadnego drivera.

W takiej dyskusji wszystko opiera się na liczbach, każda coś znaczy - czytaj je krytycznym okiem przed wysłaniem posta. I staraj się rozumieć na co patrzysz - te 100nF źle wróży.

[Yggas]

Taką cewkę znalazłem:

Cewka na wspólnym rdzeniu:

FERROCORE DLD-102U-1A

Q1: FDN339AN

C1: ceramicznych nigdzie nie mogę dostać 10uF, najwiecej to 2.2uF, połączyć je równolegle?

Ewentualnie jakiś audio ale one są drogie no i tutaj mamy częstotliwość większą niż pasmo audio :<

EDIT: chyba, że kondensatory SMD? ale to będzie problem z lutowaniem, już to widzę 🙄

EDIT2:

[marek1707]

No tak, ja w zasadzie wyłącznie używam SMD, chyba że coś jest w tej technologii drogie lub niedostępne. Oczywiście możesz połączyć kilka 2.2uF równolegle. Przez ten kondensator przepływa całość mocy więc powinien być dobry. Na moich płytkach też czasem jest kilka obok siebie bo to zmniejsza ESR takiego elementu a więc i straty.

Tranzystor fajniutki znalazłeś, nawet nie w SOT223 a jeszcze mniejszym, "bezblaszkowym" SOT23. Przy sterowaniu bramki z 5V będzie miał jak u mamy (cichy kąt, ciepły piec..) nawet bez radiatorka, a spokojnie zadziała także z procesora 3.3V. Daj mu szeroką (kilka mm) ścieżkę od drenu bo to jedyne przejście ew. ciepła. Gdzie kupujesz elementy?

Nie, nie. Ten dławik nie jest przeznaczony do SEPICów. Tylko z pozoru pasuje bo ma dwa uzwojenia. To jest element do budowania filtrów EMI (zakłóceń przewodzonych) i w tym sensie jest stosowany w przetwornicach, ale nie jako główny element gromadzący energię tylko na wejściu, od strony sieci AC. Rdzenie takich dławików są stratne specjalnie po to, by właśnie nie mieć silnych rezonansów a specyfikacja (liczby w datasheet) jest nastawiona na pracę jako indukcyjność skompensowana (common mode choke) w filtrze EMI. Przykładowo: prąd który może ten dławik przenieść (tutaj: 1A) jest prądem który musi płynąć przez oba uzwojenia na raz i to w przeciwnych kierunkach. Dzięki temu pola magnetyczne obu połówek się znoszą i rdzeń nie jest nasycony. Taka sytuacja jest właśnie na wejściu zasilacza, gdzie jednym drutem prąd do niego wpływa a drugim (taki sam) wypływa - dla takich przepływów dławik common-mode praktycznie nie istnieje (nie licząc tzw. indukcyjności rozproszenia). Dopiero gdy przez oba druty usiłują wydostać się z zasilacza zakłócenia symetryczne (czyli takie same w obu kablach) dławik się "uaktywnia" i pokazuje swoją "moc" czyli indukcyjność. Podejrzewam, że w warunkach takich jak w SEPIcu, już 100mA prądu by nasyciło rdzeń i tyle byś widział z tej indukcyjności. Tu nie ma nic za darmo, cewka 1mH na 1A musi być duża.

Dławików do SEPICów i podobnych topologii jest mało w stosunku do tych pojedynczych, ale istnieją, przykład:

http://katalog.we-online.com/en/pbs/browse/power_magnetics/dual_coil_power_inductors

Jeżeli masz ochotę, napisz do Wurtha w Polsce. Na pewno chętnie Ci pomogą w takim projekcie i dostaniesz próbkę. Dobrze wybierz. Oczywiście zawsze możesz kupić dwie osobne cewki, choć ich suma jest wtedy większa (wielkościowo i indukcyjnie) niż dławika podwójnego - to cecha SEPICa, że warto go zrobić na wspólnym rdzeniu.

[Yggas]

Wreszcie jakieś plusy w twojej wypowiedzi co mnie pokrzepia 😃

Wszystko sprawdzam w TME i dlatego też patrzę po stanach magazynowych, może w piątek dojdzie co było by super.

TT ELECTRONICS OAR1R050FLF Dwa rezystory pomiarowe 50mOhm, 1W. Do tego 2 kanałowy wzmacniacz operacyjny MICROCHIP TECHNOLOGY MCP6232-E/P (szczerze to się nie znam na nich ale myślę, że taki da radę).

No to nie pozostaje mi nic innego jak dobrać pojedyncze dławiki:

DPU470A1 470uH

DPU330A1 330uH

obydwa do zasilaczy impulsowych przeznaczone na 1A.

Do Wurtha napiszę chociażby z ciekawości 😋

PS: czemu na screenach które wrzuciłem napięcie Vin tak się drastycznie zmienia, że nawet jest minusowe?

Jeżeli chodzi o druk, polecasz termotransfer?

[marek1707]

Nie możesz symulować układu z dwoma cewkami na wspólnym rdzeniu jako osobnych indukcyjności. Musisz tu użyć transformatora i dobrze podłączyć kierunki uzwojeń albo zdecydować się na osobne cewki na symulacji i w realu.

Źródła napięciowe w SPICE mają zerowe impedancje wyjściowe co jest nierealne. Np. sterując bramkę z V1 zakładasz, że port procesora ma niekończenie wielką wydajność prądową i zrobi dokładnie takie napięcie jakie sobie chce a tak nie jest. Bramka ma pojemność a procesy zachodzące w czasie przełączania MOSFETa modyfikują prądy i napięcia bramki. W skrócie: daj w bramce szeregowy opornik 50-100Ω - to znacznie przybliży pracę klucza do prawdziwego układu. Przy okazji obejrzysz jak wygląda " półka" bramki w czasie przełączania a wymieniając typy tranzystorów będziesz mógł się przyjrzeć różnicom w czasach.

Dlaczego minus? No przecież na wejściu masz źródło prądowe. Ono pompuje prąd w diody (i resztę), ale nie wyznacza konkretnego napięcia. Jeżeli przetwornica bierze więcej prądu niż daje I1, nadmiar prądu zmieni polaryzację napięcia. To znaczy, że przeholowałeś i start przetwornicy nie jest rzeczywisty. Daj większą pojemność wejściową by pokryć to zapotrzebowanie startowe z C2.

1Ω na wyjściu? Dlaczego tak dziwnie duże obciążenie? Przecież to dla tej przetwornicy prawie zwarcie. Patrz krytycznie na wyniki symulacji. Np. czy napięcie wyjściowe w stanie ustalonym jest zgodne ze wzorem dla SEPICa dla danego Vin i D. Jeśli nie, szukaj problemu i nie zadowalaj się że tranzystor w ogóle jakoś przełącza.

Opornik pomiarowy wejściowy postaw na masie a dopiero na nim całe to źródło z diodami i I1. Baterii słonecznej to nie przeszkadza, a bardzo ułatwisz sobie pomiary prądu bo napięcie na R1 będzie odniesione do Twojej masy. Nie kupuj wzmacniaczy w ciemno. MCP6232 to kostka do bardzo oszczędnych układów bateryjnych optymalizowany na pobór prądu (20uA), ale pasmo i parametry stałoprądowe (offset) ma marne. Jeśli go wstawisz i każesz mu wzmacniać napięcie 50 razy dostaniesz pasmo kilka kHz. U Ciebie nie ma znaczenia czy wzmacniacz pobiera 50uA czy 5mA, ważne by miał kilka MHz pasma, offsety na poziomie 0.1mV i mały dryft. Te dwie ostatnie liczby bezpośrednio wpływają na dokładność pomiaru, bo przecież dla 100mA prądu na 50mΩ dostaniesz 5mV. MCP6232 ma taki właśnie offset więc zjada to napięcie na dzień dobry. Albo zwiększ oporniki pomiarowe albo musisz kupić naprawdę dobry wzmacniacz. Szukaj wśród tzw. precyzyjnych lub wręcz zero-offsetowych.

[Yggas]

1Ω na wyjściu? Dlaczego tak dziwnie duże obciążenie? Przecież to dla tej przetwornicy prawie zwarcie. Patrz krytycznie na wyniki symulacji. Np. czy napięcie wyjściowe w stanie ustalonym jest zgodne ze wzorem dla SEPICa dla danego Vin i D. Jeśli nie, szukaj problemu i nie zadowalaj się że tranzystor w ogóle jakoś przełącza.

Duże czy małe? Zwarcie czy rozwarcie? Przy dużym obciążeniu to raczej rozwarcie chyba

Przyszły mi części, zabieram się za robienie schematu płytki.

Nadal potrzebny mi wzmacniacz operacyjny a ja nie wiem jakich szukać bo tyle tego jest...

Dostałem poradę by "Szukaj takich z niesymetrcznym, będziesz miał łatwiej zasilić. No i może jeszcze rail-to-rail, jeśli chcesz mierzyć w całym zakresie." ale nie wiem... Coś takiego jak to:

MAXIM-DALLAS MAX4252EUA+ ?

Opornik pomiarowy wejściowy postaw na masie a dopiero na nim całe to źródło z diodami i I1. Baterii słonecznej to nie przeszkadza, a bardzo ułatwisz sobie pomiary prądu bo napięcie na R1 będzie odniesione do Twojej masy.

Nie rozumiem :<

[marek1707]

Duże obciążenie do takie, które poważnie obciąża układ. Gdy weźmiesz do ręki worek ziemniaków a potem ołówek, to co jest dla Ciebie większym obciążeniem? No to jeśli na wyjściu dałeś 1Ω a planujesz tam napięcie ok 4V (LiPol 1S, czy tak?) to przecież w tych warunkach przetwornica musiałaby dać 4A. Ponieważ jednak na wejściu dałeś źródło prądowe 0.5A to ją głodzisz i całość działa źle. Nie widzisz tego na wynikach symulacji? Staraj się tak projektować testy układu by warunki były (przynajmniej na początku) zbliżone do rzeczywistych. Dając 0.5A odłożone na 6 diodach tak wymyśl wysterowanie z generatora i obciążenie by przetwornica pracowała poprawnie. Mając 50% wypełnienia PWM, na wyjściu SEPIC powinien zrobić mniej więcej to samo napięcie co na wejściu. Daj więc opornik obciążenia taki, by pociągnął np. 200mA przy 5V. To wtedy symuluje jakiś sensowny stan układu zamiast 1-omowego zwarcia.

Jak mierzy się prąd? Przez pomiar napięcia na znanym rezystorze, tak? A jak mierzysz napięcie? Przez pomiar różnicy potencjałów między dwoma punktami. Gdy masz w ręku woltomierz z dwoma kabelkami, to wszystko mu jedno jak ten opornik jest włączony. Czy między baterię a silnik na kablu plusowym czy na masie, prawda? Na plusie płynie prąd i w masie płynie ten sam więc wynik pomiaru będzie identyczny. Ale wzmacniacz operacyjny który ma ten pomiar zrobić za Ciebie stoi swoim minusem zasilania na masie układu a ma zmierzyć napięcie (czyli różnicę potencjałów) na jakimś oporniku. I już nie jest wszystko jedno jak włączonym. Jeśli wstawisz go w kabel plusowy (jak na schemacie z symulacji) to na obu wejściach wzmacniacz dostanie duże napięcie (np. 5V) i dopiero na jego tle jakąś małą różnicę (np. 5mV). To źle, bo nie ma wzmacniaczy idealnych i każdy z nich widzi nie tylko tę różnicę, ale też do wyniku dosypuje troszkę tego napięcia wspólnego. Są oczywiście lepsze i gorsze wzmacniacze, ale po co przepłacać. Jeśli możesz (a możesz) to staraj się więc to napięcie minimalizować tak, żeby do wzmacniacza dochodziło tylko to co ma wzmacniać, nie nałożone na jakąś dużą, wspólną składową stałą. I dlatego wstaw opornik pomiarowy prądu wejściowego w minus baterii słonecznej a nie w jej plus. Jasne?

Te porady są dobre. Oczywiście wzmacniacz będzie pracował z niesymetrycnzym zasilaniem więc musi umieć "obsłużyć" napięcia we/wy od zera względem swojego pinu V-. Rail-to-rail nie jest potrzebny, bo wejście będzie zawsze bardzo małe (miliwolty od masy) a wyjście nie musi podjeżdżać do Vcc. To kwestia dobrania skali.

A który? No musisz wiedzieć czego wymagasz, bo wybór jest ogromny. Parametrem kluczowym w takim zastosowaniu jest napięcie offsetu i jego dryft temperaturowy. Np. u Microchipa wzmacniacze tzw. precyzyjne mają w nazwie "V" np ten:

https://www.tme.eu/pl/details/mcp6v71t-e_ot/wzmacniacze-operacyjne-smd/microchip-technology/

ma offset 8uV (w porównaniu z kilkoma mV dla kultowego LM258) i dryft 15nV/°C. Przekładając to na Twój opornik pomiarowy 50mΩ dostajesz błąd prądu na poziomie 0.1mA. Gdybyś tu użył "zwykłego wzmacniacza", miałbyś błędy rzędu 50-100mA już na starcie.

Rysuj schemat, zobaczymy jak to sobie wyobrażasz. Możesz pokazywać gotowe bloki po kawałku. Niekoniecznie wszystko od razu, bo może być dużo zmian a po co się narobić na bezdurno?

[Yggas]

Schemat w KiCad:

Schemat w LTSpice:

Symulacja:

Tak mają wyglądać te rezystory?

Jeszcze muszę dorysować opampy ale to dopiero jutro się chyba za to wezmę bo dziś jeszcze mam sporo innych rzeczy do roboty 😋

Rezystancje wewnętrzne ogniwa 1C lipol przyjąć w okolicach 10mR?

WAŻNE: te tranzystorki są bardzo małe, nie spodziewałem się takich 😃 Nie uszkodzę ich lutując lutownicą kolbową? :/

[marek1707]

Pracuj wolniej i uważniej. Lewy opornik pomiarowy. Na pierwszym schemacie jest OK a na drugim? Co nim mierzysz? Jaki prąd? Przecież źródło prądowe wraz z diodami stanowi nierozłączny zespół - model baterii słoneczniej. A teraz wstaw ten moduł w miejsce kostki WEJSCIE1 na prawym schemacie. I masz coś innego niż narysowałeś na drugim. Przecież w końcu kiedyś nie będziesz miał nikogo kto Ci będzie patrzył na ręce.

I odpowiedz sobie teraz na pytanie: jak będzie wyglądała prezentacja/pokaz albo co chcesz osiągnąć? Przecież akumulator w końcu naładujesz, musisz mieć wyjście do jakiegoś zewnętrznego obciążenia żeby proces mógł być ciągły, żeby było coś co nie gromadzi energii, ale ją na bieżąco zużywa. Kostka WYJSCIE2 może pełnić rolę akumulatora lub obciążenia, ale nie jednocześnie. Może od razu zaplanuj dwie kostki: dla akumulatora - z bipolarnym pomiarem prądu w jej "minusie" i za nią drugą: dla obciążenia - z pomiarem jednokierunkowym.

Pierwszy pomiar jest ważny z punktu widzenia algorytmu CI/CV ładowarki, ale przecież możesz na początek nie montować akumulatora a całą pozyskaną z wejścia moc wytracać na oporniku obciążenia. To już wystarczy do pokazania algorytmu MPPT i na takim układzie powinieneś go uruchamiać i testować. Odpalisz timer z PWM, zmierzysz sprawność konwersji, pomierzysz napięcia i prądy, napiszesz funkcję stabilnego sprzężenia zwrotnego od wyjścia "produkującą" zadane napięcie itd. Dopiero jak to będzie działać, podłączysz akumulator (zdejmując opornik na wyjściu) i możesz bawić się w czyste ładowanie. Do zrobienia poprawnego CI/CV algorytm MPPT nie jest Ci potrzebny. I wreszcie gdy obie te rzeczy opanujesz, połączysz je razem.

Acha, pomiędzy akumulatorem a wyjściem do obciążenia powinieneś dać tranzystor/klucz odłączający obciążenie. Szanujący się system zasilania buforowego powinien umieć ochronić swój akumulator przed nadmiernym rozładowaniem.

Masz więc do zrobienia trzy pomiary prądu i dwa pomiary napięcia.

Sprawdź jakie masz Vref w procesorze i policz wszystkie oporniki: tak pomiarowe jak i w dzielnikach napięć oraz te wyznaczające wzmocnienia wzmacniaczy. Opisz jakie przyjąłeś zakresy pomiarów i jakie rozdzielczości (przy 10-bitowym ADC) dostaniesz w każdym z 5 kanałów. I lepiej żeby to było na jutro niż żeby błąd poganiał błąd.

--------------------

EDIT: Niestety nie znam Twoich zdolności manualnych. Dzisiejsza elektronika umie być mała, trzeba być na to przygotowanym. Ja lutuję moje płytki na pastę w piecu rozpływowym, ale precyzyjną lutownicą robię wszystkie poprawki i zmiany małych elementów podczas uruchamiania układu. Cóż, narzędzia to podstawa. Tak jak bez multimetru, zasilacza i oscyloskopu raczej niczego ciekawego nie doprowadzisz do pełnego działania, tak bez porządnej lutownicy z zestawem wielu różnych grotów i stabilizacją temperatury nie zmontujesz precyzyjnych elementów. Trzeba inwestować w warsztat bo głupio obudzić się z ręką w nocniku, gdy rozłożyłeś pół samochodu a tu brakuje siedemnastki nasadowej.

Zawsze możesz kupić coś większego a maluchy SOT23 zostawić na później. Sugerowane przeze mnie SOT223 jest sporo większe.

[Yggas]

A może od razu układ do pomiaru prądu na high side?

KLIK

Są też takie dwukierunkowe