Skocz do zawartości
Chev

Dwukierunkowy pomiar prądu na WO

Pomocna odpowiedź

Hmm, po takim oklepie kolega @Chev może bać się odpowiedzieć 😁. Proponował bym na początek jakiś dedykowany wzmacniacz do pomiaru prądu zakupić do którego wystarczy potencjometr dołączyć i shunt rezystor co by się ten przedszkolak na tej sznurówce nie powiesił przypadkiem 😂

4 godziny temu, marek1707 napisał:

Kurcze, trzeba chyba zrobić jakiś szybki kurs o wzmacniaczach operacycyjnych i ich najprostszych aplikacjach

Jestem bardzo ZA, takich opracowań nigdy nie za wiele, szczególnie kiedy temat wyłożony w sposób fachowy, najlepiej z kolorowymi obrazkami dla wzrokowców i "smaczkami" w postaci przydatnych tricków do obliczania elementów pasywnych. 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Akumulator jest ładowany zawsze stałym prądem 180 mA z możliwością wybrania napięcia ładowania na switchu: 8,5V oraz 11,5V, by ładować ogniwa NiCd (7,2V) lub LiFePo4 (9,6V). Po uzyskaniu napięcia 8,4V dla NiCd oraz 11V dla LiFePo4 nastąpi jakaś zmiana sygnalizacji LED, a w przypadku, gdy napięcie na złączu akumulatora będzie niższe niż 6,5V, co ma sygnalizować błąd lub brak akumulatora, ma na nastąpić adekwatna do tego faktu sygnalizacja LED. Oba akumulatory będą o pojemności 1800mAh. Ładuje je prądem 0,1C z bardzo prostego powodu. Nie chcę generować dodatkowych kosztów na czujnik temperatury, a norma mówi, że po 24h ma nastąpić pełne naładowanie akumulatorów, więc po co kombinować. W przyszłości chciałbym, by układ ten został skomercjalizowany stąd poszukiwanie przez mnie jak najtańszych rozwiązań. MCP6061 jest jeszcze do przełknięcia. Generalnie projektuję moduł zasilania awaryjnego dla opraw LED, gdzie po zaniku zasilania sieciowego (tu również zasilania podstawowego LED), zasilanie przełączane jest przekaźnikiem na akumulator który ma uruchomić przetwornicę do zasilania LED oraz podtrzymać układ sterowania. W jednej z wersji tego modułu zwanej centralnym monitoringiem wymaganie jest podanie napięcia akumulatora. Ja uznałem, że fajnie byłoby też mierzyć prąd, by wiedzieć w jakiej kondycji jest akumulator jako bonus.

Co do dzielnika napięcia to mamy: R3 = 100k, R4 = 3k, co daje 96 mV. Nie zmieniam nic, bo wszystkie obliczenia są zrobione z offsetem taki jak ma być. Tak się złożyło szczęśliwie.

Wzmacniacz x30 ma pasmo ok. 24kHz. Wydaje mi się, że można je spokojnie zawęzić do 2kHz, żeby nie wchodzić na kolano charakterystyki. 

Napięcie szumów na wyjściu to suma szumu 1/f, termicznego, szerokopasmowego oraz prądowego. Są na to wzory, można to policzyć.

 

 

4.jpg

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

A ja myślę, że nie doceniasz @Chev Z postu na post widać, że dłubie w temacie i wie coraz więcej. Ostatnio zamotał się na tym piętrowym dzielniku napięcia odniesienia, ale moim zdaniem zawiśnięcie mu nie grozi. O dedykowanym scalaku pisałem jako o rozwiązaniu ratunkowym. Jeśli nie będziez rozumiał parametrów wzmacniaczy, to w końcu trafisz na aplikację do której gotowca (w sensie kostki "wzmacniacz sygnału z detektora naciągu sznurówki") nie znajdziesz i trzeba bedzie zacząc rozkminiać tabelki i próbować szacować wyniki bez kupowania (czasem drogich) i budowania (czasem skomplikowanych) układów.

Właśnie nie wiem, czy są tu w ogóle jakieś "triki". Wydaje mi się, że podobnie jak w każdej innej działce musi nadejść moment przełamania pewnego poziomu wiedzy krytycznej. Od tej chwili sam zaczynasz świadomie analizować gotowe układy, rozumieć dlaczego zostały zrobione tak a nie inaczej a w końcu przychodzi czas na policzenie i zrobinie jakiegoś nietrywialnego własnego projektu. Zawsze można trafić na jakieś grabie - mi też to się zdarza, ale sa ona coraz rzadsze i coraz trudniej na nie w trawie trafić. O kursie praktycznego wykorzystania wzmacniaczy operacyjnych pogadam z @Treker

EDIT: @Chev Ojej, to koniecznie musisz poczytać o algorytmach ładowania akumulatorów, bo te dwie chemie różnią się sposobem ładowania jak dzień do nocy. Absolutnie nie możesz ładować NiMHów do jakiegoś konkretnego napięcia a z kolei dla LiFePO4 musisz mieć kontrolę końcowego napięcia ładowania. To co napisałeś na razie jest wyobrażeniem małego Kazia o ładowarce. Mam nadzieję, że to jakiś wielki skrót myślowy a nie prawdziwe plany. Skoro układowo zapewniasz stały prąd, to po Ci pomiar prądu i koszty z tym związane? Przecież w takim wypadku wystarczy zrobić proste źródło prądowe i precyzyjny pomiar napięcia. To zadziała zarówno podczas ładowania NiMHów i litowych jak i kontroli ich rozładowania.

Edytowano przez marek1707
  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Tak jest to policzone. 1,4V (nowe 1,45V ale biorąc uwagę degradację, biorę pod uwagę gorszy przypadek) osiąga naładowane ogniwo NiCd, więc naładowanie moich 6 pastylek, będzie wymagało 8,4V. Tak samo LiFePo4. Naładowane ogniwo osiąga napięcie 3,65V, lecz to w porównaniu do NiCd można trochę przeforsować napięciowo do 4,1V, co nie wpływa znacząco na jego kondycję. Ja przyjąłem ładować je do 3,85V na celę, bo tak pozwalają na to rezystory użyte w układzie (nie chcę generować nowych elementów, bo później wiąże się to też z kosztami układania przez zewnętrzną firmę. Ciągle kompromisy). Jest kilka algorytmów dla NiCd. Ja wybrałem -dV. Porównuję cały czas napięcie i patrzę czy podczas ładowania, napięcie na akumulatorze nie spada. Jeśli tak jest, odcinam ładowanie kluczem. Nie powinno to nigdy nastąpić, ale zawsze to zabezpieczenie przed przeładowaniem. LiFePo4 zaleca się ładować wysokim prądem do 60% pojemności, a resztę prądem niższym przy badaniu cały czas temperatury ogniwa. Tak jak napisałem - nie zależy mi na szybkości ładowania, więc w obu przypadkach wybieram 0,1C, by na 100% nie dopuścić do przegrzania się ogniwa. Także jest to w miarę przemyślane.

Układowo mam to zrobione tak, że z przetwornicy wejściowej 12V doprowadzam napięcie na wejście pierwszego stabilizatora liniowego, którego wykorzystuje do stabilizacji prądu 180mA, a jego wyjście do wejścia drugiego stabilizatora liniowego, gdzie wybieram sobie już odpowiednie napięcie na switchu. Wydaje mi się to najprostsze.

Docelowo robi się to tak, że jest jedna centrala, która zbiera wszystkie informacje o stanie i kondycji urządzenia i ew. sygnalizuje jakieś błędy. Może jestem w błędzie, ale wydaje mi się, że pomiar prądu rozładowania i ładowania w funkcji czasu jest informacją bardziej wiarygodną niż pomiar napięcia w funkcji czasu, aby wiedzieć czy akumulator nadal trzyma swoją znamionową pojemność. (raz rocznie trzeba wykonać test B, który polega na pełnym rozładowaniu i naładowaniu akumulatora oraz sprawdzenia czy oprawa nadal podtrzymywana jest przez określony czas (1,2,3h w zależności od wersji)).

 

 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Absolutnie nie możesz zakładać, że napięcie naładowanego ogniwa NiMH to 1.3, 1.4 czy tam 1.45V. Algorytm ładowania zakłada ładowanie stałym prądem do czasu aż temperatura zacznie wyraźnie rosnąć (dla dużych prądów) lub gdy napięcie przestanie rosnąć. Wtedy uznajesz, że jest naładowane. Napięcie końcowe bardzo zależy od prądu i od temperatury ogniw i nie możesz wiedzieć jakie ono będzie. Na marginesie: z mojego doświadczenia akurat prąd 0.1C jest bardzo złym wyborem dla NiMH. Z jednej strony ogniwa się nie zagrzeją więc trudno wyczaić koniec po temperaturze a z drugiej mały prąd powoduje bardzo małe przyrosty napięcia i trudną detekcję stanu Zero ΔV. Z trzeciej na dodatek jest to jeszcze na tyle duży prąd, że może wyraźnie szkodzić akumulatorom zostawionym pod nim na dłużej (gdy ΔV zawiedzie np. przy zmianach temperatury otoczenia), bo ta granica moim zdaniem leży gdzieś poniżej 0.05C. Musisz być przygotowany na pomiary pojedynczych mV na ogniwie więc rozdzielczość rzędu kilku mV na całym stosie będzie w sam raz. Niektórzy wyłączają prąd na czas pomiaru i mierzą napięcie po sekundzie-dwóch. Ja nie jestem zwolennikiem tej metody, chyba że źródło prądu jest do d.. i tak naprawdę stałość ma tylko w  nazwie albo gdy np. generuje mnóstwo śmieci (np. jakiś prymitywny konwerter DCDC). Tak więc w najprostszym wypadku wystarczy źródełko (np. z LM1117 albo jeszcze tańszy LM317) na te zafiksowane 200mA i jakiś precyzyjny pomiar napięcia aku. Musisz mieć zapas dynamiki więc zasilanie z 12V jest idealne i to wszystko. Nie ma sensu robić tu jakichś ograniczeń napięcia. To procesor je mierzy, wykrywa sytuację ZeroΔV i wyłącza źródełko np. przez przywarcie pinu ADJ do masy co w praktyce wyłącza stabilizowany prąd. Dla litowych trzeba pod koniec zmniejszać prąd więc zrobiłbym prostą regulację na tym samym LM317.

Jak rozumiem założenia sa nastepujące:

  • układ jest częścią jakiegoś oświetlenia alarmowego czy coś
  • normalnie całość pracuje z sieci AC a aku są naładowane
  • ochorna aku przed zbyt głębokim rozładowaniem w czasie pracy bez zasilania sieciowego
  • ładowanie dwóch różnych chemii
  • okresowe przeprowadzanie testu sprawności aku

Nadal nie rozumiem po co pomiar prądu w tak prostym układzie. Jeśli znasz obciążenie to wiesz jaki prąd pobiera więc wiesz jak długo może być włączone a dodatkowo znasz napięcie więc możesz odciąć aku gdy zaczyna być groźnie nisko. Do przeprowadzenia rocznego testu wystarczy tranzystorem załączać jakiś znany opornik obciążenia (przecież to nie apteka) i mierzyć czas po jakim ogniwa spadną do stanu "rozładowane". Gdy robisz układ do produkcji to wymyślaj rozwiązania wystarczająco proste by spełnić założenia a wtedy jest szansa, że będą tanie. Pomiar napięcia bardzo dobrze pokazuje przebieg procesu zarówno ładowania jak i rozładowania tym bardziej, że to dolny próg napięcia jest warunkiem uznania aku za rozładowany, a prąd? Przecież z jednej strony masz źródło prądu więc co, testujesz jego poprawność? A z drugiej znane obciążenie. Chyba, że chcesz sprawdzać czy w ogóle jakiś prąd ciągnie, ale to ja bym bardziej zrobił czujnik światła jeśli świecenie jest główną funkcją urządzenia. 

No i szkoda, że o komercjalizacji swojego układu piszesz dopiero teraz, bo trochę inaczej traktuje się ludzi, którzy na amatorskim Forum proszą o pomoc w sprawach zawodowych.

 

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.


×
×
  • Utwórz nowe...