Skocz do zawartości
dawid11810

Układ do prostownika 12V na wzmacniaczach operacyjnych

Pomocna odpowiedź

Witam.
Poszukuję schematu układu na wzmacniaczach operacyjnych do prostownika samochodowego. Posiadam prostownik 10 amper ze stabilizowanym stałym napięciem 14.4 V, do niego potrzebuję układ który po naładowaniu akumulatora czyli spadku prądu ładowania do około 0.5 ampera nastąpi wyłączenie tego prostownika (obojętnie czy z sieci czy odłączenie od akumulatora) nie chodzi mi o układ wyłączający przy zadanym napięciu ponieważ mam praktycznie non stop 14.4 V. Jeżeli ktoś ma układ z opisem użytych części to bardzo dziękuję. Pozdrawiam

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Układ ten jest raczej dość prosty:

w szereg z klemami dajesz bocznik minimum 10A - odłoży się na nim napięcie proporcjonalne do płynącego prądu ~100mV. Napięcie te musisz pomierzyć i wzmocnić, do tego celu należy użyć wzmacniacz różnicowy. Wzmacniacza ten na wyjściu podaje sygnał który należy podać na wejście nieodwracające komparatora +. Do drugiego wejścia podłączamy dzielnik w postaci potencjometru - posłuży do ustalenia wartości, przy której komparator się przełączy. Najlepiej jakbyś przepuścił różne prądy przez bocznik i wtedy dostroił próg odcięcia. Wyjście komparatora podajesz na bramkę tranzystora sterującego przekaźnikiem - ten z kolei najlepiej podłączyć do zasilania.

W ten sposób po naładowaniu akumulatora, ten się odłączy od zasilania. Prąd na boczniku będzie 0 A stąd napięcie 0 V na wyjściu wzmacniacza i stan będzie podtrzymany. Tylko jak teraz podłączysz nowy akumulator, to układ dalej będzie odłączony... Więc albo zmajstrować układ na mikrokontrolerze albo timerze, który będzie czekał przy starcie, albo dodać pamięć na wyjściu komparatora (np przerzutnik), który miałby wejście resetujące. W ten sposób po podłączeniu nowego akumulatora, wciskałbyś przycisk reset i przekaźnik by się otwierał. Wtedy jeżeli prąd będzie wysoki to się na powrót nie otworzy, aż do naładowania.

Edit: większym wyzwaniem może być wyliczenie jaki ma być wzmocnienie, tu jest potrzebny wzór.

 

Jednak pamięć nie będzie konieczna, zwykła bramka OR powinna załatwić sprawę, a kto wie czy jakąś sprytniejszą metodą nie dałoby się jej pozbyć...

IMG_6847.thumb.jpg.3308cfd5b9117990920e197f50227ac5.jpg

Edytowano przez Gieneq

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

A mógłbym prosić o gotowy schemat tego wyłacznika nawet bez pamięci ? Bo nie jestem elektronikiem tylko to jest hobby i nie znam jeszcze tych obliczeń itd. 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Gieneq napisał:

Układ ten jest raczej dość prosty:

(..)

IMG_6847.thumb.jpg.3308cfd5b9117990920e197f50227ac5.jpg

Raczej bardzo skomplikowany a dodatkowo długo nie podziała, bo na przekaźniku nie ma diody likwidującej przepięcia i tranzystor szybko ulegnie uszkodzeniu.

W najprostszej wersji wystarczy: Bocznik (do masy), na którym odłoży się napięcie proporcjonalne do prądu. Napięcie z bocznika na bazę tranzystora NPN. Emiter do masy, kolektor na cewkę przekaźnika oczywiście z diodą zabezpieczającą. Gdy napięcie spadnie poniżej ok 0,6V tranzystor przestanie przewodzić, styki odłącza ładowanie. Gdyby problemem była duża moc wydziela na boczniku, diodą Schottky'ego można przesunąć próg przełączenia tranzystora o ok 400mV dzięki czemu wystarczy spadek napięcia 200mV aby tranzystor przewodził. Inna sztuczka, to dwie diody krzemowe mocy włączone równolegle do bocznika. Ograniczą max napięcie na boczniku do ok 1,4V a co za tym idzie i moc. Obie usprawnienia można zastosować równocześnie.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Myślę, że dało by się pozbyć bramki. Wystarczy przycisk zwierający kolektor i emiter tranzystora sterującego przekaźnikiem.

  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Schemat

sch1.thumb.jpg.4f1c2591a0acbe7482c801c89afd7581.jpg

Modyfikacje: Diody szeregowe, jedna krzemowa, druga Schottky'ego. Da to max spadek napięcia na boczniku 1 max 1,5V co ograniczy Moc wydzielana na boczniku do 0,8 max 1,9W. Można też dać dwie Schottky'ego co da 0,8..1V czyli 0,53 max 0,8W.

 

Na wzmacniaczach operacyjnych ta sama zasada. Wzmacniacz musi posiadać możliwość pracy z napięciami bliskimi 0V na wejściu np LM358 (do -300mV). Jak wydajność prądowa wzmacniacza za mała to dodatkowy tranzystor dla przekaźnika. Wzmacniacz jest o tyle korzystny, że można pracować z mniejszymi napięciami np spadek na boczniku 60mV a nie 600mV (wzmocnienie układu x10). Napięcie odniesienia np LM385-1.2V. Potencjometr pozwoli precyzyjnie ustawić prąd. Prosty filtr RC na wejściu wzmacniacza rozwiąże problem zakłóceń.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)
26 minut temu, Jamik napisał:

Myślę, że dało by się pozbyć bramki. Wystarczy przycisk zwierający kolektor i emiter tranzystora sterującego przekaźnikiem.

@Jamik Dobry pomysł! 

40 minut temu, RFM napisał:

długo nie podziała, bo na przekaźniku nie ma diody likwidującej przepięcia i tranzystor szybko ulegnie uszkodzeniu.

Racja!

Edytowano przez Gieneq

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Jeszcze kilka opcji.

sch2a.thumb.jpg.f92d27e346b74b9995dff293d6c1a24f.jpgsch2b.thumb.jpg.55066d1291f6703d72a7baa898e83aca.jpg

Rozwiązanie z tranzystorem: Dioda "podbija" o ok 400mV (gdy mały prąd, gdy duży to o 0,7V może być) napięcie na bazie tranzystora. Dzieki temu na rezystancji wymagany jest spadek 200mV a 600 co znacznie ogranicza moc wydzielana w boczniku.

Na oamp, wersja prosta ma ta wadę, że trzeba pracować przy niskich napięciach  odniesienia, rzędu dziesiątek mV a trzeba pamiętać jaki ofset ma popularny wzmacniacz i jaki dryft temperaturowy. W wersji rozbudowanej, korzystniej byłoby w sprzężeniu dać rezystory 10 czy 20 a nawet 50 razy większe. Wtedy w filtrze RC na wejściu nieodwracającym kondensator może mieć małą pojemność a rezystor będzie mógł mieć dużą wartość (najlepiej równolegle połączonych rezystorów w sprzężeniu) co zniweluje problem prądu polaryzacji wejść. Równolegle do napięcia odniesienia powinien być kondensator. To czy napięcie odniesienia doprowadzone jest do wejścia odwracającego czy nie zależy czy przekaźnik jest sterowany tranzystorem czy nie. Umknął mi też przycisk START.

Teraz można podyskutować o zaletach i wadach przedstawionych rozwiązań a po wyborze konkretnego wyliczyć wartości elementów.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Skupiając się tylko na wzmacniaczu, moim zdaniem, to nie będzie działać. Na wejściu odwracającym jest wyższy potencjał niż na nieodwracającym w związku z czym na wyjściu powinniśmy dostać napięcie ujemne, co jest niemożliwe przy zasilaniu asymetrycznym i będzie tam napięcie bliskie masy.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
51 minut temu, grg0 napisał:

Na wejściu odwracającym jest wyższy potencjał niż na nieodwracającym w związku z czym na wyjściu powinniśmy dostać napięcie ujemne, co jest niemożliwe przy zasilaniu asymetrycznym i będzie tam napięcie bliskie masy.

O którym wzmacniaczu mowa?

 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Wzmacniacz różnicowy jest chyba najbardziej klasycznym układem w pracy z bocznikiem. Najlepiej po prostu przetestować i będzie wiadomo 🙂 

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
1 minutę temu, Gieneq napisał:

Wzmacniacz różnicowy jest chyba najbardziej klasycznym układem w pracy z bocznikiem. Najlepiej po prostu przetestować i będzie wiadomo 🙂 

Po co testować? Można obliczyć. Na dzień dobry problem, który widze w Twoim rozwiązaniu, to zasilanie wzmacniacza z 5v a pomiar przy 12V. Są wzmacniacze, które sobie z tym poradzą ale:

  • Kosztują ok 20zł.
  • Wzrasta prąd wejściowy wzmacniacza.

Problem można rozwiązać na tanim TL072 ale będzie bardziej skomplikowany od pomiaru prądu od masy, który pokazałem na swoich schematach.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
47 minut temu, RFM napisał:
1 godzinę temu, grg0 napisał:

Na wejściu odwracającym jest wyższy potencjał niż na nieodwracającym w związku z czym na wyjściu powinniśmy dostać napięcie ujemne, co jest niemożliwe przy zasilaniu asymetrycznym i będzie tam napięcie bliskie masy.

O którym wzmacniaczu mowa?

Przepraszam. Chciałem tylko zwrócić uwagę na układ pracy wzmacniacza otoczonego rezystorami R1, R2, R3, R4 z pierwszego rysunku z tego wątku, bez wchodzenia w dyskusje o napięciu wspólnym, CMRR i problemach pomiarów po wysokiej stronie napięcia, bo nie czuję się na siłach do takiej dyskusji. Na rysunku mamy przerysowany wzmacniacz z polecanego w tym poście tutoriala, ale moim zdaniem to na R2 powinien być wyższy potencjał, a nie na R1.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

CMRR to jedno a to, ze wzmacniacz musi na wyjściu uzyskać napięcie bliskie 0 to inna sprawa. Wzmacniacz różnicowy powinien więc też wzmacniać sygnał 10 czy 20 razy a może i więcej (zależy od wartości rezystora bocznika).

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Ależ się wątek zrobił 🙂 Wyraźnie brakuje nam wyzwań.

@grg0 Masz oczywiście rację, wzmacniacz różnicowy na pierwszym schemacie włączony jest odwrotnie.

@GieneqTy też masz rację, wzmacniacz różnicowy faktycznie jest często wykorzystywany do zdejmowania napięcia z rezystora pomiarowego, ale nie w takim prymitywnym wykonaniu. Taki układzik sklecony z oporniczków możezs zbudować gdy chcesz pozbyć się niewielkiego napięcia wspólnego z jakichś dwóch punktów o wystarczająco dużym napięciu różnicowym. Gdybym miał zdjąć 500mV z opornika zawieszonego na potencjale 1V to pewnie bym poszedł po takiej taniości, ale gdy masz ściagać miliwolty z szyny 12V to zaczyna być rzeczywoiście problem CMRR i nie można tego zaniedbać. Wzmacniacz w tej konfiguracji zrobiony z typowych oporników 5% może mieć CMRR nawet i 20-40dB (a oczekujemy 100dB?) więc jeśli masz zmierzyć 50mV na poziomie 12V to błąd wynikający z samej wysokości tej szyny może wynieść i 100mV czyli 200%. Słabo, prawda? To oczywiście liczenie na najgorszy przypadek, w praktyce tak źle pewnie nie będzie szczególnie gdy usiądziemy z dobrym omomierzem i podobieramy oporniki do 0.1%. A w scalakach to co innego. Płacisz kilka złotych i masz albo wzmacniacz pomiarowy z CMRR powyżej 100dB albo kupujesz specjalizowany układ do pomiarów pradu high-side. Ja jednak polecałbym tanie rozwiązanie zaproponowane przez RFM: opornik w linii low-side czyli "w masie". Wzmacniacz nie musi tu borykać się z dużym napięciem wspólnym - wystarczy zwykła konfiguracja nieodwracająca a akumulatorowi jest wszystko jedno w której linii ma opornik. Z drugiej strony to nie układ pomiarowy tylko prosty wyłącznik. Zakładając, że napięcie jest w miarę stałe (12-14V?) to nawet kiepski CMRR można skompensować zwyczajnie ustawiając pożądany próg odłączania przy pomocy amperomierza i potencjometru. 

@RFMChcąc utrzymać straty na oporniku na małym poziomie bez wzmacniacza się nie obejdzie - to jasne, i raczej układy z pomiarem tranzystorowym odpadają. Nawet ta dioda szeregowa Schottky podbijająca napięcie, przy 10A jest chyba słabym pomysłem. Przy 1A dostaniesz na niej pewnie z 0.7V a to już jest 7W. Moim zdaniem na 0R1 przy prądzie 10A wydzieli się raczej 10W niż 1W więc trzeba zejść jeszcze niżej z rezystancją i podciagnąć wzmocnienie. Komparator wyłącznie z histerezą bo to co pokazałes będzie bardzo chimeryczne.

Ja bym przemyślał, czy nie trzeba dać jakiegoś porządnego filtrowania sygnału przed komparacją, bo te prostowniki do akumulatorów to jedno wielkie badziewie. Nie zdziwiłbym się, gdyby w tym były dwie gołe diody i transformator a to oznacza chwilowe wahania prądu od zera do 1.5(?) wartości skutecznej.

I jeszcze pytanie do Autora: po co w ogóle chcesz odłączać ten akumulator? Przecież nie zaszkodzi mu chyba, że postoi trochę dłużej na prostowniku zapewniającym kontrolę napięcia końcowego.

W sumie dobrze tu widać jak trudno zoptymalizować i podać komuś na tacy prosty układ co do którego nie ma żadnych założeń, ani co do budżetu, ani co do skomplikowania, dokładności czy choćby trudności wykonania czy zakupu elementów. Każdy z nas zrobiłby to inaczej i zapewne każdemu by działało. To też oznacza, że nie ma jednego dobrego rozwiązania a z kolei do każdego schematu można się przyczepić i coś w im poprawić. I to jest fajne 🙂 

  • Lubię! 2

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...