Skocz do zawartości
Vroobee

Wybieranie ogniw zasilających przy pomocy przekaźników.

Pomocna odpowiedź

Układ z tranzystorem STS12NF30L i driverem MCP1402 🙂 a kondensatory low ESR na wejściu i na wyjściu z przetwornicy, tak ?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Tak. Dla uproszczenia daj to samo na wejściu i wyjściu: po 220-470uF/16V.

Problemem może być ew. zasilanie/ładowanie z 5V z USB, bo urządzenie USB nie może mieć na wejściu tak wielkiego kondensatora (a planowaliśmy proste, równoległe połączenie portu USB przez diodę i ogniwa słonecznego). Norma przewiduje tu jedynie 10uF. Można pójść na łatwiznę i założyć, że nie będziesz tego podłączał do portu USB w kompie a tylko do ładowarki sieciowej, której jest raczej wszystko jedno. W przeciwnym razie trzeba zrobić osobny tranzystor/klucz powoli załączający 5V by host USB nie zobaczył chwilowego "zwarcia" na linii Vusb spowodowanego nagłym podłączeniem wielkiego kondzioła.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Witam ponownie,

w załączniku wstawiam schemat układu ładującego. Proszę o sprawdzenie poprawności schematu 🙂

EDIT:

Zauważyłem mały błąd. Tranzystory IRLML6344 połączone są bezpośrednio z prockiem. Pomiędzy jest rezystor 4.7k Ohm.

schemat.pdf

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

1. Co to jest U1 i U2? Czytając schemat ideowy muszę widzieć sposób działania układu, przepływ prądów i tak narysowane fragmenty, by od razu kojarzyły się z typowymi konfiguracjami. Nie chcę się zastanawiać czy to zwykłe MOSFETy czy może jakieś mądrzejsze klucze do zarządzania zasilaniem. Nie widzę w którą stronę mają włączone wewnętrzne diody ani jakiego są typu. Nie masz symboli takich tranzystorów? To je zrób.

2. T1 jest włączony odwrotnie.

3. Coś kompletnie pokręciłeś z IC1B. Skąd bierze swój sygnał wejściowy? Dlaczego wejście (+) jest na VREF? Chyba nadużywasz symboli etykiet. Przecież możesz narysować opornik pomiarowy prądu akumulatora i sam akumulator od razu na wyjściu przetwornicy. Na tym samym kablu może też wisieć stabilizator +5V. To pokaże do czego ona jest i jak jest zorganizowany system zasilania. To samo z driverem. Dlaczego muszę szukać połączenia z procesora do drivera a potem z drivera do bramki? Nie możesz umieścić 1402 obok MOSFETa? Po co te osobne, rozrzucone po całej kartce bloki? Niech schemat sam się tłumaczy. To nie jest wsad dla programu projektowania PCB tylko przekaz idei, przeznaczony nawet dla samego Ciebie za 2 lata. Musi być jasny i prosty.

4. Nie możesz mierzyć napięcia akumulatora wprost wejściem procesora.

5. Nie podłączaj obcego napięcia (na dodatek z długiego kabla) wprost do wejścia ADC, chodzi o ADC0 i ADC1. Jakie napięcie zmierzy ADC gdy nie podłączysz nic do złącza USB lub nie będzie fotoogniwa? Nie, nie 0V tylko jakieś przypadkowe. Na niesterowanych wejściach nie dostajesz 0V. Musisz mieć opornik i kondensator do masy plus rezystor szeregowy zapobiegający upaleniu pinu podczas gmerania przy wtyczce. A więc dzielnik dający przy okazji margines dla zakresu pomiarów. Jeśli mierzysz wejście na którym spodziewasz się 5V to zakres ADC zrób na 6-7V.

6. Filtry R6/C14 i R9/C15 zrób takie same. Przecież mierzone wielkości są podobne i pochodzą z podobnych układów.

7. Pamiętaj, że wszystkie piny procesora są wejściami gdy stoi w resecie lub dopiero co startuje. Wszystkie ważne sygnały (np. sterowanie głównym kluczem, sterowania kluczami wyboru źródła) muszą być podciągnięte opornikami (10-22k?) do stanów nieaktywnych.

8. Nie potrzebujesz tak wielkiego L2. Jeżeli już chcesz użyć dławika, 10uH wystarczy. Opornik 22-33R także zadziała.

9. Skąd bierzesz 4.1V i co to za dziwne napięcie?

10. Driver 1402 będzie szarpał bardzo duże szpilki prądu z szyny +5V. Nie zasilaj go wprost z niej tylko przez opornik kilka omów i daj mu równolegle 100nF/1uF ceramiczne między jego VDD i GND. Wstaw między wyjście drivera a bramkę MOSFETa opornik. Załóż 22R a gdy będziesz uruchamiał układ dobierzesz go jako kompromis generowanych zakłóceń do prędkości przełączania tranzystora.

A tak to całkiem, całkiem 🙂 Dawaj następną wersję.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Kolejna wersja 🙂 Mam nadzieję, że wszystko poprawiłem z poprzednich uwag.

schemat.pdf

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Znacznie lepiej. Z uwag ogólnych to jeszcze mogę mieć pretensje o kierunek sygnałów: powinien być jak tekst pisany. Skoro z lewej podłączasz źródła zasilania, to wszystkie sygnały powinny "iść" w prawo. Kilka układów jest jeszcze narysowanych "pod prąd": driver MOSFETa (zrób go mniejszym, może inaczej/lepiej umieść piny by sugerowały działanie: wyjście na przeciw wejścia, zasilania obok siebie gdzieś niżej itp), wzmacniacz z IC1A, dzielnik ADC0 itp. Czasem takie rysowanie bardzo rozpycha schemat, ale to nie jest duży koszt lepszej czytelności. I tak dziś nie drukujemy praktycznie niczego na kartkach, więc papieru to nie zużywa a taki schemat ogląda się z przyjemnością. Twój (z dokładnością do tych kilku odwrotnych rzeczy) jest już całkiem fajny.

A teraz jeszcze kilka szczegółów:

Zrobiłeś własne napięcie odniesienia na LM385 tylko zauważ, że przez R16 będzie płynął cały prąd zasilania D2 i dzielnika którym go obciążyłeś (R17, R18, R19). Jeżeli przyjmiesz prąd referencji np. 500uA plus prąd dzielnika 1.24V/22.2k = 55uA to masz w sumie powiedzmy 560uA. To wymusza R16 = (5V-1.24V)/560uA, czyli ok. 6.8k i nie więcej. U Ciebie widzę o wiele za dużo.

LM385 jest elementem trzykońcówkowym. Daje te swoje minimalne, katalogowe 1.24V gdy pin Vfb jest zwarty do anody (GND). Symbol zwykłej diody Zenera do niego nie pasuje.

Rezystory wymuszające stany ustalone podczas niesterowanych wyjść procesora powinny ciągnąć odpowiednie linie do GND lub +5V - zależy jaki stan potrzebujesz. Ty dałeś je szeregowo?

No i na koniec jeszcze wrócę do źródła odniesienia, ale bardziej w kwestii przyjętej koncepcji. Zobacz, teraz masz tak: ADC ma swoje wewnętrzne Vref a wzmacniacz IC1B swoje. Jeżeli jedno napięcie "popłynie" względem drugiego np. o 1%, to masz zmianę wyników na kanale ADC7 też o 1%. A teraz co by się stało, gdybyś zamiast układu R16+D2 użył napięcia wziętego z nóżki VREF procesora? Jeżeli zmieni się ono o 1%, to zmieni się tak samo napięcie na wejściu (+) IC1B i tak samo (o tyle samo %) popłynie napięcie na linii ADC7. To oznacza, że punkt "zerowy" prądu (czyli napięcie ADC7 dla I=0) nie zmieni się, bo wyniki ADC w tym kanale nie ulegną zmianie 🙂 Oczywiście wszystkie pomiary z dzielników napięć wtedy pojadą, ale chodzi o zasadę. Jeżeli jakiegoś błędu możesz uniknąć zrób to.

I jeszcze na koniec: do uruchomienia takiego układu będziesz potrzebował zasilacza laboratoryjnego z regulowanym ograniczeniem (działającego po przekroczeniu nastawionego prądu jak źródło prądowe) oraz prostego symulatora fotoogniwa. Zasilacz - jeśli nie masz - to koniecznie pożycz lub kup, przyda się na pewno jeszcze wiele razy. O ogniwach poczytaj i zastanów się jak sklecić proste coś, co podłączone do odpowiednio ustawionego zasilacza będzie elektrycznie "udawać" oświetlone daną mocą fotoogniwo. Nie ma szans uruchomić i testować MPPT podłączając prawdziwe ogniwo i szukając Słońca. Zacznij przygotowania 🙂

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Wstawiam kolejną wersję schematu 🙂

Zmieniłem źródło napięcia referencyjnego na wewnętrzne Vref procka. Potraktowałem je dzielnikiem tak aby uzyskać wartość jak najbliżej 1.125 V. Co do poprzedniego źródła to było to źródło LM385z - 2.5V. W dokumentacji obudowa była 3 nóżkowa, natomiast wykorzystywane były 2, symbol diody zenera też był więc myślałem, że wszystko ok z podłączeniem i biblioteką 🙂 poza tym podobny schemat podłączenia był w nocie katalogowej i opornik 240k wyliczyłem zgodnie ze schematem z noty (NOTA LM385z ). Ale zmieniłem na napięcie z pinu Aref procka ze względu na te błędy, o których nie pomyślałem 😃 trzeba minimalizować błędy tam gdzie się da.

Mam dostęp do zasilacza laboratoryjnego z ograniczeniem prądowym, więc z tym nie będzie problemu. A jeśli chodzi o symulację źródła PV to spróbowałbym z czymś co jest zasilane z sieci 230V, ma transformator i układ prostowniczy (jakiś najprostszy zasilacz impulsowy np. 12 V i dzielnik napięcia). Mogłoby tak być ?

schemat.pdf

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

To po kolei:

1. Pisałem o tym, że wewnętrzne napięcie odniesienia procesora widoczne (po odpowiednim zaprogramowaniu rejestrów ADC) na nóżce AREF jest słabe. Możesz to napięcie wykorzystać, ale nie możesz z niego brać prądu do dzielnika, co potwierdza producent:

"Note that VREF is a high impedance source, and only a capacitive load should be connected in a system"

W tej sytuacji musisz użyć kolejnego wzmacniacza jako wtórnika napięciowego. Na szczęście zamiana podwójnego 358 na poczwórny 324 nic nie kosztuje. Przynajmniej na etapie rysowania schematu 🙂 Hm, mamy więc jeden wzmacniacz wolny. Ciekawe co da się na nim zrobić?

2. Procesor mega88 ma VREF=1.1V w odróżnieniu od mega8 z VREF=2.56V. Musisz przeliczyć wszystkie dzielniki i wzmacniacze dla tego nowego zakresu ADC. Moim zdaniem niższe napięcie odniesienia to problem. Ja bym użył raczej 2.56V bo procesor i tak będzie zasilany z 5V, ale to Twój wybór.

3. Wejście (+) wzmacniacza IC1B musi być spolaryzowane takim napięciem, by po wzmocnieniu dawało ono połowę (czy ile tam trzeba) zakresu ADC - już o tym dyskutowaliśmy. Przy wzmocnieniu x17 powinny tam wchodzić jakieś mV.

4. Czy wyjście PB2 naprawdę powinno być "zaparkowane" do stanu wysokiego? Przecież to włącza główny klucz i na stałe zwiera wejście zasilania do masy.

Generalnie: dobre zmiany, ale w złym kierunku.. Nie, nie, to głupi żart. Rysuj wolniej a wcześniej zastanawiaj się co dana zmiana robi w układzie. Każdą z nich - zanim narysujesz - przesymuluj na szybko w głowie i upewnij się, że rozumiesz co zmieniasz.

Najlepiej gdybyś do takiego układu mierzącego wiele rzeczy robił sobie równolegle arkusz w którym zadajesz VREF (czyli pełny zakres przetwornika A/C). Po ręcznym wpisaniu wartości rezystorów powinieneś dostawać wartość full scale na każdym wejściu, prądy dzielników (czasem to ważne) a w przypadku takich układów jak pomiar prądu uni- lub bipolarny powinieneś wyliczać sobie zakresy mierzonych prądów. To bardzo pomaga optymalizować układ a w przypadku tak dużej zmiany jak VREF, po prostu nie tracisz godziny na policzenie wszystkiego od nowa.

Arkusz powinien też liczyć współczynniki jakich za chwilę będziesz musiał używać w programie by zamieniać odczyty z ADC na prawdziwe mV czy mA - to naprawdę bardzo się przydaje. A wyznaczone rzeczywiste rozdzielczości (mV lub mA/LSB) czasem bardzo szybko studzą zapędy wypisywania wyników z 6 cyframi znaczącymi..

Najlepiej wrzuć tu wyniki obliczeń dla każdego kanału, czyli: zakres mierzonego napięcia (dla wejść napięciowych), prądu (dla IC1A) oraz napięcie dla I=0 i zakresy w górę i w dół dla IC1B. To pozwoli (Tobie, mnie i wszystkim czytającym) zweryfikować czy tak samo rozumiemy schemat i czy wszystkie wejścia przetwornika A/C są dobrze sterowane oraz czy o czymś nie zapomniałeś. Oczywiście dla wybranego VREF. Jakiego?

Mam nadzieję, że się nie zniechęcasz. Naprawdę nieźle Ci idzie a wspominając wcześniej o walorach edukacyjnych takiej zabawy miałem na myśli właśnie te wszystkie drobne rzeczy na których właśnie się potykasz. Każdy musi chyba nadepnąć na określoną liczbę grabi a myślę, że lepiej gdy leżą na schemacie niż na gotowej płytce. Na pewno mniej boli 🙂

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Apropo procka, używam ATmegi 328. Obudowa jest ta sama co do 168 i 88. Źródło odniesienia w 328 jest równe 2,56 V 🙂 Nie zniechęcam się tymi wszystkimi poprawkami. Wiele się z tego uczę - serio. Już się biorę za następne obliczenia.

EDIT:

Kurde miałeś rację - mój błąd. ATmega328 ma wewnętrzne źródło 1.1V :/ Zatem procka chyba zmienię na ATmegę 32 (ze względu na TWI i to źródło odniesienia 2.56V)

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dla mnie jedynym źródłem wiedzy o Twoim projekcie jest schemat. Jeżeli piszesz na nim "MEGA48/88/168" to nie mam powodu nie wierzyć. To samo ze źródłem napięcia odniesienia w poprzedniej wersji. Była nazwa "LM385" a z niej wnioskuję, że używasz wersji ustawialnej. Ta ma trzecią nóżkę (więc symbol jest zły) i wymaga dołączenia jej do GND (czyli schemat także). Jeśli ma być wersja "ustawiona" na 2.5V u producenta, to ta nazwa się inaczej (LM385-2.5)i trzeciego wyprowadzenia nie potrzebuje. Tak więc nazwy elementów muszą być poprawne - to część projektu. Co więcej, z tego przecież generuje się lista elementów do zakupów, wycen itp.

Warto też na schemacie opisać zwykłym tekstem napięcia w ważnych miejscach układu. VREF jest takim miejscem - czy to pozyskiwane z jakiejś diody czy z wnętrza procesora - wtedy każdy oglądający projekt nie musi wertować danych katalogowych a poprawność np. dzielników napięć może zweryfikować biorąc do ręki kalkulator. Tak samo można opisać maksymalne napięcia wejściowe kanałów ADC, spodziewane napięcia z zewnętrznych źródeł zasilania, napięcie dla I=0 na linii ADC7 i inne niestandardowe rzeczy, np. "Fotoogniwo 6V/2W" lub "LiPol 2S 700mAh" itd. To bardzo poprawia czytelność.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Jasne, dzięki za zwrócenie uwagi - będę się bardziej pilnował z nazwami elementów 🙂 wstawiam arkusz z obliczeniami. Wartości rezystorów trochę się pozmieniały (mam nadzieję, że nie ze względu na błędne obliczenia - wszystkie wzory z głowy). Pozwiększałem również maksymalne wartości prądów ładowania i rozładowania do 1.6 A. Przez to trzeba będzie zwiększyć moc rezystorów pomiarowych, poza tym wydaje mi się, że 1.6 A prądu ładowania dla LiPola to trochę dużo, ale wziąłem wartość wydajności prądowej z pierwszej ładowarki, którą miałem pod ręką.

Nie jestem tylko pewny czy pomiar prądu na wzmacniaczu od strony LiPola dobrze policzyłem. O ile dobrze zrozumiałem to polaryzacja dodatnia wejścia + wzmacniacza IC1B powoduje przesunięcie wartości "zerowej" w górę. Czyli jak Podam na to wejście 800 mV to zero przesunie mi się o tą wartość w górę tak, że będę miał na wyjściu (przy wzmocnieniu 1) 0 - 800 mV wartości spadków napięć dla rozładowywania (ujemne) i na poziomie 801 - 1600 mV dla ładowania. Am I right ?

adc_obliczenia.xls

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Ktoś może potwierdzić obliczenia ? 🙂

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Przepraszam, nie miałem weny żeby odpisywać. Arkusz obejrzałem, brakuje mi w nim obliczeń "pod prąd" tj. rzeczywistego wejściowego napięcia maksymalnego (podajesz VREF na środek dzielnika a liczysz ile wtedy musi być na wejściu), ale to co jest wystarczy. Części prądowej jeszcze nie obejrzałem 🙁

1.6A to dużo na tak małą częstotliwość pracy i te elementy. Dobierane były zdaje się do czegoś znacznie słabszego. Cewka będzie musiała być pewnie na 3A lub więcej, dioda też 3A, może trzeba zmienić klucz itd.. Pamiętaj, że na wejściu będziesz miał niecałe 5V z USB a masz boost napięcia więc prąd wejściowy z małego na wyjściu robi się duży na wejściu. Układ pomiarowy o większym zakresie ma mniejszą rozdzielczość (wciąż masz tylko 10 bitów ADC) więc algorytm może się gubić przy małych mocach wejściowych z fotoogniwa. Musisz znaleźć jakiś środek.

Nie, symulator takiego ogniwa to kilka diod i opornik podłączone do zasilacza laboratoryjnego. Potrzebujesz źródła o stałej mocy a zasilacz z ograniczeniem prądowym jest właśnie czymś takim. Dodatkowe elementy trochę go "zmiękczają" - jego ch-ka jest bardzo prostokątna a prawdziwa bateria słoneczna ma ją zaokrągloną w miejscu maksymalnej mocy a właśnie tam będzie myszkował Twój algorytm. Zauważ, że fotoogniwo to też diody. Co więcej połączone w kierunku przewodzenia (anody do wyjścia plusowego). Dlatego nie dostajesz wielkich napięć przy dużym słońcu, bo te diody zaczynają zwierać. Masz tylko tyle ile diod/ogniw połączysz szeregowo. A ponieważ ch-ka diody I(U) nie jest prostokątna tylko wykładnicza, to masz zagięcie na którym jeździ MPPT a oba boki "prostokąta" są trochę nachylone. I własnie tak musisz "popsuć" zasilacz by lepiej udawał fotoogniwo. Narysuj sobie ch-kę U(I) gołego zasilacza i ogniwa a od razu zrozumiesz o co chodzi.

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

Edit: na szybko wrzuciłem kilka rozszerzeń do arkusza: zakresy maksymalne i rozdzielczości przetwornika w docelowych jednostkach. W obliczeniach wzmacniacza prądu akumulatora dodałem rzeczywiste wzmocnienie przy zadanych opornikach, napięcie wejściowe Uin(+) które musisz zrobić jakimś dzielnikiem oraz napięcia wyjściowe w trzech skrajnych sytuacjach. Pozmieniałem też oporniki i zakresy by pasowały do nowego prądu, ale to tylko propozycja. Pokombinuj z tym i z wartościami oporników. Dzielniki mogą być z większych wartości niż zakładałeś - szkoda mocy a wejścia ADC praktycznie nie obciążają dzielników prądem DC. Teraz Ty sprawdź wszystko czy nie zrobiłem czegoś głupiego 🙂

adc_obliczenia.xls

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Poparzyłem właśnie na dokumentację serw, które chcę zastosować. W stanie "locked" pobierają one ok. 670 i 800 mA. Więc w przypadku poboru prądu z akumulatora zostawiłbym wartość 1,6 A. Natomiast jeśli chodzi o ładowanie - znalazłem ładowarkę dającą 500 mA i 1 A prądu. Zmniejszę zatem wartość prądu ładowania do 1 A. Przeliczę wartości z arkusza jeszcze raz.

Zastanawia mnie jedno w tych obliczeniach. Wcześniej wzmacniacz na 'wyjściu' przetwornicy obliczałem dla prądu max 600 mA. A z tego co widzę teraz wartość prądu pomiarowego Ipom dla ADC6 była 3,2 A. W tym wypadku należy liczyć sumę prądów pobieranych do ładowania i rozładowania akumulatora ?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Zawsze taki wzmacniacz musisz liczyć na pełny zakres zmian napięcia wejściowego. A to będzie się zmieniało bipolarnie od -Idisch*R do +Ichg*R. Jeżeli oba prądy przewidujesz równe co do wartości, to masz 2*I*R. Ten zakres przenosisz na wyjście, wzmacniając go tak by pokrył prawie całe VREF przetwornika (z tego wynika teoretyczny gain od wejścia (-)), przesuwając jednocześnie składową stałą w górę tak, by dla I=0 ADC dostawał VREF/2 (a z tego wynika konieczne napięcie na Vin(+)). Wzmocnienia od obu wejść nie są sobie równe, bo w jednym układ pracuje jako wzmacniacz odwracający a w drugim - nie. Dlatego rzeczywiste wzmocnienie (odwracające) ustalasz na trochę mniejsze niż teoretyczne (by nie wyjść napięciami wyjściowymi poniżej zera lub powyżej VREF). Nieodwracające będzie o 1 większe, ale to bez znaczenia. I tak musisz jakieś napięcie podać na wejście (+) więc trzeba go zrobić dzielnikiem z VREF (buforowanym). Wejście (+) nie pobiera prądu, więc dzielnik może być z dużych oporników (górny: 50-500k).

Napięcie wyjściowe dla I=0 powinno być = VREF/2 tylko dla równych prądów ładowania i rozładowania. W przeciwnym razie musisz je zmodyfikować tak (również wyrażenie w arkuszu), by wzmacniacz miał proporcjonalnie "dalej" do tego końca swojej skali wyjściowej (0V lub VREF) odpowiednio do tego który prąd jest większy.

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!

Anonim
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...