Sarcina activa reglabila cu ATmega

[zvonacfirst]

Va salut.

Proiectul pe care intentionez sa-l demarez si pe care as vrea sa-l propun aici ca proiect public, a mai fost abordat pe forum. Sper sa nu fie o problema faptul ca vin si eu cu un altul care, asa cum veti vedea, este de fapt o propunere de colaborare.

Care este propunerea:

- m-am documentat pe internet (inclusiv pe acest forum) cu privire la sarcinile electronice, si am incercat sa inteleg modul de functionare. Daca am reusit, voi vedea pe parcurs.

- am desenat o schema care contine o parte analogica cu un LM358 si o parte digitala cu ATmega328 si afisare pe un LCD1602.

- schema contine si un modul de monitorizare a temperaturii radiatorului cu un senzor LM35 si cu pornirea unui ventilator sau decuplarea sarcinii in functie de pragul de temperatura atins.

- am si un soft pentru partea de dummy load dar care nu contine partea de monitorizare a temperaturii si protectie.

- ca urmare, am nevoie de un partener care sa stapaneasca programarea ATmega si care, o data, sa verifice codul pe care deja il am, si a doua sa completeze softul cu partea de monitorizare a temperaturii si protectia. Bineinteles ca si schema poate fi modificata/corectata daca este nevoie, este posibil ca eu sa fi facut unele erori. 

- rolul meu va fi de blue collar, adica cel care face munca de jos, proiectarea cablajului, realizarea fizica a cablajului si a montajului, testele de functionare, si tot eu investesc in componentele necesare realizarii prototipului.

Dar m-am luat cu vorba. As vrea sa va prezint schema pe care am desenat-o asteptand parerea dvs. Sper sa nu dati foarte tare. 

Softul, in stadiul in care se afla acum, il voi posta ulterior.

Sper din tot sufletul sa primesc o propunere de colaborare.

 

 

 Pentru o rezolutie mai buna pun si formatul pdf al schemei.

Schematic_Dummy load ATmega328_Sheet_1_20200315132904.pdf

[Vizitator]

Eu as pune niste bobine de ordinul uH suntate de 10R in serie cu drena fiecarui mosfet. 

[zvonacfirst]

Multumesc d-le @miticamy. Retin sugestia dvs dar as avea rugamintea sa detaliati pe scurt cand aveti timp. In primul rand nu prind ideea si apoi detalii de genul cam cate spire, ce diametru spirele si apoi ce diametru sarma. Nu de alta, dar nu am niciun mm de sarma de Cu si trebuie sa stiu ce caut. Multumesc inca o data.

 

EDIT:

Am incercat un calcul pentru Cu-Em de 0.5mm, 30 spire de 6mm diametru, intr-un singur strat in aer, ar fi o lungime a bobinei de 1.5cm si as obtine in jur de 1.8uH. Ar fi de ajuns?

Editat Martie 15, 2020 de zvonacfirst

[Vizitator]

La firma am facut o schema simpla cu referinta cu diode si valoare fixa a curentului. Foloseam mosuri de 30V din ATX pe care dupa un timp le gaseam in scurt, aparent inexplicabil. Mosurile oscilau cu elemantele parazite din montaj. Cum sursele ATX se aruncau, totul luam de acolo. Cred ca am pus bobina filtru suplimentar de pe 5V sau 12V bobinate pe un cilindru de ferita si nu s-a mai ars niciodata.

[Dxxx]

Nu stiu de unde ai luat schema.

Mie un "mic" aspect nu imi place ... deloc, in zona mosfeturilor de putere.

Fiind vorba de putere mare nu iti convine ca sarcina sa nu se imparta egal intre capsule, deci controlul PREFERABIL se face individual. Tu ai pus niscai mosfeturi in paralel si se inteleg ele cum isi impart curentul... adica daca unul este mai "harnic" va debita el tot curentul si celelalte raman blocate.

 

Spre exemplu daca pui un 324 in loc de 358, vei putea pune 4 mosfeturi fiecare cu rezistenta sa R6-R9. Adica vei avea 4 unitati independente IC+mosfet cu 4 curenti independenti de sursa, iar curentul util fiind suma lor, drenele fiind in paralel. Fata de schema ta in acest caz tensiunile pe cele 4 porti POT sa fie oricat de diferite, incat curentul prin fiecare sa fie cel citit pe rezistentele individuale de sesizare.

Intrarea celor 4 circuite independente va fi comuna (tot prin R1 si R2) dar vei avea certitudinea ca ai acelas curent comandat de tensiune prin ficare mosfet (desigur in limita preciziei de imperechere R6-R9).

[zvonacfirst]

@Dxxx schema, asa cum este desenata acum este o varianta a schemei elementare pe care a prezentat-o @Marian aici. Am citit acel topic de la cap la coada plus alte materiale de pe net. Am ales aceasta schema datorita simplitatii, ulterior gandindu-ma sa o complic, asa cum a facut si Marian cu mai multi mosfeti si cu partea digitala si protectii.

Este logic ce ai scris, as putea pune LM324 cu 4 tranzistori dar de unde as lua curentul de referinta in acest caz, de pe sursa carui mosfet?

 

D-le @miticamy am sa va solicit ajutorul cand voi ajunge acolo. Multumesc.

Editat Martie 15, 2020 de zvonacfirst

[Dxxx]

OK, sper ca ai rabdare pentru explicatie:

- luam o singura unitate sa zicem IC1 + Q1 + R6 (in ideea ca exista 4 unitati similare, puse in paralel)

- pe intrarea neinversoare ai o tensiune de comanda Vcom... care practic IMPUNE un curent fix la iesirea unitatii -> in asa fel incat tensiunea pe R6 sa fie STRICT egala cu Vcom

- in concluzie pe oricare dintre R6, R7, R8, R9 va fi EXACT aceesi tensiune, adica Vcom, pentru ca toate cele 4 IC au intrarea in acelas punct.

- spre uP ce peaca pe traseul "current" este exact acest Vcom

 

Partea misto este ca si in schema initiala aveai prin acel traseu exact aceeasi tensiune... si curentul util era EXACT acelas.

Numai ca in varianta "noua" curentul util este format din 4 curenti egali cu Vcom/R6...( este o impartire, legea lui Ohm) deci fiecare curent este egal ceea ce nu se putea spune despre varianta initiala.

 

[zvonacfirst]

Am inteles. Foarte detaliata explicatia. Multumesc @Dxxx.

Nu voi modifica schema acum, mai astept sa vad daca se ofera cineva sa imi fie partener in dezvoltarea acestui proiect pe partea de software. Cred ca ar fi un montaj de interes pentru foarte multi forumisti si de aceea ma astept ca un coleg altruist sa doreasca sa lucreze alaturi de mine pentru finalizarea proiectului.

Nu exclud varianta schimbarii microcontrollerului, putem merge si pe varianta PIC daca se gaseste un amator. Sau poate doi...  Doar ca softul trebuie rescris de la zero.

Editat Martie 15, 2020 de zvonacfirst

[nico_2010]

O sugestie.

Studiaza asta:

https://www.eevblog.com/forum/projects/programmable-electronic-load-0-5a/25/

si asta:

https://www.eevblog.com/forum/projects/programmable-dummy-load/

cel putin pe partea analogica.

[mircea888]

Totusi tranzistoarele MOSFET au coeficient termic pozitiv, adica rezistenta drena-sursa creste pe masura ce se incalzesc si nu se produce acelasi efect de dezechilibru a curentului ca la tranzistoare bipolare (cand sunt mai multe in paralel). Conditia functionarii este ca toate tranzistoarele care sunt conectate in paralel sa fie montate pe acelasi radiator si sa existe un bun transfer termic.

 

Nu garantez ca merge perfect, dar cred ca poti continua cu schema asa cum este. Solutia sigura ar fi intr-adevar sa ai comanda separata pentru fiecare, asta cu pretul complicarii schemei.

 

Succes!

 

Editat Martie 16, 2020 de mircea calin

[Vizitator]

Pe grafic scrie clar "On Resistance" iar in generator de curent tranzistorul (de orice fel) nu este niciodata saturat ca nu ar mai avea cum sa controleze.

[zvonacfirst]

Ca utiliztor de EasyEDA mi-a fost usor sa gasesc acel link si apoi acel forum in perioada de documentare.

Cred ca in acest moment proiectul acesta trebuie abordat prioritar pe parte de software. Pentru partea analogica va fi o cale mai lunga de parcurs, vor fi modificari si teste succesive.

O modificare pe care o iau in calcul pentru schema analogica ar fi cea propusa de @Dxxx. Intr-un raspuns la un comentariu pe un blog unde era prezentata o schema asemanatoare dar cu 324 cu 2 tranzistori pe fiecare AO, ownerul a scris urmatoarele:

 

"Regarding driving the MOSFETs, as I mentioned in my post, it was probabbly not the best approach but does allow current sharing to some extend and simplifies wiring since it allows me to use a single quad-opamp chip. But yes, if you want to take full advantage of all six MOSFETs, you really should use one OpAmp per MOSFET to allow equal current sharing."

 

Editat Martie 16, 2020 de zvonacfirst

[zvonacfirst]

Acum 29 minute, mircea calin a spus:

Solutia sigura ar fi intr-adevar sa ai comanda separata pentru fiecare, asta cu pretul complicarii schemei.

 

Cand scrii "comanda separata", te referi la semnalul PWM? Sau te referi la unul dintre AO care sa fie driver pentru celelalte?

Ceva in genul schemei urmatoare:

[Dxxx]

Ma rog... schemele se vede a fi facute de oameni care nici masuratori nici experimente nu fac.

 

Cu multi ani in urma finalii bipolari meritau sa fie imperecheati ca factor de amplificare... Restul cu "tranzistori identici, din acelas lot" este gargara... nu trebuie decat sa citesti graficele dintr-un DS ca sa vezi ca exista dispersie semnificativa.

 

INSA daca discutam de mosfeturi "desperecherea/imprastierea" este si mai evidenta - ca sa pui doi in paralel nu numai ca ar trebui sa aibe curbele identice la Rds versus Vgs... dar ar trebui ca si racirea sa fie perfect identica.

 

Daca ne uitam la schema de mai sus cele 3 celule IC1B + IC1C + IC1D compara tensiunea pe R1, R3, R3 cu cea de pe intrarea inversoare si fiecare celula va avea propriul ei Vgs -> foarte bine!

DAR prostia intervine cand pui in paralel Q1 si Q2 (respectiv 3 si 4 sau 5 si 6) pentru ca este improbabil ca la acels Vgs sa aiba Rds identice.

Tineti cont ca curentul static gate-source este zero, deci pe R4/R5 nu va cadea nici o tensiune care sa echilibreze ceva... iar drena si sursa sunt in paralel.

 

Deci schema de mai sus fie o faci cu un singur mosfet alocat fiecarei amplificator operational (OA) / fie maresti numarul de OA la 6 daca neaparat numarul 6 este magic...

 

Ideea este ca in ultimul caz cu 6 OA fiecare cu mosfetul lui "propriu si personal" vei avea 6 curenti perfect egali (in limita off-setului si a preciziei Rs de 0R1) dar vei avea probabil 6 tensiuni pe grila diferite pentru cei 6 mosfeti si variabile individual diferit in functie si de curentul comandat si de temperatura.

[zvonacfirst]

1 oră în urmă, Dxxx a spus:

schemele se vede a fi facute de oameni care nici masuratori nici experimente nu fac

Schema am luat-o de pe blogul celui care a scris comentariul pe care l-am postat mai sus. Ma refer la asta:

"But yes, if you want to take full advantage of all six MOSFETs, you really should use one OpAmp per MOSFET to allow equal current sharing."

Am retinut ideea si voi face modificarile necesare in schema. In schema de mai sus daca eliminam cate un mosfet de la fiecare AO vom obtine exact ce ai scris.

Numarul 6 nu este un numar magic, chiar ma gandesc ca ar putea fi facute module cu LM358 cu doi mosfeti, cate unul pe fiecare AO, iar modulele montate in baterie in functie de nevoile fiecaruia.

In cazul 324, cel mai usor ar fi de cablat schema de mai sus in care un AO este driver pentru celelalte trei si am obtine un modul cu un 324 si trei mosfeti care ar putea fi multiplicat. 

Sa fiu scuzat daca nu este corect ceva din ceea ce scriu.

Dar sustin in continuate ca prima data trebuie abordata programarea, asa ca astept in continuare ca cineva sa isi asume responsabilitatea aceasta.