Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilanie buforowe - Atmega64 + czujniki

Kamil557 26 Maj 2010 14:17 2934 23
  • #1 26 Maj 2010 14:17
    Kamil557
    Poziom 11  

    Witam. Buduje urządzenie oparte na procesorze Atmega64. Urządzenie zbiera dane z czujników. Muszę zapewnić zasilanie awaryjne w razie braku napięcia sieciowego. Napięcie powinno być przełączane 'natychmiast', by nie przerwać działania procesora(zastosowanie odpowiedniego kondensatora, powinno sobie z tym poradzić). Czas podtrzymania - min. 1h. Dobrze by było, gdyby oczywiście dało się ten czas wydłużyć. Przeszukałem forum, jednak nie znalazłem satysfakcjonującej odpowiedzi.

    Założenia:
    - akumulatorek 8.4V lub 4xR3(4.8V) - ze względu na ograniczoną ilość miejsca w obudowie,
    - prąd pobierany przez urządzenie - normalnie ok. 200mA, w przypadku przełączenia na tryb bateryjny, mogę ograniczyć pobór prądu do ok. 80mA,
    - procesor oraz czujniki muszą pracować przy 4.8V-5.2V.
    - transformator 330mA, napięcie po wyprostowaniu 12V.

    Jedyne co wymyśliłem do tej pory, zamieściłem na rysunku poniżej. Oczywiście kondensatory filtrujące będą. Nie chciało mi się ich rysować. Jeżeli to w ogóle ma prawo zadziałać, to wiem, że w ten sposób ograniczę czas działania awaryjnego. Czy takie ładowanie baterii, spełni swoją funkcję?

    Proszę o jakieś rady, bo nie mogę niczego rozsądnego wymyślić.

    Zasilanie buforowe - Atmega64 + czujniki

    0 23
  • #2 26 Maj 2010 15:39
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Jeżeli to musi być akumulatorek to użyj jakiegoś scalanego kontrolera ładowania - tylko takie rozwiązanie ma sens. Jeżeli może to być zwykła bateria to wystarczy dioda schottky.
    To co zaproponowałeś przegrzeje Ci i szybko zniszczy baterię.

    0
  • #3 26 Maj 2010 15:44
    Kamil557
    Poziom 11  

    To musi być urządzenie autonomiczne, więc w grę wchodzą tylko akumulatorki. Czyli zamiast rezystora z diodą, pokazanych na rysunku, zastosować kontroler ładowania? I baterie zostawić podłączoną w tym miejscu, przed 7805?

    0
  • #4 26 Maj 2010 15:54
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Kamil557 napisał:
    To musi być urządzenie autonomiczne, więc w grę wchodzą tylko akumulatorki. Czyli zamiast rezystora z diodą, pokazanych na rysunku, zastosować kontroler ładowania? I baterie zostawić podłączoną w tym miejscu, przed 7805?

    Nie, trochę by to było bez sensu.
    Zasilaczem zasilasz kontroler ładowania, kontroler ładuje baterię, a Ty z baterii bierzesz zasilanie na kolejne stabilizatory.

    0
  • #5 26 Maj 2010 16:30
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Tak też bez sensu. Bo jak widze pytający potrzebuje 5V i 3V3, więc dawanie baterii na 9V i potem stabilizatorów liniowych powoduje, że prawie połowa energii idzie w ciepło - czyli niepotrzebnie musimy przewymiarować akumulatory - a miejsca mało. Także przede wszystkim przeszedłbym na zasilanie impulsowe + kontrolę ładowania aku, to akurat można zrobić kluczem na MOSFET kontrolowanym z mikroprocesora, który jest w układzie.

    0
  • #6 26 Maj 2010 16:44
    Kamil557
    Poziom 11  

    Mogę także zastosować 4xR3, wtedy miałbym 4.8V. Takie napięcie też mogłoby być. Tylko wtedy musiałbym umieścić taki akumulatorek za stabilizatorem 5V.

    tmf, co masz na myśli pisząc zasilanie impulsowe?

    Myślałem też nad takim układem z tranzystorem. Mierzyłbym mikroprocesorem napięcie na baterii i kontrolowałbym w ten sposób stan naładowania. Jeżeli napięcie na baterii byłoby mniejsze od pewnego poziomu, uC załączałby tranzystor(tylko teraz jaki byłby najlepszy), i aku 4.8V byłby ładowany bezpośrednio z 5V. Kwestia tylko ograniczenia prądu ładowania, bo wydajność transformatora to jedynie 300mA.
    Jakieś sugestie?

    0
  • #7 26 Maj 2010 19:10
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Zrobić zasilanie na stabilizatorach impulsowych a nie liniowych - przy 200mA to już będziesz miał istotny zysk. Co do ładowania z procesora to jest ok, daj MOSFET, steruj go PWM, dzięki czemu będziesz mógł regulować średni prąd - impulsowy cie mało interesuje, bo to zapewnisz odpowiednim kondensatorem. Ew. szeregowo jakiś mały rezystorek.

    0
  • #8 26 Maj 2010 21:08
    Kamil557
    Poziom 11  

    Czy chodzi Ci o takie rozwiązanie zasilania(rysunek)?
    Schemat podłączenia prosto z noty.

    Dioda w głównej linii zasilania ma służyć jako zabezpieczenie stabilizatora przed napięciem baterii, w czasie gdy nie ma zasilania. Potrzebna???
    Jeszcze do końca nie jestem przekonany co do sposobu ładowania baterii.

    Zasilanie buforowe - Atmega64 + czujniki

    0
  • Pomocny post
    #9 26 Maj 2010 22:21
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Mniej więcej. Musisz jeszcze pamiętać o detekcji zaniku zasilania, kondensator podtrzymujący w zasilaczu trzeba tak wyliczyć, żeby wystarczył na czas, kiedy program nie przełączy źródła zasilania. No kwestia czy tolerujesz zmiany zasilania przy przejściu na baterie - w miarę ich wyczerpywania napięcie będzie spadać. Temu można zapobiec zasilając z baterii tą samą przetwornicę step down.

    0
  • #10 26 Maj 2010 23:06
    Kamil557
    Poziom 11  

    Dobra, dodam jeszcze pomiar przed przetwornicą.
    Czy takie rozwiązanie zapewni jednocześnie ładowanie i podtrzymanie bateryjne?

    Gdy układ będzie zasilany z sieci, a poziom napięcia na baterii spadnie, to włączając tranzystor bateria będzie doładowywana?

    Jeżeli nastąpi zanik napięcia sieciowego, ja go wykryje i włączę tranzystor zapewnię zasilanie bateryjne?

    Dobrze to rozumiem?

    0
  • #11 26 Maj 2010 23:21
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    tmf napisał:
    Co do ładowania z procesora to jest ok, daj MOSFET, steruj go PWM, dzięki czemu będziesz mógł regulować średni prąd - impulsowy cie mało interesuje, bo to zapewnisz odpowiednim kondensatorem. Ew. szeregowo jakiś mały rezystorek.

    MOSFET to raczej powinien być typu P, sterowany przez dodatkowego typu NPN lub N, bo inaczej będzie cały czas otwarty.
    Impulsowy go bardzo interesuje, gdy bateria będzie rozładowana to popłyną spore prądy impulsowe, przecież taka bateria ma małą rezystancję wewnętrzną. Dodanie samego kondensatora pogorszy tylko sprawę (dodatkowo kondensator może zacząć się grzać, wdzieli się ciepło na jego rezystancji szeregowej), a na dodatkowej rezystancji będzie tylko niepotrzebnie moc wytracana. Wyjściem jest cewka. Poza tym sporę prądy PWM'a latające po płytce mogą poważnie zakłócić część analogową płytki. Dodatkowo "zwis" procesora i otwarcie klucza na stałe może narobić sporo szkody.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Kamil557 napisał:

    Jeżeli nastąpi zanik napięcia sieciowego, ja go wykryje i włączę tranzystor zapewnię zasilanie bateryjne?

    Dobrze to rozumiem?

    A jak nastąpi przypadkowy reset procka (choćby od silnych zakłóceń) to układ już nie wstanie.

    0
  • #12 26 Maj 2010 23:31
    Kamil557
    Poziom 11  

    Dr_DEAD, w sumie masz trochę racji w tym wszystkim. Zastanawiałem się nad zakłóceniami. Może ekran ochroniłby układy czujników.
    Ale to już kwestia późniejsza.

    Może widzisz jeszcze inne rozwiązanie problemu z pierwszego postu? Bo siedzę już nad tym 2 dzień i nie mogę niczego konkretnego wymyślić.
    Myślałem już nad dodaniem stabilizatora regulowanego(forma prostej ładowarki) i wykrywaniu rozładowania baterii przez procka. Bez żadnych zasilaczy impulsowych.
    Niemniej jednak dziękuję za rady kolego tmf.

    0
  • #13 26 Maj 2010 23:45
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Kamil557 napisał:
    Dr_DEAD, w sumie masz trochę racji w tym wszystkim. Zastanawiałem się nad zakłóceniami. Może ekran ochroniłby układy czujników.
    Ale to już kwestia późniejsza.

    Trudno się walczy z zakłóceniami gdy płytka jest już gotowa, gdy zakłócenia będą szły powietrzem to ekran pomoże, ale gdy źle poprowadzisz masy to trzeba będzie robić kolejną wersję płytki, a to koszty i strata czasu.
    To z tego zasiania 5V ma być zasilana analogówka?

    0
  • #14 27 Maj 2010 00:13
    Kamil557
    Poziom 11  

    Niestety zasilanie 5V idzie na uC, wzmacniacze i czujniki. Praktycznie wszystko.

    0
  • #15 27 Maj 2010 10:22
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Kamil557 napisał:
    Niestety zasilanie 5V idzie na uC, wzmacniacze i czujniki. Praktycznie wszystko.

    Daj akumulatorek 8.2V + kontroler MCP73842, z akumulatorka wychodzisz na stabilizatory (liniowe lub impulsowe jak wolisz). Rozwiązanie całkowicie autonomiczne (może być na oddzielnej płytce) i na pewno nie sprawi kłopotów. Wadą jest wyższy koszt i więcej potrzebnego miejsca na pcb.

    0
  • #16 27 Maj 2010 16:10
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    [quote="Dr_DEAD"]

    tmf napisał:
    Co do ładowania z procesora to jest ok, daj MOSFET, steruj go PWM, dzięki czemu będziesz mógł regulować średni prąd - impulsowy cie mało interesuje, bo to zapewnisz odpowiednim kondensatorem. Ew. szeregowo jakiś mały rezystorek.

    MOSFET to raczej powinien być typu P, sterowany przez dodatkowego typu NPN lub N, bo inaczej będzie cały czas otwarty.
    Impulsowy go bardzo interesuje, gdy bateria będzie rozładowana to popłyną spore prądy impulsowe, przecież taka bateria ma małą rezystancję wewnętrzną. Dodanie samego kondensatora pogorszy tylko sprawę (dodatkowo kondensator może zacząć się grzać, wdzieli się ciepło na jego rezystancji szeregowej), a na dodatkowej rezystancji będzie tylko niepotrzebnie moc wytracana. Wyjściem jest cewka. Poza tym sporę prądy PWM'a latające po płytce mogą poważnie zakłócić część analogową płytki. Dodatkowo "zwis" procesora i otwarcie klucza na stałe może narobić sporo szkody.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Niby czemu przy rozładowywaniu mają popłynąć spore prądy impulsowe? Piszący określił pobór prądu na 80mA w trybie bateryjnym, a to żaden prąd. Zasilacz impulsowy będzie brał w impulsie więcej, ale to ciągle mizerne prądy, w dodatku wygładzane przez low-ESR kondensator. W tym trybie MOSFET jest całkowicie otwarty, więc nie ma problemu z grzaniem. Ma być sterowany impulsowo wyłącznie w trybie ładowania baterii, a tu wraz z małą szeregową rezystancją (lub wręcz dzięki samej rezystancji kanału przy odpowiednio dobranym MOSFECie) prąd jest jeszcze mniejszy. Stosując L2-MOSFET można przy tak małych prądach podarować sobie odpowiednie sterowanie bramki. Także podsumowując tu żadne spore prądy impulsowe nie płyną. A odpowiedni stan po resecie lub zwisie można łatwo wymusić polaryzując odpowiednio bramkę rezystorami.

    0
  • #17 27 Maj 2010 19:47
    janbernat
    Poziom 38  

    Oddziel ładowanie akumulatorów od płytki z procesorem.
    Procesor można zasilać z akumulatorów 4.8V bez żadnego stabilizatora.
    No i ile prądu pobiera zasilanie 3.3V.
    Bo albo jakiś stabilizator low-drop albo mała przetwornica.
    No i do czego te 3.3V?
    No normalny bilans energetyczny- co ile żre.

    0
  • #18 27 Maj 2010 20:51
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    tmf napisał:

    Niby czemu przy rozładowywaniu mają popłynąć spore prądy impulsowe?

    Przy rozładowanej baterii, a nie przy jej rozładowywaniu.
    tmf napisał:

    Ma być sterowany impulsowo wyłącznie w trybie ładowania baterii, a tu wraz z małą szeregową rezystancją (lub wręcz dzięki samej rezystancji kanału przy odpowiednio dobranym MOSFECie) prąd jest jeszcze mniejszy. Stosując L2-MOSFET można przy tak małych prądach podarować sobie odpowiednie sterowanie bramki. Także podsumowując tu żadne spore prądy impulsowe nie płyną.

    Bez żadnej cewki? to by chyba musiały być MHz albo GHz żeby indukcyjności ścieżek miały znaczenie. Ile rezystancji w szereg proponujesz dać??
    tmf napisał:

    A odpowiedni stan po resecie lub zwisie można łatwo wymusić polaryzując odpowiednio bramkę rezystorami.

    Problem w tym, że nie wiadomo jaki stan wybrać, bo i jeden zły i drugi nie dobry.

    0
  • #19 27 Maj 2010 21:10
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    A co cewka ci da? Wystarczy dać szeregowo rezystor 10 omów i już nawet przy totalnie rozładowanej baterii prąd będzie niewielki, a dla pracy układu z akumulatora będzie bez znaczenia.
    Co do stanu to niby dlaczego jeden zły a drugi niedobry? Jak dla mnie to jeden wygodny, a drugi nieco mniej. Każdy bezproblemowy.

    0
  • #20 28 Maj 2010 01:05
    Kamil557
    Poziom 11  

    Proszę Państwa, nie rozważajmy tutaj wad/zalet zasilania impulsowego nad liniowym. Bo to nie o to pytam.

    Kolega tmf zachęca do zastosowania zasilania układu sposobem impulsowym. OK, jednak w urządzeniu pracują czujniki o bardzo małym prądzie wyjściowym, rzędu nA. Prąd ten zamieniany jest na napięcie poprzez WO z odpowiednim wzmocnieniem. Zakłócenia mogą sprawić trochę problemów. Wolałbym tego uniknąć.

    Dr_DEAD, dziękuję za wskazanie rozwiązania z kontrolerem MCP73842. Jednak uważam, że da się to zrobić na samych diodach, tranzystorach, rezystorach. Mam już pewną koncepcję, ale działanie układu muszę sprawdzić praktycznie.

    Dużym ograniczeniem jest zastosowanie wspomnianych przeze mnie akumulatorów.Jeżeli mógłbym, zastosowałbym większą ilość aku R3 i myślę, że byłoby po kłopocie. Jednak jest tak jak jest. Nie mogę zejść poniżej 4.8V.

    Celem jest uzyskanie ładowania aku i zasilania, przy jak najmniejszym wykorzystaniu miejsca na płytce oraz wykorzystaniu elementów ogólnie dostępnych. Jutro zasymuluje układ, zobaczę jak działa i wkleję schemat. Do poniedziałku nie mam dostępu do części. Część 'praktyczną' odkładam na później.

    0
  • #21 28 Maj 2010 09:22
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Kamil557 napisał:

    Dr_DEAD, dziękuję za wskazanie rozwiązania z kontrolerem MCP73842. Jednak uważam, że da się to zrobić na samych diodach, tranzystorach, rezystorach. Mam już pewną koncepcję, ale działanie układu muszę sprawdzić praktycznie.

    Jasne że można, kostkę MCP73842, możesz zastąpić układem LM317 + 3 rezystory + kondensatory filtrujące. 2 rezystory do ustalenia napięcia wyjścia LM317 na napięcie naładowanego akumulatorka i jeden rezystor do ograniczenia prądowego. Rozwiązanie nie tak eleganckie ale działające, tanie i z łatwo dostępnych części.

    0
  • #22 28 Maj 2010 12:29
    Kamil557
    Poziom 11  

    Rozważałem już takie rozwiązanie. Potwierdziłeś, że mogę tak zrobić - super.
    Wiem, że ciągłe doładowywanie aku nie jest najlepszym sposobem. Spadnie żywotność, pojemność?
    Myślisz, że ciągłe ładownie prądem powiedzmy 10mA ograniczy szybki "upadek" aku? Czy może jest jeszcze jakiś inny sposób?

    0
  • #23 28 Maj 2010 13:38
    Dr_DEAD
    Poziom 28  

    Kamil557 napisał:
    Rozważałem już takie rozwiązanie. Potwierdziłeś, że mogę tak zrobić - super.
    Wiem, że ciągłe doładowywanie aku nie jest najlepszym sposobem. Spadnie żywotność, pojemność?
    Myślisz, że ciągłe ładownie prądem powiedzmy 10mA ograniczy szybki "upadek" aku? Czy może jest jeszcze jakiś inny sposób?

    Jak precyzyjnie dobierzesz napięcie LM317 dla danego typu akumulatorka to nie będą się ładowały w nieskończoność tylko napięcie ładowania zrówna się z napięciem akumulatora i finito - prąd nie popłynie.

    0
  • #24 28 Maj 2010 14:31
    Kamil557
    Poziom 11  

    Stosując akumulatorek 8,4V, ustawiłbym napięcie na 9,1V. O 0,1V więcej na każde ogniwo. Prąd ładowania na 10mA(wyczytałem, że <20mA nie powoduje niszczenia akumulatorka, po naładowaniu). Zgodzicie się z tymi założeniami?

    0
  Szukaj w 5mln produktów