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

Miernik prądu i napięcia do zasilacza warsztatowego

qscgu 20 Sie 2010 03:34 4362 11
  • #1 20 Sie 2010 03:34
    qscgu
    Poziom 34  

    Witam.

    Zbudowałem wg własnego projektu
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=8410010#8410010

    Miernik na atmedze 8 do zasilacza warsztatowego:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic402613-0.html

    Przeczytałem ten dodatkowy temat:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1187095.html

    No i tak powstała moja konstrukcja, zasilacz złożony i działa. Natomiast jeżeli chodzi o multimetr to mój ma trochę inny schemat, ponieważ do pomiaru prądu używam dodatkowo wzmacniacza operacyjnego w układzie nieodwracającym.

    Złożyłem ten układ ale mam z nim dwa problemy które chciałbym jeszcze rozwiązać zanim to wszystko wsadzę do obudowy:

    Pierwsza z nich to:
    Dodatkowe info: Mój zasilacz może wyciągnąć max 25V po wyprostowaniu (symetryczne napięcie prostownik dwupołówkowy).
    Czytam w dokumentacji:

    Cytat:
    Zaś na wejście odwracające ("-") wzmacniacza U3 podawane jest napięcie z szeregowego rezystora mocy (R7). Napięcie to jest wprost proporcjonalne do prądu wyjściowego i dlatego rezystor ten służy do pomiaru prądu (przy 3A na oporności 0,47Ohm odłoży się niemal 1,5V).

    Tylko że mój rezystor R7 ma 0.28Ω, transformator ma ok 80W więc jego wydajność prądowa dla 25V wyniesie w przybliżeniu 3A czyli jeśli dobrze liczę to w moim wypadku odłoży się maksymalnie ~0,84V.

    I teraz policzyłem sobię ile wyniesie maksymalne napięcie na wyjściu wzmacniacza:
    Wolframalpha

    Wyszło około 5.5V. Niestety pomyliłem się chyba w jednej rzeczy. Mianowicie chcę użyć wewnętrznego źródła referencyjnego (a nie napięcia zasilania) atmegi który wynosi około 2.56V. Nie skojarzyłem sobie, że przecież ADC powyżej tej wartości będzie przecież pokazywał już max co skutecznie zmniejszy dokładność pomiaru.

    Jeżeli dobrze myślę to muszę teraz zmienić rezystor R7 w moim projekcie na 2.7k Wtedy maksymalne napięcie będzie wynosić 2.58V
    Wolframalpha

    Czy dobrzę myślę?


    Natomiast druga sprawa to pomiar ograniczenia prądowego. Z innego multimetru
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic620956-30.html
    czytam post kolegi yogib:
    Cytat:
    Myślałem trochę nad tym i doszedłem do takich wniosków:
    Do obliczeń będzie potrzebne napięcie referencyjne panujące na wyjściu U1. Można je zmierzyć i zapamiętać podczas kalibracji lub zastosować dodatkowy punkt pomiarowy na wyjściu U1. Jedyna wartość jaka nie ulega zmianie przy zmianie obciążenia jest wartość dzielnika P2 z rezystorami. Jest to logiczne i musimy ją obliczyć:





    Dz = P13 / (UR7 + U1ref)

    P13 - punkt pomiarowy P13
    UR7 - napięcie na R7
    U3ref - napięcie referencyjne U1

    Dalej zakładając, że ograniczenie prądowe zadziała gdy na wejściach U3 pojawi się to samo napięcie UR7, a więc:

    (UR7 + REF) * Dz = UR7

    i znając poprzednio obliczony dzielnik jesteśmy w stanie określić dla jakiego napięcia UR7 przy tym dzielniku zadziała ograniczenie:

    UXR7 = (REF * Dz) / (1 - Dz)

    Znając UXR7 i wartość opornika obliczamy prąd
    Raczej jestem pewien, że to zadziała ale oczywiście praktyka skoryguje mój tok myślenia. Niestety nie mam w tej chwili odpowiedniego sprzętu do pomiarów.

    P13 to napięcie w punkcie 13 do którego podłączamy "sondę"?
    Dz musi być liczone przez procesor ponieważ napięcie na UR7 będzie zmienne wraz z ustawianiem woltażu tak?
    Rozumiem że powinno być: U1ref - napięcie referencyjne U1
    Ale później jest: (UR7 + REF) * Dz = UR7
    Skąd się wzieło tutaj REF? Chodzi o U1ref? Czy to jest po prostu inna zmienna używana do obliczeń ostatniego wzoru?

    Jeżeli dobrze rozumuje i REF jest zmienną a dwa ostatnie wzory są różne to powinno wyjść ostatecznie coś takiego:
    Dz = P13 / (UR7 + U1ref)
    UXR7 = (UR7 * Dz - UR7) / (1 - Dz)

    No i ograniczenie prądowe w tym wypadku z prawa Ohma będzie wynosić
    I = UXR7/0.28Ohm
    Dobrze myślę?


    Z kolei tutaj jest:
    Cytat:
    Na jego wejście nieodwracające ("+") podawana jest część napięcia odniesienia, tak ograniczona przez rezystory R17 i R18, że na ślizgaczu potencjometru P2 (punkt 13), a co za tym idzie, wejściu nieodwracającym wzmacniacza możliwe jest uzyskanie napięć od nieco ponad 0V do ok. 1,7V (kręcenie potencjometrem).

    Czyli kolejny raz musiałbym zmienić rezystor bo aby uzyskać z 1.7V około 2.56 musiałbym mieć wzmacniacz o wzmocnieniu ~1.5
    Czyli rezystor złączony do masy musiałby mieć wartość ok 10k.

    Czy dobrze rozumuje?

    Kod jest już w zasadzie napisany, reszta to już będzie metoda "Copiego Pasty". W przeciwieństwie do innych tego typu projektów mój będzie open source. Poprawny projekt płytki dzięki koledze marco47. Chociaż mój też powinien być OK. W razie potrzeby można przeprojektować tak aby łączył się bezpośrednio z wyświetlaczem.

    Jeżeli pomyliłem działy to proszę przenieść.


    [x]

    1 11
  • #2 21 Sie 2010 08:19
    marco47
    Poziom 41  

    Rezystor pomiarowy R7 powinien być jak najmniejszy np. 0.01Ω. Jeżeli przy pomiarze prądu max 3A spadek napięcia na rezystorze pomiarowym R7 wyniesie 0.03V (U=IR) to wzmacniacz na wyjściu powinien dać max napięcie 2,56V, aby uzyskać cały zakres pomiarowy wejścia ADCO procka (U REF=2,56V). Dlatego powinieneś zastosować do prób potencjometr włączony między wejście i wyjście wzmacniacza i tak dobrać wzmocnienie aby na wyjściu pokazało się wspomniane 2 ,56V. W układach z mikroprocesorem ta wielkość nie musi być tak dokładnie ustawiona bo dokładną kalibrację wyświetlanego wyniku uzyskasz w programie ustawiając odpowiednią wielkość współczynnika pomiaru.

    0
  • #3 21 Sie 2010 15:13
    qscgu
    Poziom 34  

    Wiesz, R7 to akurat już zmieniać nie będę ponieważ dobrałem go wg zaleceń tematu opisowego no i przede wszystkim nie mam już takich rezystorów.

    Ale rozumiem, że moje rozumowanie jest prawidłowe i mogę zmienić po prostu wartość rezystorów w multimetrze tak?

    0
  • #4 21 Sie 2010 15:45
    marco47
    Poziom 41  

    Nie musisz zmieniać rezystora pomiarowego. Wskazałem tylko na powód jego zmiany.
    Zamiast rezystora podaj dokładne napięcie z baterii typu paluszek przez potencjometr, aby uzyskać 0.84V. Wtedy dobierz rezystor R2 lub R6 (5k6) tak aby uzyskać pełen zakres pomiaru ADC0 (2.55V) około 3k. Dopiero wtedy podając to napięcie (2.55V) na wejście procka doprowadź do takich samych wskazań na wyświetlaczu LCD. Jeżeli wynik będzie się różnił, to tylko zmień współczynnik konwersji.

    0
  • #5 21 Sie 2010 17:02
    qscgu
    Poziom 34  

    Ale moment, o którym rezystorze mówisz?

    Zauważ że są 2 projekty :) projekt zasilacza i projekt multimetru. Oba mają R7.

    Ale masz rację, zrobie tak, że po prostu za rezystor podłączony do masy w dzielnikach napięć i wzmacniaczach operacyjnych wsadze potencjometr. i wgram wersję która będzie wypluwać na ekran wyniki ADC. Dzięki temu mogę uzyskać pomiar dokładny napięcia, natomiast co do prądu to tutaj już nie jest tak różowo.

    Muszę skonstruować odbiornik o oporności około 10ohm i wytrzymałości 10 A.

    Mam trochę drutu oporowego i mogę go wsadzić w słoik z chłodziwem np olejem.

    0
  • #6 21 Sie 2010 19:13
    marco47
    Poziom 41  

    Powiedz, czemu komplikujesz tak proste sprawy. Rezystor pomiarowy (R7 0.28Ω) jest tylko jeden, jak sama nazwa wskazuje. To jest oczywiste.
    Przecież w mierniku (drugi projekt) nie masz rezystora pomiarowego, tylko układ pomiaru ze wzmacniaczem operacyjnym. Swoją drogą to te dwa elementy powinny się znaleźć na jednej płytce (rezystor pomiarowy R7 i wzmacniacz pomiarowy) a dopiero wynik przesyłany do mikroprocesora.

    Dla procka nie ma znaczenia jaki wynik będzie wyświetlał, napięcie czy prąd. Jeżeli dostarczysz mu takich samych napięć po wzmacniaczach pomiarowych, dzielnikach napięcia, to wystarczy zmienić pozycję kropki i napisu V(mV) lub A(mA).

    Do pomiarów zasilaczy (i nie tylko) najlepsze jest obciążenie aktywne, dlatego sądzę że następnym układem który powinieneś zbudować jest właśnie taki przyrząd. Polecam, naprawdę jest to bardzo wygodny i prosty w zastosowaniu przyrząd.

    0
  • #7 21 Sie 2010 19:34
    qscgu
    Poziom 34  

    Ale R7 w projekcie zasilacza to nie jest tylko rezystor pomiarowy.

    Cytat:
    Zaś na wejście odwracające ("-") wzmacniacza U3 podawane jest napięcie z szeregowego rezystora mocy (R7).
    ...
    Dopóki napięcie w punkcie 13 jest większe niż napięcie na R7 - w punkcie 4 (zasilacz nie przeciążony, zadana wartość ograniczenia prądowego nieprzekroczona), napięcie na wyjściu wzmacniacza ma wartość nieujemną, dioda D9 jest spolaryzowana zaporowo i napięcie wyjściowe jest stabilizowane na poziomie równym napięciu w punkcie 12 pomnożonemu przez współczynnik wzmocnienia sekcji napięciowej U2. Gdy pobór prądu na wyjściu zwiększy się ponad zadane ograniczenie, napięcie na R7 (i na wejściu odwracającym wzmacniacza) wzrośnie i potencjał wyjścia wzmacniacza przyjmie znak ujemny: uruchomiony zostanie tranzystor Q3 i zaświeci się dioda LED (D12) ;dioda D9 zostanie spolaryzowana w kierunku przewodzenia i napięcie na wejściu wzmacniacza napięciowego U2 zostanie zmniejszone, a co za tym idzie, napięcie na wyjściu zasilacza obniży się do takiej wartości, jaka wynika z nastawy ogranicznika prądowego i oporności obciążenia (I=U/R). Warto wspomnieć, że rezystor szeregowy R7 mimo występujących na nim spadków, nie pogarsza stabilizacji napięcia, gdyż umieszczony jest poza pętlą sprzężenia zwrotnego wzmacniacza napięciowego.


    Dlatego jeśli dobrze rozumuje w żadnym wypadku nie może być na płytce miernika.

    0
  • #8 21 Sie 2010 19:45
    marco47
    Poziom 41  

    A co to jest szeregowy rezystor mocy (R7)? To jest rezystor pomiarowy (R7 0.28Ω) na którym mierzymy spadek napięcia przy przepływie określonego prądu.
    Cały czas mam na myśli schemat z orginalnej strony autora projektu, a nie naśladowców.

    Nie napisałem że rezystor pomiarowy (R7) ma być na płytce miernika, tylko napisałem że nie jest wskazane prowadzenie długimi przewodami napięcie z tego rezystora do układu pomiarowego (wzmacniacza). Dlatego powinieneś przenieść wzmacniacz na płytkę zasilacza jak najbliżej tego rezystora.

    0
  • #9 21 Sie 2010 21:12
    qscgu
    Poziom 34  

    Wiesz, gdybym to projektował od zera to na pewno wziąłbym pod uwagę kilka innych rzeczy.

    Przede wszystkim zrobiłem ten multimetr tylko dlatego, że nigdy nie użyje projektu na atmegę z zamkniętym źródłem lub źródłem napisanym w bascomie.

    Zasilacz zrobiłem z gotowego projektu ponieważ nie chciało mi się tego od nowa projektować.

    Doszedłem do wniosku, że to nie będzie zasilacz o super parametrach za 1000zł więc śmiało można zrobić.

    Gdybym chciał wykonać zasilacz o dużo lepszych parametrach na pewno zastosowałbym w multimetrze zewnętrzny ADC z lepszą rozdzielczością chociażby 16bit co pozwoliłoby mi mierzyć napięcie z dokładnością ~400µV.

    Ale szczerze powiedziawszy ten projekt wykonałem za grosze. Całość razem z wyświetlaczem obudową atmegą i innymi duperelami wyniosła mnie 15zł, z czego najdroższa była atmega bo kosztowała 8zł.

    Cały czas zmierzam do tego, że jakiekolwiek większe przeróbki się nie opłacają(przenoszenie wzmacniacza operacyjnego z płytki multimetru na zasilacz oznaczałoby przeprojektowanie płytki zasilacza, rozmontowanie i ponowne zmontowanie - tak samo z płytką multimetru), bo nie wiem czy wiesz, ale obie płytki są już wytrawione i złożone, płytka zasilacza działa, płytka multimetru też powinna tylko że jeśli mój tok rozumowania z 1 postu się zgadza to będzie wskazywać pierdoły.

    EDIT:

    Po kilku minutach prób uruchomienia wyświetlacza zaprzęgnąłem oscyloskop do sprawdzenia czemu nie działa. Okazało się, że sygnał nie dochodził, pomimo tego, że miernik wskazywał połączenie. No więc dolutowałem mały kawałek zworki i śmiga.

    ADC działa całkiem nieźle, wykrywa nawet zwykłe dotknięcie pina palcem.
    Zmierzyłem przy okazji napięcie zasilania. Wynosi około 4.91V (odchyłka 1.8% - całkiem nieźle)
    Natomiast wewnętrzne źródło referencyjne ma 2.63V czyli błąd rzędu 2.7%.

    Urządzenie powinno działać jak należy, teraz tylko dobrać odpowiednie wartości. Może po prostu wlutować potencjometry montażowe na wyprowadzeniach zamiast dobierać rezystor? Powinno wyjść dokładniej, w szczególności że można np ustawić max napięcie na zasilaczu i przy tej wartości kręcić potkiem tak aby uzyskać wynik ok 1023 z ADC.

    Natomiast zastanawia mnie sprawa z rezystorami przy wzmacniaczach operacyjnych. Zamiast zmieniać 1K można przecież zmniejszyć rezystor 5.6k tylko czy nie będzie z tego powodu problemów? W jakich granicach wartości obu tych rezystorów mogą oscylować? W sumie pobór prądu nie powinien być jako takim problemem ponieważ mamy rezystor ograniczający na wejściu.

    0
  • #10 22 Sie 2010 22:41
    qscgu
    Poziom 34  

    Dziś zrobiłem już chyba wszystko.

    Zasilacz działa ładnie, udało mi się z niego wykrzesać koło 4.5 A ale nie próbowałem więcej bo nie mam takiego obciążenia które to wytrzyma.

    Pomiar napięcia na razie z dokładnością ok 20-25mV co myślę, jest całkiem przyzwoitym wynikiem.

    Natomiast jeśli chodzi o pomiar prądu to udało mi się zrealizować na razie pomiar napięcia na rezystorze R7, problemem jest tylko to, że niezależnie od obciążenia - może go nawet nie być, to pokazuje wartości liniowe w stosunku do kręcenia potencjometrem od amperażu.

    Próbowałem zaimplementować ten wzorek który wyżej podałem do obliczania progu prądowego ale to działa zupełnie na odwrót. Wygląda tak jakby ten pierwszy pokazywał wartość ograniczenia prądowego a ten drugi faktyczny pobór.

    Mój kod wygląda tak:

    Code:
    ADMUX = 192 | 3;
    
          ADCSRA = ADCSRA | (1<<ADSC);   // Start ADC conversion
          while(!(ADCSRA & (1<<ADIF)))   // Wait for AD interrupt flag
             ;      
          adResult = ((ADCL) | ((ADCH)<<8));   // Shift high and low to 10-bit   


          voltage = (0.0252113*adResult);

          
          ADMUX = 192 | 4;
          ADCSRA = ADCSRA | (1<<ADSC);   // Start ADC conversion
          while(!(ADCSRA & (1<<ADIF)))   // Wait for AD interrupt flag
             ;      
          adResult = ((ADCL) | ((ADCH)<<8));   // Shift high and low to 10-bit   

          current1 = (adResult/1000)*0.9;

          ADMUX = 192 | 5;
          ADCSRA = ADCSRA | (1<<ADSC);   // Start ADC conversion
          while(!(ADCSRA & (1<<ADIF)))   // Wait for AD interrupt flag
             ;      
          adResult = ((ADCL) | ((ADCH)<<8));   // Shift high and low to 10-bit   


          current2 = adResult/1023;
          float Dz = current2 / (current1 + 10);
          float mcurrent = ((current1/Dz - current1) * Dz * 100) / (28 - Dz*28);

          LCD_GoTo(1,0);
          if (voltage <10) LCD_WriteText("0");
          char volt[5] = "     ";
          dtostrf(voltage,3,3,volt);
          LCD_WriteText(volt);
          LCD_WriteText("V ");


          if (current1 <10) LCD_WriteText("0");
          char amp[5] = "     ";
          dtostrf((current1/0.28),3,3,amp);
          LCD_WriteText(amp);
          LCD_WriteText("A ");

          char mamp[5] = "     ";   
          dtostrf(mcurrent,3,3,mamp);
            LCD_GoTo(1,1);
          LCD_WriteText("Limit: ");
          LCD_WriteText(mamp);
          LCD_WriteText("A ");
          _delay_ms(50);


    Panowie czy na prawdę nikt nie miał styczności z takim problemem? Mam też wrażenie że to nie zupełnie dobry dział...

    0
  • #11 29 Sie 2010 05:41
    Adrian1995
    Poziom 14  

    Opornik R7 to nie tylko rezystor pomiarowy. Zechciejcie zauważyć, że jest on również potrzebny (a może przede wszystkim) do kontroli ograniczania prądu. Im jest mniejszy tym mniejszy jest spadek napięcia na nim. Radzę zwrócić uwagę że amperomierz na zbyt małej oporności nie da wartości poprawnych. A użycie jakiś tam wzmacniaczy WO jest bezsensowne. Chyba, że użyty zostanie wzmacniacz pomiarowy, a nie jakiś tam wzmacniacz. Ja ten problem chyba rozwiązałem, ale dopiero za parę dni przejdzie testy na zasilaczu 10A. Ale mam WO z przetwarzaniem, a nie wzm jakiś tam. Podam tylko że dryft (napięcie niezrównoważenia około 10 mikrowoltów). Zechciejcie porównać z typowym WO który ma tenże dryft w miliwoltach. nie można bezkarnie zmniejszać R7 bo to ma dwa przeciwstawne zadania. Im większy to lepiej działa amperomierz i ogranicznk. Ale też im większy to traci się na napięciu wyjściowym zasilacza. A i tak TL081 pracują tam na szczytach dopuszczalnego napięcia zasilania. Nie opowiadajmy bajek. Trafo 24 V jako zasilające ? To ile będzie na wyjściu przy 3A ? 30V ? askąd to się pojawi skoro sam regulator darlingtona (2N3055 + BDxxx) musi mieć minimum 3V, A prostownik 2 razy po 1,2 V zeżre a R7 jeszcze ponad wolt (0,47Ω*3A = 1,4V) Gdzie z trafa 24V dostanie się 30V i 3A ? Powtarzam, to bajka.

    0
  • #12 29 Sie 2010 22:05
    qscgu
    Poziom 34  

    Kolego nie wiem skąd jakieś takie bajki wyciągnąłeś ale jakbyś przeczytał, to nigdzie nie napisałem, że z trafa 25V wyciągam 30V, skąd ci to w ogóle przyszło do głowy? Kosmos normalnie :)

    Przede wszystkim przeczytaj moje posty w całości bo nic z twoich wyliczeń nie jest poprawne.

    Prostownik nie zeżre 1.2V bo to nie jest mostek Gretza a prostownik dwu-połówkowy. Spadek około 0.6V.

    Na wyjściu jest 25.3V na max ustawieniu. Jeżeli chodzi o moc to na około 5Ohm obciążenia przechodzi stale 4.5A dlatego też zdecydowałem się wymienić rezystor R7 z 0.47 na 0.28 bo spadek napięcia na nim wynosiłby 2.1V a teraz jest to tylko 1.26

    Dodano po 5 [godziny]:

    Proszę cię, jeśli się nie znasz na tym to się nie wypowiadaj. Ja tutaj nie pytam o konstrukcje zasilacza bo wiem jak on działa.

    Wymądrzasz się bez odpowiedniej wiedzy i później tak to wygląda. Nawet nie zadałeś sobie trudu żeby przeczytać posty o tym zasilaczu:

    Cytat:
    Rezystor [R7]
    Należy go zmienić na moc przynajmniej 10W - dla prądu 3A
    Można również zmienić jego wartość na 0,27R, 10W - wtedy będzie dostosowany do prądu 5A.


    Cytat:
    Zakończyłem i Moderatora proszę o zamknięcie bzdurnego tematu.

    Zamykaj swoje tematy, mój jest nadal aktualny.


    Abstrahując od śmiesznych wywodów, mamy nowe fakty.
    Przede wszystkim pomiar napięcia działa bardzo dobrze. Pomiar prądu nie zadziała dopóki nie przestawię wzmacniacza w tryb odwracający, ale to nie problem. Problem stanowi odczyt poziomu ograniczenia prądowego.

    Żeby było śmieszniej to swoje 3 grosze dodał avr, jego optymalizacja była tak tragiczna że wyrzuciła używaną zmienną z pętli.

    Z innego forum zasugerowano mi abym mierzył napięcie na wyjściu, odejmował od tego napięcie na P13 i tak jak to ma miejsce w przypadku R7 dzielił przez jego wartość aby uzyskać ograniczenie prądowe. Czy to jest dobre wyjście?

    0
  Szukaj w 5mln produktów