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

Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

rangelso 26 Gru 2012 21:23 6468 24
  • #1 26 Gru 2012 21:23
    rangelso
    Poziom 9  

    Witam. To jest mój pierwszy wpis na elektrodzie i w zasadzie pierwszy projekt z elektroniki analogowej więc proszę o wyrozumiałość. Zadanie polega na realizacji detektora / czujnika zajętości / wjazdu na tor dla kolejowej makiety modelarskiej w skali H0. Detektor po wykryciu zajętości na odizolowanej elektrycznie od reszty torowiska sekcji ma podać stan niski na wejscie mikrokontolera avr. Zdecydowałem się część detekcyjną zrealizować na WO sterowanym napięciem rezystora R2 umieszczonego szeregowo wzlędem lokomotywy. Zamiast rezystora można umieścić kontraktron z cewką lub przekładnik prądowy. Napięcie ustabilizowane na diodzie zenera podawane jest przez opornik R5 na bazę tranzystora przełączającego Q2 który przewodzi lub nie. Punkty pracy diody i Q2 dobrane są tak aby tranzystor przewodził dla napięcia V-LOK w zakresie 3-18V. Nonsens pojawia się przy wyznaczania prądu Ib potrzebnego do "włączenia" kolektora. Dla prądu kolektora o wartości ok 0,07 mA
    przy beta=150 prąd bazy wynosi tylko 44µA. Niby w symulacji pspice jest OK ale obawiam się że w modelu rzeczywistym tak mała wartość prądu bazy nie przejdzie. Tranzystor wziąłem pierwszy lepszy z biblioteki, ściągnąlem jakieś katalogi z netu ale może ktoś z szanownych kolegów elektroników walczył już z podobnym problemem i podzieli się wiedzą. Wydaje mi się że tranzystor powinien mieć możliwie najniższą betę i prąd kolektora do 5 mA, tak żeby pracowal bardziej środkiem niż dołem charakterystyki. A może MOSFET ? Będę wdzięczny za wszelkie sugestie i uwagi do schematu i jego elementów.
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

    1 24
  • #2 26 Gru 2012 21:55
    kryststgpom
    Poziom 25  

    Myślę, że lepszym rozwiązaniem będzie pomiar poboru prądu na odizolowanym odcinku (np. przez spadek napięcia na rez. pomiarowym). Układ trzeba by było tak wyskalować, aby zadziałał już przy takim prądzie, który nie prawi jeszcze w ruch lokomotywy.

    1
  • #3 26 Gru 2012 23:18
    Fredy
    Poziom 27  

    1) Po co używasz tak archaicznego wzmacniacza operacyjnego , którego zasilasz napięciem symetrycznym? Daj np LM324 , którego możesz zasilić pojedyńczym napięciem.
    2) W niemal każdym procesorze masz wejście ADC, po co wogóle robisz ten cały układ skoro możesz mierzyć napięcie wprost na rezystorze?
    3) Taki układ robi się na komparatorze, który dostępny jest także w procku. Przecież chcesz mieć zdecydowane przełaczenie a nie płynne.
    4) Ten układ co narysowałeś ma bardzo słabo dobrane elementy. Przykłądowo na bazie tranzystora musisz zmieniszyć rezystancję do np 10k, a rezystor kolektorowy aż się prosi aby także rezystancję około 4,7-10K
    5) Po co w tym układzie jest dioda zenera?

    itd....

    0
  • #4 26 Gru 2012 23:57
    fotonn
    Poziom 28  

    Rzecz już dawno rozpracowano - dwie diody krzemowe w szeregu z odcinkiem. Odkłada się na nich trochę ponad wolt napięcia. Wystarczy do wysterowania tranzystora.
    Problem robi się w momencie chęci zmiany kierunku jazdy, ale i to da się rozpracować, np. transoptorami.
    Wykorzystanie ADC może być trochę kłopotliwe, zważywszy na liczbę odcinków izolowanych na "wypasionej" makiecie.

    0
  • #5 27 Gru 2012 13:05
    rangelso
    Poziom 9  

    Fredy napisał:
    1) Po co używasz tak archaicznego wzmacniacza operacyjnego , którego zasilasz napięciem symetrycznym? Daj np LM324 , którego możesz zasilić pojedyńczym napięciem.
    2) W niemal każdym procesorze masz wejście ADC, po co wogóle robisz ten cały układ skoro możesz mierzyć napięcie wprost na rezystorze?
    3) Taki układ robi się na komparatorze, który dostępny jest także w procku. Przecież chcesz mieć zdecydowane przełaczenie a nie płynne.
    4) Ten układ co narysowałeś ma bardzo słabo dobrane elementy. Przykłądowo na bazie tranzystora musisz zmieniszyć rezystancję do np 10k, a rezystor kolektorowy aż się prosi aby także rezystancję około 4,7-10K
    5) Po co w tym układzie jest dioda zenera?

    itd....


    1) Wzmacniacz dałem pierwszy lepszy jaki miałem pod ręką w spice. Dzięki za sugestię dotyczącą LM324
    2) Przetwornik ADC jest do rozważenia aczkolwiek wydaje mi się że łatwiej jest oprogramować przełącznik elektroniczny na wejściach avr'a niż ADC, ponadto jak wspomniał fotonn przy większej liczbie detektorów na makiecie układ się skomplikuje.
    3) Z komparatorem podobnie.
    4) Zapomniałem napisać że wszystko na prawo od tranzystora należy do AVR'a tak więc nie mam wpływu na rezystor w układzie kolektora. To jest pull-up który zgodnie z notą katalogową wynosi od 30 do 120k. Właśnie stąd wziął się ogólnie cały ten wpis bo potrzebuję dobrać odpowiedni tranzystor do tak małego prądu. Przy okazji pytanie czy w przypadku zmiennego obciążenia kolektora należy prąd bazy liczyć dla niższego czy wyższego obciązenia ?
    5) Zener ogranicza napięcie wyjściowe WO w zakresie 0-18V do ok 3V. Jak napisałeś nie potrzebuję płynnego przełączania więc nie interesuje mnie wartość napięcia wyjściowego a jedynie jego obecność lub brak.

    Dodano po 5 [minuty]:

    fotonn napisał:
    Rzecz już dawno rozpracowano - dwie diody krzemowe w szeregu z odcinkiem. Odkłada się na nich trochę ponad wolt napięcia. Wystarczy do wysterowania tranzystora.
    Problem robi się w momencie chęci zmiany kierunku jazdy, ale i to da się rozpracować, np. transoptorami.
    Wykorzystanie ADC może być trochę kłopotliwe, zważywszy na liczbę odcinków izolowanych na "wypasionej" makiecie.


    Ale jednak jest to ponad wolt napięcia. Spadek napięcia w silniku lokomotywy o jeden wolt przy wolnej jeździe może się zakończyć jej zatrzymaniem a tego nie chcemy. Spadek napięcia na niskooporowym rezystorze jest ok 100 mV

    0
  • #6 27 Gru 2012 13:30
    fotonn
    Poziom 28  

    Z zaprezentowanego w pierwszym poście wykresu wynika, że w miarę sensowną detekcję zajętości masz i tak dopiero przy Ulok około 2V - gdzie więc widzisz zysk?
    Napięcie zasilania można przecież zwiększyć o te 1,5V (w parktyce pewnie jeszcze mniej) aby uzyskać identyczne warunki zasilania.
    Na rysunku:
    niebieski - napięcie zasilające tor i układ detekcji
    czerwony - napięcie na lokomotywie
    zielony - napięcie wyjściowe - dla avr
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    Jak widać, działa już od miliwolt na lokomotywie.
    W praktyce rezystory możesz zwiększyć.

    Cytat:
    czy w przypadku zmiennego obciążenia kolektora należy prąd bazy liczyć dla niższego czy wyższego obciązenia

    Dla większego. Ogółem zmniejsz ten rezystor w bazie. Nasyci to głębiej tranzystor, będzie wolniejszy, ale w tym wypadku nie ma to najmniejszego znaczenia - TGV po makiecie raczej nie lata, co?

    0
  • #7 27 Gru 2012 14:50
    rangelso
    Poziom 9  

    fotonn napisał:
    Z zaprezentowanego w pierwszym poście wykresu wynika, że w miarę sensowną detekcję zajętości masz i tak dopiero przy Ulok około 2V - gdzie więc widzisz zysk?
    Napięcie zasilania można przecież zwiększyć o te 1,5V (w parktyce pewnie jeszcze mniej) aby uzyskać identyczne warunki zasilania.
    Na rysunku:
    niebieski - napięcie zasilające tor i układ detekcji
    czerwony - napięcie na lokomotywie
    zielony - napięcie wyjściowe - dla avr
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    Jak widać, działa już od miliwolt na lokomotywie.
    W praktyce rezystory możesz zwiększyć.

    Cytat:
    czy w przypadku zmiennego obciążenia kolektora należy prąd bazy liczyć dla niższego czy wyższego obciązenia

    Dla większego. Ogółem zmniejsz ten rezystor w bazie. Nasyci to głębiej tranzystor, będzie wolniejszy, ale w tym wypadku nie ma to najmniejszego znaczenia - TGV po makiecie raczej nie lata, co?


    Ten układ wygląda ciekawie i jest prosty. Czy z tych diód szeregowych można zrobić mostek gretza ? U mnie jest zasilanie analogowe dwukieruniowe DC. I byłoby dwa w jednym. Tego rezystora R3 w kolektorze fizycznie nie ma. Jest to rezystancja aktywna zrealizowana na CMOSach w samym mikrokontolerze i jej wartość jest średnio 75k (a tak naprawdę 30-120k) - jak w przedstawionym schemacie. Moje pierwotne pytanie dotyczyło właśnie doboru tranzystora do tak niskich prądów.

    0
  • Pomocny post
    #8 27 Gru 2012 22:28
    fotonn
    Poziom 28  

    No nie bardzo.
    Układ działa tylko dla prądu płynącego w jednym kierunku.
    Mostek możesz dołożyć przed nim.
    Układ dwukierunkowy można również zbudować bez mostka, dokładając do powyższego trzy (minimum dwa) tranzystory i parę innych elementów, ale to już komplikacja.
    Można również badać napięcie na dwóch szeregowych diodach, czyli jw. i zasilać nim transoptor. Tutaj możliwe jest włączenie diod przeciwsobne - układ trochę mało czuły, wymaga niecały miliamper prądu lokomotywy do wysterowania transoptora (0,1mA zaznaczone na żółto, na symulacji, traktuj raczej teoretycznie, chociaż im czulsze transoptory, tym lepiej), ale za to nadal bardzo prosty.
    I tutaj, jeśli przyjrzeć się rysunkowi, rzeczywiście cztery diody "pomiarowe" można zastąpić mostkiem (szare zaznaczenie na schemacie).*

    Wszystkie ww. układy wymagają, aby nawet dla zatrzymanej lokomotywy, zasilanie odcinka wynosiło ok. 1V lub nawet więcej, jeżeli zastosować mostek w szereg z układem jednotranzystorowym.
    Dla dwu kierunków jazdy musisz ponadto ustalić, że przejście ze stanu zatrzymania do rewersu wywoła skokową zmianę z +1 na -1 wolt. Napięcia w okolicy zera (mowa o zasilaniu obwodu, nie o napięciu na loku) są zabronione, bo spowodują informację dla proca o braku zajętości.
    Stąd kondensator na wyjściu, aby maskować zmianę kierunku. Ponadto ma on tłumić zakłócenia podczas jazdy. W razie problemów można go zwiększyć.
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    Kolorki:
    niebieski - zasilanie odcinka
    czerwony - prąd lokomotywy (ale odwrócony - jakosik tak wyszło :) )
    zielony - napięcie wyjściowe.
    Rezystor R2 to oczywiście pull up, jak wcześniej.

    Najmniejsze straty na układzie pomiarowym uzyskasz jednak pozostając przy małych opornikach pomiarowych i wzmacniaczach operacyjnych, ale stosując je w konfiguracji prostownika dwupołówkowego.
    To daje dwa op-ampy, z 7 rezystorów i po dwie diody na odcinek, przy zasilaniu symetrycznym.
    Jeśli zaś zamarzyłoby ci się zasilanie ich pojedyńczym napięciem - jak wyżej sugerowano - trzeba by dorobić jeszcze jakąś sztuczną masę, co daje dodatkowo jeden wzmacniacz na kilka(naście) odcinków.

    *- czego to ludziska po nocy nie wypisują...

    0
  • Pomocny post
    #9 28 Gru 2012 01:01
    kybernetes
    Poziom 39  

    Może w ten sposób?
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

    Diody Schottky'ego 1-2 A, gdyby były zbyt niskie napięcie to dwie dolne diody w mostku (czyli nie D1, D2) zastąpić zwykłymi.

    0
  • #10 29 Gru 2012 00:01
    rangelso
    Poziom 9  

    Cytat:
    Można również badać napięcie na dwóch szeregowych diodach, czyli jw. i zasilać nim transoptor. Tutaj możliwe jest włączenie diod przeciwsobne - układ trochę mało czuły, wymaga niecały miliamper prądu lokomotywy do wysterowania transoptora (0,1mA zaznaczone na żółto, na symulacji, traktuj raczej teoretycznie, chociaż im czulsze transoptory, tym lepiej), ale za to nadal bardzo prosty.


    Transoptor ma korzystny Vcesat ale nie wiem jak wyznaczyć If dla Ic na poziomie 0,1 mA. Przy CTR 80% If będzie też w tych granicach ale charakterystyki zaczynają się od 1 mA więc jak się zachowa przy prądzie 10x mniejszym ?

    Cytat:
    Dla dwu kierunków jazdy musisz ponadto ustalić, że przejście ze stanu zatrzymania do rewersu wywoła skokową zmianę z +1 na -1 wolt. Napięcia w okolicy zera (mowa o zasilaniu obwodu, nie o napięciu na loku) są zabronione, bo spowodują informację dla proca o braku zajętości. Stąd kondensator na wyjściu, aby maskować zmianę kierunku. Ponadto ma on tłumić zakłócenia podczas jazdy. W razie problemów można go zwiększyć.


    Myślę że to się zrobi programowo. Procek będzie liczył wszystkie wjazdy i zjazdy z czujników, zmiany kierunku, stany rozjazdów itd tak aby w każdej chwili wiedział który skład jest gdzie i dokąd jedzie. W razie potrzeby da się kondensator.

    Cytat:

    Najmniejsze straty na układzie pomiarowym uzyskasz jednak pozostając przy małych opornikach pomiarowych i wzmacniaczach operacyjnych, ale stosując je w konfiguracji prostownika dwupołówkowego.
    To daje dwa op-ampy, z 7 rezystorów i po dwie diody na odcinek, przy zasilaniu symetrycznym.
    Jeśli zaś zamarzyłoby ci się zasilanie ich pojedyńczym napięciem - jak wyżej sugerowano - trzeba by dorobić jeszcze jakąś sztuczną masę, co daje dodatkowo jeden wzmacniacz na kilka(naście) odcinków.
    ...


    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ? Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ? .

    Dokładnie w tym kierunku należy iść. Teraz wszystko na jednej masie, detekcja ruchu i kierunku na dwóch wejściach AVR (z możliwością zwarcia wyjść WO w trybie pracy jednokierunkowej) jak na schemacie w załaczeniu. Ten rezystor wejściowy może być jeszcze mniejszy tak aby jego wpływ był praktycznie pomijalny. Myślę że czas na wycieczkę do sklepu AVT po graty i budowę prototypu. Dam znać jak zadziała w praktyce. Mam jeszcze jedno pytanie. Potrzebuję teraz zrobić odwrotny układ umożliwiający odcinkową blokadę / zwalnianie zasilania po podaniu 0 lub 1 z wyjścia AVR na bazę. Problem jest taki że w kolektorze przełącznika jest znowu obciązenie dwukierunkowe więc jednym tranzystorem tego nie opędzę. Próbowałem wyrzeźbić coś z dwóch tranzystorów npn i pnp ale pewnie są jakieś gotowe rozwiązania. Przekaźnik w ostateczności jak nie znajdę nic ciekawszego. Z góry dziękuję za pomoc.

    Dodano po 6 [minuty]:

    kybernetes napisał:
    Może w ten sposób?
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

    Diody Schottky'ego 1-2 A, gdyby były zbyt niskie napięcie to dwie dolne diody w mostku (czyli nie D1, D2) zastąpić zwykłymi.


    Zastosowałem prostownik na WO i zostały tylko zenery które defacto też możnaby wyeliminować z układu i zastąpić zwykłym opornikiem

    1
  • #11 29 Gru 2012 22:36
    fotonn
    Poziom 28  

    Cytat:
    nie wiem jak wyznaczyć If dla Ic na poziomie 0,1 mA. Przy CTR 80% If będzie też w tych granicach ale charakterystyki zaczynają się od 1 mA więc jak się zachowa przy prądzie 10x mniejszym ?

    Takie dylematy bywają depresjogenne u audiofili, w "cyfrówce" nie ma co się nimi przejmować. :)
    Przy mniejszych prądach kolektora, β tranzystora zazwyczaj maleje, ale tutaj nie na tyle, żeby wyszedł z nasycenia.
    Upraszczając (ale tylko trochę): im mniejsze obciążenie kolektora, tym warunki pracy tranzystora w roli przełącznika lepsze. Problemem jest raczej odwrotna sytuacja - za mała rezystancja w kolektorze. Wtedy - bywa - mocy przerobowych nie starcza.

    Cytat:
    Zastosowałem prostownik na WO...

    Jak ten prostownik wygląda?
    Jeśli można spytać...

    Odnosząc się na razie do ostatnio zaprezentowanego układu:
    Cytat:
    (...) i zostały tylko zenery które defacto też możnaby wyeliminować z układu i zastąpić zwykłym opornikiem

    Cytat:
    Zener ogranicza napięcie wyjściowe WO w zakresie 0-18V do ok 3V.

    Ograniczenie dotyczy prądu bazy tranzystora - jeżeli przyjmiesz, że może on osiągać 5mA, to przy 18V na wyjściu op-ampa, potrzeba Rb= ~3,6kΩ, aby tej wartości nie przekroczyć.
    Nie przeciąży również LM-a.
    I tyle dajesz - 600kΩ to zdecydowanie za dużo!

    Słowem: przeczytaj jeszcze raz dokładnie, co napisał Fredy w pierwszym zdaniu p.4

    Ale, żeby nie było tak słodko i różowo: tranzystor potrzebuje zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją złącza B-E nadmiernie wysokim napięciem.
    Zenerka to zadanie spełnia, ale i zwykła dioda, np. 1N4148, włączona między bazę i masę, rozwiąże problem.
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

    Tutaj Fredy też dobrze pisze:
    Cytat:
    Taki układ robi się na komparatorze...

    więc, skoro:
    Cytat:
    (...) nie potrzebuję płynnego przełączania więc nie interesuje mnie wartość napięcia wyjściowego a jedynie jego obecność lub brak.

    możesz przyjąć, że ww. zabieg rezystancjozmniejszeniowy poprawi też "przełączalność".
    Chociaż, przy wzmocnieniu rzędu 45V/V, cudów nie będzie. I tak trzeba puścić ok. 20mA przez lokomotywę, żeby układ działał. No chyba, że zwiększysz rezystor pomiarowy, dajmy na to, do jakichś 1,5Ω.




    Cytat:
    Mam jeszcze jedno pytanie. Potrzebuję teraz zrobić odwrotny układ umożliwiający odcinkową blokadę / zwalnianie zasilania po podaniu 0 lub 1 z wyjścia AVR na bazę. Problem jest taki że w kolektorze przełącznika jest znowu obciązenie dwukierunkowe więc jednym tranzystorem tego nie opędzę. Próbowałem wyrzeźbić coś z dwóch tranzystorów npn i pnp ale pewnie są jakieś gotowe rozwiązania.

    "Jedno pytanie"...
    A problem robi się całkiem nowy. :)
    Gotowce, owszem, są - końcówka mocy ze wzmacniacza audio, na przykład, jeżeli chcesz ciąć jedną szynę albo jakiś mostek H - kiedy tniesz "po całości".
    Ale to wszystko w końcu upodobni sterowanie makiety do wyposażenia Bajkonuru.
    W związku z czym, powyższym, byłbym jednak za modyfikacją układu kybernetesa i rozważyłbym come back do transoptorów.
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    Spadek napięcia na układzie pomiarowym max.1,7V i tyle mniej wiecej musisz zostawić napięcia szczątkowego kiedy jest "stój" na semaforze.
    Detekcja prądu już na poziomie pojedyńczych mA.
    Jeżeli zastosujesz coś czulszego niż PC817A, możesz wyrzucić D5.
    Nawet przy wyłączonym IRFZ-cie przez loka nie popłynie więcej niż 9mA.
    I znów: czulsze optocoupler-y i R1 możesz zwiększyć, co zmniejszy ww. prąd.
    IRFZ bramką oczywiście podłączony nie do +5V, ale sterowany z procka. Jeśli by napięcie wyjściowe avr-ka było za małe do jego pełnego otwarcia, poszukaj innego n-MOS, o mniejszym napięciu.

    Aha, a rozważałeś sterowanie PWM?
    Wówczas specjalizowany mostek H i same zalety: rezystor pomiarowy mógłby mieć dziesiąte części oma, odpadłby problem "napięcia szczątkowego".
    Ponadto płynny rozruch i hamowanie - sterowane z procka.

    A, i jeszcze takie złośliwe pytania:
    - co z taborem na "drewnianych" kołach, pozostawionym na odcinku?
    - dlaczego, mając do dyspozycji dwa szeregowo połaczone rezystory, 50om i 0,66oma, uparcie chcesz mierzyć spadek napięcia na tym mniejszym?

    0
  • #12 29 Gru 2012 22:52
    Fredy
    Poziom 27  

    Naprawdę nie rozumiem problemu.
    Skoro chcesz użyć procka, to rozwiązanie jest trywialne.
    Dajesz mały rezystor pomiarowy na którym odkłada się przykładowo 0.2V w jedną stronę i -0.2V w drugą. To napięcie dajesz przez rezystor np 10K na wejście ADC procesora, podciągasz to wejście 10k do zasilania robiąc dzielnik napięcia na około połowy zasilania . W tym miejscu pomiarowym masz wtedy około 2.4 dla jednego kierunku i 2.6 dla drugiego. W stanie spoczynku masz dokładnie 2.5V.

    Dekodujesz wtedy kierunek jazdy a także czy jedzie czy stoi. Nawet możesz zmierzyć obciążenie lokomotywy.

    To rozwiązanie to dosłownie 3 elementy ,a mianowicie rezystor pomiarowy około 1 Ohm, i dwa 10k. Koniec.

    0
  • #13 29 Gru 2012 23:40
    fotonn
    Poziom 28  

    Przy jednym omie i tak musisz zapewnić jakieś pół wolta zasilania, żeby dać Atmedze te 10mV różnicy (mniej bałbym się jednak odczytywać).

    Cytat:
    To rozwiązanie to dosłownie 3 elementy ,a mianowicie rezystor pomiarowy około 1 Ohm, i dwa 10k. Koniec.

    Włącz / wyłącz dwubiegunowe też zrobią?

    0
  • #14 29 Gru 2012 23:50
    Fredy
    Poziom 27  

    fotonn napisał:
    Przy jednym omie i tak musisz zapewnić jakieś pół wolta zasilania, żeby dać Atmedze te 10mV różnicy (mniej bałbym się jednak odczytywać).


    nie rozumiem. W tej konstrukcji co opisałem na wejściu ADC procesora pojawi się zmiana napięcia równa połowę spadku napięcia na rezystorze pomiarowym.
    Jeśli przyjmiemy , że akceptujemy spadek napięcia na rezystorze pomiarowym o 0.2V to procesor zauważy zmianę o 0.1V, a to jest już ogromna zmiana dla procesora który ma rozdzielczość 10bitową.

    fotonn napisał:
    Włącz / wyłącz dwubiegunowe też zrobią?


    tyle tylko że masz problem z kierunkiem, nie zmierzysz obciążenia silnika lokomotywy, no i jest niepotrzebnie dużo bardziej pracochłonne. Dodatkowo jeszcze wprowadzasz spadki napięć o wartości rzędu 1.4V lub więcej w układzie docelowym.

    0
  • #15 30 Gru 2012 01:47
    rangelso
    Poziom 9  

    Cytat:
    Jak ten prostownik wygląda?
    Jeśli można spytać...

    Górny WO wzmacnia i odwraca ujemne napięcie na dodatnie
    Dolny WO wzmacniai dodatnie napięcie
    Przy wzmocnieniu = 1 układ powinien zadziałać jako zwykły prostownik dwupołówkowy oczywiście po dodaniu jakiegoś c na wyjściu
    porównaj z https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1447304.html na którym się zresztą opierałem

    Cytat:

    Ograniczenie dotyczy prądu bazy tranzystora - jeżeli przyjmiesz, że może on osiągać 5mA, to przy 18V na wyjściu op-ampa, potrzeba Rb= ~3,6kΩ, aby tej wartości nie przekroczyć.
    Nie przeciąży również LM-a.
    I tyle dajesz - 600kΩ to zdecydowanie za dużo!

    Z moich misternych wyliczeń wynika że prąd bazy dla Ucesat tranzystora powinien wynosić ok 1,5 µA. Tranzystor w schemacie jest przykładowy w rzeczywistości dam niskoprądowy typu BC107
    Cytat:

    Chociaż, przy wzmocnieniu rzędu 45V/V, cudów nie będzie. I tak trzeba puścić ok. 20mA przez lokomotywę, żeby układ działał. No chyba, że zwiększysz rezystor pomiarowy, dajmy na to, do jakichś 1,5Ω.

    Można zmniejszyć rezystor i zwiększyć wzmocnienie ale boję się że przy większej czułość zwiększy się podatność na zakłócenia. Mówimy tutaj już o dziesiątkach mV. Z pomiarów amperomierzem wynika że lok jeździ w przedziale 100-400 mA. 20 mA to duży zapas.

    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?

    Rozumiem że to jest propozycja 2 w 1 czyli detekcja + blokada odcinka ?
    Szczerze mówiąc układ blokady/zwalniania z mostkiem jest tak prosty że aż genialny. Pół dnia się dzisiaj nad tym głowiłem i nic konstruktywnego nie wymyśliłem. Trzeba go będzie okupić spadkiem napięcia na dwóch diodach w każdą stronę, ale nie jest to problem bo przecież pociąg raczej nie startuje od swojej prędkości docelowej... :)
    Cytat:

    IRFZ bramką oczywiście podłączony nie do +5V, ale sterowany z procka. Jeśli by napięcie wyjściowe avr-ka było za małe do jego pełnego otwarcia, poszukaj innego n-MOS, o mniejszym napięciu.

    Npn da spokojnie radę. AVR daje do 20 mA na wyściu. Ic max 500mA
    Cytat:

    Aha, a rozważałeś sterowanie PWM?
    Wówczas specjalizowany mostek H i same zalety: rezystor pomiarowy mógłby mieć dziesiąte części oma, odpadłby problem "napięcia szczątkowego".
    Ponadto płynny rozruch i hamowanie - sterowane z procka.

    Szczerze mówiąc nie miałem jeszcze okazji rozpracowania sterowania PWM. Mógłbys umieścić stosowną modyfikację w swoim schemacie ? Miałoby to absolutnie sens w przypadku zmiany rodzaju sterowania w przyszłości.
    Cytat:

    A, i jeszcze takie złośliwe pytania:
    - co z taborem na "drewnianych" kołach, pozostawionym na odcinku?
    - dlaczego, mając do dyspozycji dwa szeregowo połaczone rezystory, 50om i 0,66oma, uparcie chcesz mierzyć spadek napięcia na tym mniejszym?

    [/quote]
    W realnym świecie czujnik przytorowy liczy ośki. W warunkach makiety ze zrozumiałym przyczyn jest to niemożliwe (lub bardzo trudne) więc ograniczę się do odcinkowych detektorów wjazdowych i zjazdowych. Odcinek jest zwalniany jeśli po wjeździe nastąpi zjazd. Semafor da zielone i kolejny skład może zająć odcinek. Długość składu nie może przekroczć długości najkrótszego odcinka.
    50 ohm to lok.

    Dodano po 7 [minuty]:

    Fredy napisał:
    Naprawdę nie rozumiem problemu.
    Skoro chcesz użyć procka, to rozwiązanie jest trywialne.
    Dajesz mały rezystor pomiarowy na którym odkłada się przykładowo 0.2V w jedną stronę i -0.2V w drugą. To napięcie dajesz przez rezystor np 10K na wejście ADC procesora, podciągasz to wejście 10k do zasilania robiąc dzielnik napięcia na około połowy zasilania . W tym miejscu pomiarowym masz wtedy około 2.4 dla jednego kierunku i 2.6 dla drugiego. W stanie spoczynku masz dokładnie 2.5V.
    .

    A czy to nie wymaga każdorazowej kalibracji ADC na te 2,5 V ?

    0
  • #16 30 Gru 2012 09:54
    Fredy
    Poziom 27  

    rangelso napisał:

    A czy to nie wymaga każdorazowej kalibracji ADC na te 2,5 V ?


    nie wymaga.

    Pytanie a propos tego układy wyżej - po co jest ta dioda D5 i tranzystor M1 który zawsze jest w stanie on ? Przecież śmiało go można wywalić i ewentualnie zastąpić diodą aby podwyższyć napięcie na transoptorach.

    0
  • #17 30 Gru 2012 14:18
    fotonn
    Poziom 28  

    Cytat:
    Z moich misternych wyliczeń wynika że...

    Patrz uwaga o audiofilach.
    Mówią ci ludzie: mniejszy rezystor w bazie. Nie pożałujesz. :)
    Cytat:
    Z pomiarów amperomierzem wynika że lok jeździ w przedziale 100-400 mA. 20 mA to duży zapas.

    A, to spoko.
    Cytat:
    Rozumiem że to jest propozycja 2 w 1 czyli detekcja + blokada odcinka ?

    Rozumisz...
    Cytat:
    Npn da spokojnie radę.

    Może być, ale zwiększy sumaryczny spadek napięcia. Ucesat przy prądach kilkuset mA to już "nie przelewki".
    Cytat:
    Szczerze mówiąc nie miałem jeszcze okazji rozpracowania sterowania PWM.

    To popatrz choćby na specyfikację LM298N - układ, 8 diod albo 2 Graetz-e do obcinania przepięć, 2 rezystory pomiarowe do sprawdzania zajętości (plus 2 w układzie Fredy-ego i masz swoje "dwa w jednym"), 4 kondensatory przeciwzakłóceniowe i już - 2 odcinki załatwione za ok. dychę.
    Częstotliwość kluczowania oczywiście dużo mniejsza niż 40kHz.
    Cytat:
    Miałoby to absolutnie sens w przypadku zmiany rodzaju sterowania w przyszłości.

    No, sterowanie, jak sterowanie, ale z zasilania wyleciałaby kierownica, czyli nastawnik, a nie dla wszystkich mechów jest to akceptowalne. :)
    Cytat:
    W realnym świecie czujnik przytorowy liczy ośki. W warunkach makiety ze zrozumiałym przyczyn jest to niemożliwe (lub bardzo trudne)

    Czyżby?
    Transoptorki (wiem, wiem, uczepiłem się ich jak pijany płotu) szczelinowe zamiast kawałka szyny na początku i końcu odcinka (a szyny przecież i tak musisz ciąć) załatwiłyby sprawę bez wielu dodatkowych elementów. Tylko po dwa oporniki i jakiś procek do ewaluacji - tak "mądrze" w branży srk nazywa się liczenie kółek - ale to przecież szczegół. Jeden procek obsłużyłby kilka(naście) odcinków, a jakbyś dobrze przemyślał matrycę sterowania licznikami, to i całą makietę.
    Obrzeża kół wjeżdżałyby w szczelinę i tak byłyby liczone. Do rozpoznania kierunku musiałyby być po dwa pojedyńcze na każdym końcu, albo po jednym podwójnym, takim od kółka myszki komputerowej (myszek ci u nas dostatek - choćby u znajomych albo w każdym punkcie zbioru elektrośmieci).
    Zasadę działania liczników kumasz, to zauważyłeś, że jeden podwójny punkt liczący obsługuje dwa sąsiadujące odcinki - uproszczenie, no nie?
    W zasadzie, punkty liczące mogłyby też być pojedyńcze, gdyby programowo powiązać liczenie osi z kierunkiem jazdy, czyli biegunowością napięcia zasilającego. Wtedy dana biegunowość, na danym odcinku, oznaczałaby dla danego punktu jazdę w danym kierunku i np. doliczanie osi, a zmiana biegunowości - jazdę odwrotną i odliczanie.
    Cytat:
    Długość składu nie może przekroczć długości najkrótszego odcinka.

    A znów złośliwie zapytam: jak zatrzymasz lokomotywę pod semaforem na końcu odcinka?
    "Na końcu" znaczy: nie na początku? Fajnie by wyglądało, jakby lokomotywa podjeżdżała pod "tykę".
    Wychodzi, że "logiczny" odcinek izolowany musisz podzielić na dwie elektrycznie niezależne części. Na ogólnej - długiej - tylko kontrola niezajętości i zasilanie zadane z układu regulacji napięcia, zaś na krótkiej - tuż przed semaforem - jw. plus odłącznik napięcia "z blokady".
    Fredy napisał:
    po co jest ta dioda D5 i tranzystor M1 który zawsze jest w stanie on

    Patrz tekst.
    D5 - daje dodatkowy spadek napięcia dla kiepskich transoptorów - przy lepszych niepotrzebna.
    Tranzystor M1 - tylko na rysunku jest always on. To właśnie element wykonawczy, niezależnego od ustawionego napięcia zasilania, sterowania z procesora, wynikającego z sytuacji ruchowej.

    0
  • #18 30 Gru 2012 18:07
    rangelso
    Poziom 9  

    fotonn napisał:

    No, sterowanie, jak sterowanie, ale z zasilania wyleciałaby kierownica, czyli nastawnik, a nie dla wszystkich mechów jest to akceptowalne. :)

    Spektrum rozwiązań jest zbyt szerokie aby mysleć o detektorze uniwersalnym. Mamy układy z zasilaniem dwuszynowym, trójszynowym, pantografowym, AC, DC, DCC i wszystkie wariacje powyższych. Nie lubię wydawać pieniędzy na rzeczy które sam mogę zrobić choćby nawet wyszło drożej ale przynajmniej czegoś się nauczę więc pewnie detektor DCC podejmę jak już zrobię własny sterownik i dekoder a nie powinno być to trudne zważywszy że AVR'y mają sprzętowy PWM.

    fotonn napisał:

    Transoptorki (wiem, wiem, uczepiłem się ich jak pijany płotu)...

    Wszystko fajnie dopóki nie pojedzie skład z takimi kołami:
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    jakby się nie wyświetliło: http://www.swiatmodeli.eu/environment/cache/i...oductGfx_fb629bfd81cdc4f6893a6dc613e82bf3.jpg

    fotonn napisał:
    Wychodzi, że "logiczny" odcinek izolowany musisz podzielić na dwie elektrycznie niezależne części. Na ogólnej - długiej - tylko kontrola niezajętości i zasilanie zadane z układu regulacji napięcia, zaś na krótkiej - tuż przed semaforem - jw. plus odłącznik napięcia "z blokady".

    Własnie tak to będzie wyglądało:
    Każdy detektor jak napisałeś będzie raz wjazdowy, raz zjazdowy
    Na końcu każdego odcinka bedą niezależnie detektor zajętości / kierunku, układ start/stop i semafor. Cała reszta to juz oprogramowanie...

    0
  • #19 31 Gru 2012 17:53
    fotonn
    Poziom 28  

    Cytat:
    Spektrum rozwiązań jest zbyt szerokie

    I ok - zażartowałem tylko, że są tacy, którzy wolą czuć moc i pokrętło w ręku.
    Cytat:
    Mamy układy z zasilaniem (...) DCC...

    Na początku nawet chciałem to zaproponować, ale pomyślałem, żeś z gatunku tych, co to
    Cytat:
    sam mogę zrobić (...) przynajmniej czegoś się nauczę

    I stąd powyższe "rzeźby"
    Cytat:
    Wszystko fajnie dopóki nie pojedzie skład z takimi kołami:

    Jakie by nie były, wszystkie kolejowe mają obrzeża.
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    W wersji pierwszej nawiercasz małym wiertłem główkę szyny lub piłujesz ją w poprzek na głębokość i szerokość włókna światłowodu, który wklejasz żywicą, a tę na koniec szlifujesz do profilu główki.
    Diodę nadawczą z uwagi na impulsową pracę możesz zasilić dużą mocą - powinno jej wystarczyć dla odbiornika. Odbiornik - jakiś standardowy ze sprzętu RTV.
    Wytwarzanie impulsów możesz zlecić jednemu generatorowi dużej mocy na całą makietę. Impulsatorem kiloherców może być dowolny flip-flop - sprzętowy albo programowy z avr-a.
    Obróbka sygnałów z odbiorników - najłatwiej oczywiście prockiem.
    Końcówki włókna światłowodu najlepiej obrobić - to nie jest trudne dla strat, jakie możesz dopuścić.
    Włókna nie można giąć za bardzo, więc musi trochę odstawać od toru w bok. Nie powinno to za mocno szpecić makiety.
    Światłowody mogą mieć pewną długość, a nadajnik i odbiornik zmieszczą się pod powierzchnią makiety. W tej sytuacji wręcz rozważyć można zrobienie imitacji prawdziwych przewodów i puszek stosowanych na PKP do kontroli odcinków toru.
    Ale jeżeli nie chcesz mieć nic na zewnątrz toru, lepsza będzie wersja druga.
    W tej, kiedy nie ma nic nad nadajnikiem, świeci on "w niebo". Pojawienie się obrzeża koła spowoduje odbicie promienia i sygnał w odbiorniku. Powinno spokojnie działać niezależnie od koloru i materiału obrzeża.
    Jest ryzyko, że i odbicie od podwozia wywoła fałszywe impulsy - wtedy światłowody nadajnika i odbiornika można umieścić pod kątem, od dołu, ze środka toru, tak aby były skierowane tuż nad główką szyny, na zewnątrz toru, jak pokazuje zielona strzałka.
    W tej wersji zasilanie nadajników lepiej multipleksować, bo a nuż jakiś łysy pochyli się nad makietą i się podczerwień odbije...

    0
  • #20 13 Sty 2013 20:04
    rangelso
    Poziom 9  

    fotonn napisał:
    W wersji pierwszej nawiercasz małym wiertłem główkę szyny lub piłujesz ją w poprzek na głębokość i szerokość włókna światłowodu, który wklejasz żywicą, a tę na koniec szlifujesz do profilu główki.
    Diodę nadawczą z uwagi na impulsową pracę możesz zasilić dużą mocą - powinno jej wystarczyć dla odbiornika. Odbiornik - jakiś standardowy ze sprzętu RTV.
    Wytwarzanie impulsów możesz zlecić jednemu generatorowi dużej mocy na całą makietę. Impulsatorem kiloherców może być dowolny flip-flop - sprzętowy albo programowy z avr-a.
    Obróbka sygnałów z odbiorników - najłatwiej oczywiście prockiem.
    Końcówki włókna światłowodu najlepiej obrobić - to nie jest trudne dla strat, jakie możesz dopuścić.
    Włókna nie można giąć za bardzo, więc musi trochę odstawać od toru w bok. Nie powinno to za mocno szpecić makiety.
    Światłowody mogą mieć pewną długość, a nadajnik i odbiornik zmieszczą się pod powierzchnią makiety. W tej sytuacji wręcz rozważyć można zrobienie imitacji prawdziwych przewodów i puszek stosowanych na PKP do kontroli odcinków toru.
    Ale jeżeli nie chcesz mieć nic na zewnątrz toru, lepsza będzie wersja druga.
    W tej, kiedy nie ma nic nad nadajnikiem, świeci on "w niebo". Pojawienie się obrzeża koła spowoduje odbicie promienia i sygnał w odbiorniku. Powinno spokojnie działać niezależnie od koloru i materiału obrzeża.
    Jest ryzyko, że i odbicie od podwozia wywoła fałszywe impulsy - wtedy światłowody nadajnika i odbiornika można umieścić pod kątem, od dołu, ze środka toru, tak aby były skierowane tuż nad główką szyny, na zewnątrz toru, jak pokazuje zielona strzałka.
    W tej wersji zasilanie nadajników lepiej multipleksować, bo a nuż jakiś łysy pochyli się nad makietą i się podczerwień odbije...

    Hmm, zaczynam się skłaniać ku wykorzystaniu transoptora szczelinowego. Problem z moim układem jest taki że jest OK przy zasilaniu symetrycznym DC +/- 18V a niestety mój co sprawdziłem dzisiaj jest DC 0-18V z przełączaną biegunowością no i cały misterny plan szlag trafia bo i tak trzeba dać mostek, chyba że zmienię zasilacz... Przy czym tu wyłania się kolejna wątpliwość bo jeśli obciążenie jest poza mostkiem choćby tak jak w przedstawionej przez ciebie propozycji start-stop na transoptorach to potencjał "masy" mostka względem masy zasilania torów będzie wędrował w zakresie ok +/-17 V i zastanawiam się czy z tej "masy" nie popłynie sobie czasem jakiś prąd do GND procka który defacto będzie zasilany przez swój zasilacz i stabilizator ale z tej samej sieci...

    0
  • #21 17 Sty 2013 22:27
    fotonn
    Poziom 28  

    Cytat:
    Problem z moim układem jest taki że jest OK przy zasilaniu symetrycznym DC +/- 18V a niestety mój co sprawdziłem dzisiaj jest DC 0-18V z przełączaną biegunowością no i cały misterny plan szlag trafia bo i tak trzeba dać mostek,

    Nic się nie zmienia.
    W obu wersjach zasilaczy trakcyjnych jest tylko warunek, aby cała makieta albo jej część podłączona do wspólnej masy danej części cyfrowej miała jednakową biegunowość. Inaczej zewrzesz ten zasilacz przez diody mostka i MOSFET-a.
    Natomiast, co do:
    Cytat:
    (...) zastanawiam się czy z tej "masy" nie popłynie sobie czasem jakiś prąd do GND procka który defacto będzie zasilany przez swój zasilacz i stabilizator ale z tej samej sieci...

    nie ma obaw - jakieś wentualne drobne "przydźwięki" możesz poblokować kondensatorami.

    Mostka Graetz-a i spełnienia ww warunku nie potrzebujesz natomiast, jeśli dla danego, pojedyńczego odcinka zastosujesz kolejność bloków: zasilanie, sterowanie i detekcja zajętości, a dopiero na końcu zmiana biegunowości.
    Zmianę tę możesz zrobić np. na przekaźniku - najprościej i najmniejszy spadek napięcia - lub na sugerowanym już tu mostku H, który może przcież sterować sygnałem ciągłym, nie tylko PWM. Zaletą mostka H jest integracja startu/ stopu i przełącznika przód/ tył w jednym elemencie. Wadą - spadek napięcia.

    0
  • #22 18 Sty 2013 01:21
    rangelso
    Poziom 9  

    fotonn napisał:
    .
    Zmianę tę możesz zrobić np. na przekaźniku - najprościej i najmniejszy spadek napięcia - lub na sugerowanym już tu mostku H, który może przcież sterować sygnałem ciągłym, nie tylko PWM. Zaletą mostka H jest integracja startu/ stopu i przełącznika przód/ tył w jednym elemencie. Wadą - spadek napięcia.


    Ok, generalnie z pomocą przyszedł mi sam układ do testowania mikrokontrolerów na którym bazuje czyli AVR992 ma on bowiem 2 drivery napięcia od plusa i od minusa właśnie pomyślanych do sterowania silnikami. Wyjdzie z tego coś jakby mostek H tylko bez PWM ale to akurat w tej chwili pominę. Jedna para driverów załatwia niezależne sterowanie kierunkiem i on/off w 4 sekcjach. Dam 2 pary co daje 8 niezależnych sekcji zasilania na makiecie - na moje potrzeby starczy. Wyjdzie więc coś na kształt quasi-cyfrowego sterowania. W sumie to nawet można puścić dwa analogowe składy w przeciwnych kierunkach przy założeniu że nigdy nie znajdą się w tej samej sekcji torów co rzecz jasna będzie spełnione bo temu właśnie służy wynalazek. W rezulatacie dla celów symulacji spreparowałem następujący schemat:
    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    Górę przerysowałem z karty UDN2981, a dół z ULN2803. Spadek napięcia jak pisałeś spory bo około 2,5 V ale w sumie nie jest to problem skoro wszystkie sekcje torów będą w ten sposób zasilane - wystarczy podnieść analogowe napięcia zasilania. Z prawej strony powinna być druga para podłączona odwrotnie do szyn odpowiedzialna za ruch w drugą stronę ale nie chciało mi się rysować. Z drugą parą jeszcze idzie drugi WO bo detekcja musi być dwukierunkowa. Wyjscia obu WO będą sterować przez Q8 wejście AVR'a jak we wcześniejszym projekcie. Czyli na "opędzienie" całej makiety potrzebuję 4 porty wyjściowe AVR'a pod expandery i2c do sterowania 4 driverami i 8 portów wejściowych do detekcji ruchu. I teraz pytanie. Do czego służą te rezystorki w obwodach baza-emiter tranzystorów jak R3, R4, R5, R8, R9 i jak wyznaczać ich wartość ?

    0
  • #23 18 Sty 2013 20:19
    fotonn
    Poziom 28  

    Cytat:
    I teraz pytanie. Do czego służą te rezystorki w obwodach baza-emiter tranzystorów jak R3, R4, R5, R8, R9 i jak wyznaczać ich wartość ?

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic139567.html - posty: 15 i trochę 20, coś tam wyjaśniają.
    Kombinacja pnp-npn to tzw. układ Sziklai-ego.
    Detekcję zajętości w czasie postoju chyba najłatwiej zrobisz programowo - np. generując co ułamek sekundy krótki impuls, który spowoduje przepływ prądu, ale nie zdąży poruszyć wirnika silnika, o dużym momencie bezwładności.

    0
  • #25 14 Sty 2014 23:32
    rangelso
    Poziom 9  

    Detektor zajętości toru do H0 - jaki tranzystor ?
    Sory za odgrzewanie kotleta ale można wiedzieć z jakiego programu korzystałeś robiąc te symulacje ?

    0