Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
W2 Usługi badań i pomiarów
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Uniwersalny kontroler żarówki

11 Cze 2015 18:22 2271 28
  • Poziom 10  
    Witam, chodzi mi o kontrolę spalonej żarówki. Mam konwerter, który mierzy prąd przepływający, dając 1 V na każdy 1 A przepływającego przezeń prądu. Jest połączony szeregowo przez żarówkę czyli żarówka 21 W 12 V pobiera ok 1.8 Ampera prądu, dając na wyjściu konwertera ok 1.8 V i to wystarcza do wysterowania tranzystora, który poda napięcie na kontrolkę (LED) informując mnie w innym pomieszczeniu, że dana lampa świeci. Problem jest taki, że będę miał kilka takich układów i kilka typów żarówek o mocy od 1 do 25 Watów. Więc chcę wykonać taki układ uniwersalnie i mając rezystor nastawny sterować płynnie zadziałanie kontrolki sygnalizującej świecenia żarówki w zakresie 0.1 do 3 V. Z góry dziękuję za zainteresowanie.
  • W2 Usługi badań i pomiarów
  • W2 Usługi badań i pomiarów
  • Poziom 10  
    Dziękuję za podpowiedź nie znalazłem tego co mnie interesuje potrzebuję kontrolera uniwersalnego gdzie mógłbym zmienić żarówkę na lampę LED i potencjometr ustawić próg kontroli. Nadmienię że układ musi działać odwrotnie tzn. Kontrolka świeci gdy żarówka świeci.
    Pozdrawiam
  • Poziom 35  
    Ja tylko nadmienię, że uniwersalny to jest scyzoryk o 20 różnych "ostrzach", którym to narzędziem tak naprawdę nic porządnie nie można zrobić.
    Warto zdecydować sie na konkretną funkcję urządzenia, będzie o wiele mniej problemów. Kontrola żarówek, to kontrola prądu przez nie przepływającego. Moim zdaniem nic nie zastąpi kontaktronu lub hallotronu gdy są zasilane prądem stałym.
  • Poziom 17  
    Proponuję zwykły komparator z histerezą, napięcie odniesienia regulowane za pomocą potencjometru.
  • Poziom 10  
    Dzięki za dobry pomysł użyję LM 311 bo chodzi mi o pojedyncze kontrolery łatwiejsze przy wymianie. Zastanawia mnie jeszcze jedna sprawa czy mogę pominąć stabilizację napięcia referencyjnego ponieważ układ lamp będzie zasilany napięciem od 11 do 15 V (praca ładowarki) więc przy wzroście napięcia wzrośnie prąd płynący przez żarówkę co się przełoży na wzrost napięcia wchodzącego na komparator gdzie napięcie referencyjne pozostanie stałe i może powodować błędne działanie układu. Nie wiem czy dobrze kombinuję ale taki wzrost napięcia na 1 i 2 komparatora działał by lepiej niż ze stabilizacją napięcia ref.? Proszę o wyrozumiałość bo nie miałem warunków do nauki jako młody a czasu na starość. 
    Proszę o info czy jest w tym układzie histereza oraz czy układ wyłączy wyjście jeśli napięcie wejściowe będzie wyższe niż ref. czy tylko załącza po przekroczeniu napięcia ref. 

    Dziękuję i pozdrawiam.

    Dodano po 5 [minuty]:

    Marian B napisał:
    Ja tylko nadmienię, że uniwersalny to jest scyzoryk o 20 różnych "ostrzach", którym to narzędziem tak naprawdę nic porządnie nie można zrobić.
    Warto zdecydować sie na konkretną funkcję urządzenia, będzie o wiele mniej problemów. Kontrola żarówek, to kontrola prądu przez nie przepływającego. Moim zdaniem nic nie zastąpi kontaktronu lub hallotronu gdy są zasilane prądem stałym.

    Cóż mamy inne zdania bo przy wymianie żarówki na Led wolę przekręcić potencjometr jak zmieniać drut nawojowy na kontaktronie czy rdzeniu.
    Dzięki i pozdrawiam.
  • Poziom 17  
    Co masz na myśli mówiąc błędne działanie układu? Napięcie odniesienia z powodzeniem możesz wytworzyć przy pomocy jednego rezystora, diody Zenera oraz potencjometru. Uzależnianie napięcia odniesienia od napięcia zasilania nie jest raczej dobrym pomysłem. Skoro zasilacz daje napięcia od 11 do 15V, wystarczy ustawić próg dla prądu wymuszonego przez napięcie 11V.
  • Poziom 35  
    Ze względów że tak powiem praktycznych nie zdarza się tak sobie, że raz jest zwykla żarówka, a raz LED. Jest to poziom kontrolowanego prądu różny mniej więcej o rząd wielkości (okolo 10 razy). Nawet gdyby były takie nie codzienne rozwiązania, nic nie stoi na przeszkodzie szeregowo połaczyć dwie cewki dla dwóch czujników, czy to kontaktronowych, czy hallotronowych, i rozwiązany problem bez konieczności "wymiany" uzwojeń. Odpowiednia interpretacja stanu tych czujników da kontrolę nad stanem każdej żarowki, zwykłej żarówki, czy ledowej.
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Rozwiązanie z komparatorem wydaje się oczywiste, jednak opornik do pomiaru prądu musi być włączony w masie albo w plusie, więc może być z tym problem, bo nie każdy komparator się nada. Na przykład zakres napięć wejściowych proponowanego LM311 rozciąga się od około 0.5V do Vcc-2V, więc nie można go zastosować ani w masie ani w plusie. Już lepszy byłby LM393/339, gdyż jego zakres rozciąga się od 0V do Vcc-1.5V, a więc dałoby się go użyć do pomiaru spadku napięcia względem masy, jednak pomiar w plusie byłby wygodniejszy, bo nie zawsze da się odizolować oprawkę żarówki od masy. Są co prawda komparatory Rail-to-Rail, można też kombinować z przesuwaniem poziomów napięć, ale to wszystko byłoby według mnie tylko niepotrzebną komplikacją, bo przecież nie chodzi wcale o jakąś super dokładność a jedynie o stwierdzenie, czy prąd przez żarówkę płynie czy nie, a do tego wystarczy prosty układ na jednym tranzystorze.
    Uniwersalny kontroler żarówki
    Na rysunku przedstawiłem dwa warianty układu. Układ po lewej stronie jest prostszy, układ po prawej stronie jest mniej wrażliwy na zmiany napięcia zasilającego. W obu mierzone jest napięcie na oporniku zbocznikowanym diodą Schottky'ego dla zminimalizowania straty napięcia. Napięcie przewodzenia diody 1N5822 przy prądzie 3A wynosi około 0.5V, a więc jest niewystarczające do włączenia tranzystora. Z tego powodu w pierwszym układzie bazę tranzystora podpolaryzowano wstępnie dzielnikiem R12/R13 wytwarzającym około 0.35V przy 12V zasilania. Napięcie to dodaje się do napięcia na diodzie D11. Układ jest oczywiście wrażliwy na wartość napięcia zasilającego. W skrajnym przypadku gdy napięcie zasilające nadmiernie zmaleje (do kilku woltów), tranzystor nigdy się nie włączy, a gdy wzrośnie powyżej 20V, będzie zawsze włączony nawet gdy nie ma żarówki. W drugim układzie wadę tę w dużym stopniu wyeliminowano polaryzując wstępnie tranzystor napięciem powstałym przez podział napięcia pomocniczej diody D22, które jest w przybliżeniu stałe w dużo szerszym zakresie napięć zasilających.

    Oba układy z założenia miały się nadawać do żarówek o różnych mocach bez konieczności zmian czy regulacji, jednak ze względu na rozrzuty i zmiany napięcia przewodzenia diod Schottky'ego w funkcji temperatury może być niezbędna korekta wartości elementów a nawet wykonanie dwóch i więcej wersji w zależności od mocy żarówki, na przykład oddzielnie dla 1-5W i dla 10-25W. Dla mniejszych prądów napięcie diody 3A 1N5822 może być zbyt niskie (tylko 0.2-0.3V przy 0.5A i zaledwie 0.13-0.23V przy 0.1A), dlatego dla słabszych żarówek może być celowe zastosowanie diody 1N5819 (czyli na 1A), można też odpowiednio skorygować dzielniki R12/R13 lub R23/R24 w drugim układzie. W ostateczności można wyrzucić diody Schottky'ego i po prostu zmniejszyć oporność R11 (R21) tak, aby spadek napięcia na niej wynosił 0.3-0.4V przy nominalnym prądzie (na przykład dla żarówki 21W 1.8A pasowałoby 0.22Ω). Oczywiście wiązałoby się to z koniecznością doboru oporników szeregowych dla żarówek poszczególnych mocy, ale lepsze już to niż jakiś uniwersalny układ z regulacją, który w skrajnym przypadku kradnie aż 3V żarówkom.
  • Poziom 35  
    Wszystkie układy wykorzystujące spadki napięć na rezystorach kontrolnych, wzmacniacze operacyjne, itp., to skomplikowana elektronika i niezbyt pewne działanie, w przypadku żarówek, niezbyt celowe.
    Wyżej podałem rozwiązanie z kontaktronami (ewentualnie z hallotronem) i moim zdaniem nie będzie prostszego i pewniejszego rozwiązania tego problemu, a to dlatego, że w przypadku opracowywania tego projektu sprawdziłem różne rozwiązania, nawet brałem pod uwagę zastosowanie czujników fotoelektrycznych wykrywających świecenie żarowki . Najlepszym, najpewniejszym i najprostszym okazał się układ z kontaktronami (w przypadku samochodu). Nie przypuszczam, aby z innymi żarówkami, stosowanymi nie w samochodzie, nie było podobnie.
    Trzeba zauważyć, że kontaktron gdy zadziała może uruchomić układ sygnalizacyjny bez żadnej elektroniki. Po co komplikować proste rzeczy.
    Rezystor pomiarowy włączony w szereg z żarowką, to jest jednak pewna rezystancja, na ktorej jest spadek napięcia i odpowiednie straty.
    Cewka kontaktronu, to jest około 10÷15cm drutu, równie dobrze o tyle centymetrów mogły by być dłuższe przewody zasilające, żadnych strat przy okazji.
    Rozpisałem się trochę, bo naprawdę dogłębnie przerobiłem ten temat. Oczywiście cały czas mowa o żarówkach zasilanych prądem stałym.
  • Specjalista elektronik
    Główny problem z kontaktronem to dobór cewki, przez którą ma popłynąć prąd - musi mieć dość zwojów, żeby do zadziałania kontaktronu wystarczył najmniejszy prąd, jaki może pobierać "żarówka", do jakiej zamierzamy tego używać, i drut na tyle gruby, żeby wytrzymał największy prąd, jaki może popłynąć - to ogranicza zakres prądów, w jakim taki "kontroler" może działać. Sensowne jest wybranie kontaktronu o dużej czułości i użycie rdzenia magnetycznego (można zrobić choćby z gwoździa, tylko trzeba go wygiąć), żeby do wytworzenia odpowiedniego pola magnetycznego wystarczył mniejszy prąd - ale nie liczyłbym na to, że taka sama cewka nada się i do LED-a na 20mA, i do żarówki od reflektora 55W/12V.

    Jeśli już elektronicznie z opornikiem szeregowym, to zamiast niego użyć diody Schottky na odpowiednio duży prąd (i to z zapasem - przez żarówkę w chwili włączania płynie ~10X większy prąd); równolegle do niej opornik, ale o sporym oporze (po to, żeby upływność izolacji nie była wykrywana jako "włączona żarówka") - wtedy mamy szansę mieć spadek napięcia od 0.1V do 0.4V w dużym zakresie prądów "żarówki", do wykrywania takiego spadku napięcia wystarczy nawet układ tranzystorowy, choć scalony komparator będzie pewniejszy w działaniu i układ z nim będzie łatwiejszy do zaprojektowania.

    Jeszcze jedna możliwość "elektroniczna", to użyć wzmacniacza operacyjnego o małym napięciu niezrównoważenia (rzędu uV) do wykrywania spadku napięcia na przewodzie (nawet 20mA na 1m przewodu 1.5mm2 da ponad 200uV, a ICL7650 pewnie wykryje i 20uV) - ale tu jest ryzyko zakłócenia działania "kontrolera" przez napięcia termoelektryczne, potrzebna jest taka technika montażu, żeby one były jak najmniejsze (a potrafią być rzędu 1mV).
  • Poziom 35  
    Problem z doborem ilości zwoi w cewce do kontaktronu jest tylko wtedy, gdy chcemy na przykład za pomocą jednego uzwojenia/kontaktronu kontrolować dwie żarówki. Wtedy trzeba dość starannie dobrać ilość zwoi, aby po spaleniu już jednej żarówki zadziałał kontaktron.
    W przypadku gdy każda żarówka ma swoje uzwojenie i kontaktron, jest bardzo duża tolerancja w doborze ilości zwoi. Z reguły więcej zwoi nie zaszkodzi, bo wtedy występują tylko dwa stany, albo prąd płynie, albo nie płynie.
  • Specjalista elektronik
    Oj... weźmy kilka przykładowych czułości kontaktronów: http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/156792/DOLAM/DH-94" target="_blank" rel="nofollow" class="postlink ">DH-94 ma 10-15Az; DH-95 15-20Az; DH-96 i DH-99 45-55Az; DH-97 i DH-98 30-60Az; MS01 -01 9-12Az, -02 10-15Az, -03 15-20Az, -04 20-25Az; ZM-110 10-30Az; ZW-211 50-120Az (oj, do chrzanu!); ZM-109 10-20, 20-40 (dwie wersje?); [url=http://www.elenota.pl/datasheet-pdf/156797/DOLAM/ZM-107]ZM-108 40-60, 60-70 (mizernie). Nawet najbardziej czuły z nich wymaga 600 zwojów, żeby wykryć diodę 20mA; jeśli cewka ma się nadawać również do włączenia żarówki od reflektora, to należy ją nawinąć drutem ponad 1mm2, a to oznacza cewkę o kilkucentymetrowych rozmiarach (przekrój uzwojenia 7.5cm2).

    Jednak sytuacja będzie zasadniczo inna, jeśli założymy, że cewka nie ma być uniwersalna, a tylko do żarówek 12V o mocy ponad 30W - czyli mamy prąd co najmniej 2.5A i dla kilku wymienionych kontaktronów wystarczy 6 zwojów - a że to będzie jedna warstwa, to drut o średnicy 1mm wytrzyma prąd około 6A bez ryzyka przegrzania. Do żarówek o mocy np. 10W trzeba będzie nawijać po 20 zwojów i też mogą być w jednej warstwie, zwłaszcza że drut może być nieco cieńszy (0.5mm wystarczy z zapasem).

    Jeśli do żarówek, to mam jeszcze jeden pomysł "elektroniczny", nieco złożony, ale może będzie użyteczny: w obwodzie zasilania żarówki włączamy MOSFET-a tak, by prąd mógł płynąć przez jego diodę (MOSFET-y mocy mają wbudowaną diodę Schottky), a napięcie na nim podajemy na tranzystor (raczej bipolarny), którego kolektor będzie połączony przez kondensator do bramki MOSFET-a tak, by uzyskać dodatnie sprzężenie zwrotne; przy bramce będzie jeszcze dioda i opornik. Kiedy płynie prąd, powstają oscylacje, które ładują bramkę tak, by MOSFET przewodził; po chwili bramka rozładowuje się, pojawia się spadek napięcia, znowu powstają oscylacje... Przez zdecydowaną większość czasu MOSFET byłby włączony i żarówka miałaby prawie pełne napięcie zasilania; przez resztę miałby zmniejszone o napięcie przewodzenia diody Schottky, dla żarówki byłoby to niezauważalne; występowanie oscylacji byłoby sygnałem, że żarówka działa.

    Ale jest jeszcze inna możliwość: są bezkontaktowe czujniki prądu, taki pierścionek, przez który przekłada się przewód, a czujnik wykrywa pole magnetyczne wytwarzane przez prąd w tym przewodzie (w pierścionku jest rdzeń magnetyczny i czujnik magnetooporowy).

    A ja kiedyś zaprojektowałem i zrobiłem inny układ, ale raczej tu by nie działał: bezkontaktowy czujnik zwarcia/połączenia - przyrząd z dziurą, przez którą przekładało się przewód, a on alarmował, kiedy zetknęło się jego końce. Służył do wykrywania "pętli masy" - przekładało się przez jego dziurę przewód łączący dwa urządzenia i jeśli po obu stronach ekran miał połączenie z masą, to był alarm. Tu by się nie nadawał, bo wymagał oporności porównywalnej z żarówką o sporej mocy (ze 20W) - przy większej oporności (odpowiadającej mniejszej mocy żarówki) nie reagował.
  • Poziom 10  
    Witam.
    Kolego Marian B jeśli tak upierasz się przy kontaktronach. To proszę o uniwersalny układ na żarówkę 25 W i LED 1 W. Dodam tylko że całość będzie zalana żelem dla podniesienia IP .7 .a element regulacyjny to mostek z przewodu wyprowadzony na zewnątrz do przecięcia przy LED 1 W.
    Pozdrawiam.

    Dodano po 13 [minuty]:

    Nadmienię także że kombinowałem to na MAX 471 http://html.alldatasheet.com/html-pdf/73441/MAXIM/MAX471/125/1/MAX471.html. I nawet posiadam przetworniki I/U z tym układem może to jakoś wykorzystać?
  • Poziom 35  
    Żaden to problem. Każda żarówka ma swoje uzwojenie i swój kontakron. Widać że Kolega nie zrozumial zasady działana tego systemu kontroli żarówek, który podalem w linku (System kontroli żarowek i bezpiecznikow w samochodzie)
    W przypadku, gdy zwykła żarowka i żarówka LED są stosowane zamiennie (w tym samym gnieżdzie) wystarczy połączyć uzwojenia kontaktronów przeznaczone do kontroli odpowiedniej żarowki szeregowo (chodzi o rozróżnienie wielkości pobieranego prądu) a odpowiedni układ elektroniczny rozszyfruje nie sprawną żarówkę aktualnie włączoną, zwykłą lub ledową, bo wielkość poboru prądu rożni się przynajmniej 10 razy.

    Problemem przy ledowych żarówkach może być uszkodzenie/zwarcie diod świecących, ale wtedy powinno zadziałać zabezpieczenie (bezpiecznik). W przypadku zwyklych żarówek tego problemu niema, poprostu przepala się żarnik i jest przerwa.

    Nie upieram się przy stosowaniu kontaktronu, są inne metody kontroli poboru prądu, ale zastosowanie kontaktronu akurat w przypadku kontroli żarówek zasilanych prądem stałym jest najprostsze i nie wymaga stosowania zaawansowanej elektroniki. Trzeba zwrócić uwagę na to, że styk ruchomy kontaktronu można porównać do wskazówki miernika elektromagnetycznego (nie mylić z magnetoelektrycznym), wychylenie/zwarcie jest zależne od wielkości prądu płynącego przez uzwojenie.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    :arrow: wystarczy połączyć uzwojenia kontaktronów przeznaczone do kontroli odpowiedniej żarowki szeregowo (chodzi o rozróżnienie wielkości pobieranego prądu)
    Niezupełnie zrozumiałeś: chodzi o to, że prąd żarówki może spalić uzwojenie przewidziane do wykrywania prądu LED-a.

    Problemem przy ledowych żarówkach może być uszkodzenie/zwarcie diod świecących, ale wtedy powinno zadziałać zabezpieczenie (bezpiecznik).
    Z LED-ami jest jeszcze inny problem: LED potrafi się przepalić tak, że zmienia się w opornik - nie świeci, prąd dalej płynie i kontaktron nie wykryje, że LED nie działa.
    A poza tym LED ma ograniczenie prądu (opornik szeregowy), więc duży prąd nie popłynie i bezpiecznik nie zadziała.
  • Poziom 35  
    Moim zdaniem to wogóle oderwany od rzeczywistości pomysł takiego "uniwersalnego" kontrolera. Przecież tak naprawdę w instalacji są żarówki jednego tylko rodzaju, albo zwykłe, albo LED. Kontrola żarówek LED, czy wogóle ma sens. Są przede wszystkim znacznie mniej awaryjne, i tak jak Kolega napisał, mogą zamienić się w rezystor, a z reguły nigdy, lub bardzo rzadko występuje całkowita przerwa. Jedyny sposób jakiejś skutecznej kontroli to fotoelektryczna kontrola świecenia, tylko po co to wszystko.
    Wszystkie "kontrole" zwykłych żarówek rozwinęły się dość mocno, no bo jednak są to elementy dość awaryjne, i awarie z reguły są jednoznaczne.
  • Specjalista elektronik
    Hm... autor na początku (w #1) pisał o żarówkach o mocy od 1W do 25W, potem napisał o lampie LED (w #3). Jeśli ograniczymy się do zakresu mocy z #1 i użyjemy kontaktronu, który na pewno zadziała przy 15Az, to bez dodatkowego rdzenia cewka powinna mieć ze 200 zwojów, a jeśli ona ma wytrzymywać prąd 2A przez dłuższy czas, to przekrój uzwojenia będzie spory - trzeba albo pomyśleć o dobraniu rdzenia, który pozwoli zmniejszyć kilka razy potrzebną ilość zwojów, albo zrezygnować z takiej uniwersalności, żeby ten sam kontroler nadawał się do żarówek o tak dużym zakresie mocy.

    Można oczywiście pomyśleć o poprawieniu chłodzenia cewki, ale pozostanie kwestia jej oporu i związanego z nim spadku napięcia - może nawet większego, niż byłby potrzebny na oporniku pomiarowym (opór cewki 200 zwojów to prawie 0.2Ω). A jakie właściwie moce żarówek są używane w samochodach? Bo jakby był zakres od 20W (czy czasem żarówka kierunkowskazu, albo światła postojowego, to nie jest 21W?) do 100W (mocne reflektory), to byłoby dużo prościej. A jak taki zakres nie wystarcza, to może zaprojektować 2-3 różne kontrolery, które w sumie pokryją cały potrzebny zakres?
  • Poziom 10  
    Marian B napisał:
    Moim zdaniem to wogóle oderwany od rzeczywistości pomysł takiego "uniwersalnego" kontrolera. Przecież tak naprawdę w instalacji są żarówki jednego tylko rodzaju, albo zwykłe, albo LED. Kontrola żarówek LED, czy wogóle ma sens. Są przede wszystkim znacznie mniej awaryjne, i tak jak Kolega napisał, mogą zamienić się w rezystor, a z reguły nigdy, lub bardzo rzadko występuje całkowita przerwa. Jedyny sposób jakiejś skutecznej kontroli to fotoelektryczna kontrola świecenia, tylko po co to wszystko.
    Wszystkie "kontrole" zwykłych żarówek rozwinęły się dość mocno, no bo jednak są to elementy dość awaryjne, i awarie z reguły są jednoznaczne.

    Temat jest jak najbardziej na czasie , chodzi o światła nawigacyjne jednostek pływających gdzie na dzień dzisiejszy każdy chce aby te oświetlenie pobierało jak najmniej prądu bo jacht to nie tramwaj i z przewodem nie pływa. Problem z tym że wymiana całego oświetlenia na LED jednocześnie jest niemożliwa ,ponieważ do dziś trwają badania nad LEDami i tylko kilka z nich dostało certyfikację i do czasu opracowania odpowiednich LED trzeba pływać z żarówka mi.
  • Poziom 35  
    To wiele wyjaśnia. Tak to jest, jak na samym początku nie wyczerpująco podany temat, i dyskusja idzie w złym kierunku.
    Jeżeli w niektorych miejscach jest wymagana żarówka to tam moim zdaniem prosta sprawa.
    Tam gdzie pojawią sie ledy warto pomyśleć o kontroli fotooptycznej, np. fotorezystor zasłonięty w ten sposób aby nie było wpływu światła zewnętrznego. Przykładowo, za cienką rurką o długości kilku centymetrów, lub za światłowodem, ktorego koniec/czujnik w takiej rurce.
  • Specjalista elektronik
    A czy oświetlenie jachtu ma być włączone w dzień, czy włącza się je o zmierzchu? W drugim przypadku łatwiej wyeliminować wpływ światła zewnętrznego.

    No i jakie mają być zakresy prądów, które powinny być wykrywane? (gdyby jednak pozostać przy wykrywaniu przepływu prądu, a nie wytwarzania światła)
  • Poziom 10  
    _jta_ napisał:
    A czy oświetlenie jachtu ma być włączone w dzień, czy włącza się je o zmierzchu? W drugim przypadku łatwiej wyeliminować wpływ światła zewnętrznego.

    No i jakie mają być zakresy prądów, które powinny być wykrywane? (gdyby jednak pozostać przy wykrywaniu przepływu prądu, a nie wytwarzania światła)

    Światła są włączane od zachodu do wschodu słońca oraz w warunkach pogorszonej przejrzystości powietrza czyli w dzień i w nocy. Prądy to od 100 mA do 3 A
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Marian B napisał:
    Tam gdzie pojawią sie ledy warto pomyśleć o kontroli fotooptycznej, np. fotorezystor zasłonięty w ten sposób aby nie było wpływu światła zewnętrznego. Przykładowo, za cienką rurką o długości kilku centymetrów, lub za światłowodem, ktorego koniec/czujnik w takiej rurce.
    Pomyśleć może i warto, ale na tym się skończy. Przecież tu chodzi głównie o światła pozycyjne umieszczone gdzieś na topach masztów i na rejach czy inne oświetlenie w jakichś oddalonych miejscach, będziesz po całej łajbie dodatkowe kable do czujników ciągał? Odpada, pozostaje tylko pomiar prądu.

    senap - domyślam się teraz, że pisząc na początku o czujniku dającym sygnał od 0.1V do 3V miałeś na myśli napięcie na wyjściu MAX471 a nie spadek napięcia na oporniku szeregowym. Jeśli tak, to sprawa wygląda dużo lepiej, bo opornik szeregowy wbudowany w MAX471 ma około 0.033Ω, a więc jest spadek napięcia na nim jest bardzo mały, a jedynym problemem jest zamiana sygnału analogowego 0.1-3.0V na sygnał cyfrowy do zapalania LED, najlepiej z ustawianiem progu.

    Sprawa jest stosunkowo prosta. MAX471 steruje prądem wypływającym z wyjścia OUT (8) proporcjonalnie do prądu mierzonego ze współczynnikiem 0.5mA/A, wystarczy dołożyć do wyjścia jakiś komparator i tak dobrać opornik od wyjścia do masy, aby dla danego prądu uzyskać napięcie, przy którym komparator przerzuca. Jeżeli ważna jest precyzja, to jako komparator może zostać użyty LM393/339 z dowolnie małym napięciem odniesienia (na przykład 0.1V) wytworzonym przez źródło napięciowe TL431 z dzielnikiem, można też od razu użyć TL431 w charakterze komparatora o napięciu 2.5V. Jeżeli precyzja nie jest specjalnie ważna to w roli komparatora może zostać użyty zwykły tranzystor NPN, wówczas jego napięcie baza-emiter (około 0.6V) będzie jednocześnie napięciem "odniesienia". Można też wykorzystać bramkę Schmitta CD4093 lub 74HC14 zasilaną z niskiego napięcia, na przykład z 5V, wówczas napięcie "odniesienia" będzie wynosiło mniej więcej połowę napięcia zasilania. Znając próg napięcia oraz prąd mierzony można obliczyć jaki opornik ROUT musi być dołączony do wyjścia MAX471. Na przykład dla prądu 0.1A i tranzystora UBE=0.6V, prąd wyjścia IOUT=0.05mA, więc ROUT=0.6V/0.05mA=12kΩ, dla prądu 1.0A prąd wyjścia IOUT=0.5mA, więc ROUT=1.2kΩ. Po obliczeniu minimalnej i maksymalnej wartości ROUT można wstawić w to miejsce potencjometr (wykorzystany jako regulowana oporność) o wartości Rmax-Rmin z opornikiem szeregowym Rmin (oczywiście Rmin, czyli potencjometr skręcony na zero, odpowiada maksymalnej wartości prądu).

    MAX471 nie jest już produkowany, poza tym i tak nie byłby tutaj dobrze wykorzystany, ponieważ przeznaczony jest do pomiaru dwukierunkowego, więc nadawałby się bardzo dobrze do pomiaru prądu ładowania i rozładowania akumulatora. Przejrzałem inne "wzmacniacze typu current-sense" dostępne w Farnell i znalazłem tani (3 zł) trójpinowy jednokierunkowy monitor prądu ZETEX ZXCT1107, który można by tu bez problemu zastosować, oczywiście zaopatrzywszy go w jakiś komparator tak jak wyżej. Z tym ostatnim jest pewien problem, gdyż komparatory czy wzmacniacze operacyjne bywają najczęściej podwójne i poczwórne, więc rozwiązanie takie miałoby sens gdyby można było umieścić więcej układów nadzoru prądu na jednej płytce, wówczas ewentualne źródło napięcie odniesienia mogłoby być współdzielone. Spodziewam się, że w większości przypadków tak właśnie jest, bo wyłączniki świateł pozycyjnych są przypuszczalnie umieszczone w jednym miejscu na jakieś tablicy rozdzielczej.

    Wszystkie rozwiązania ze scalonymi czujnikami prądu wymagają jakichś dodatkowych elementów, poza tym należy uważać żeby nie przekroczyć maksymalnego dopuszczalnego prądu (3.3A RMS dla MAX471), który może popłynąć w przypadku jakiegoś zwarcia zanim zadziała bezpiecznik (włókno żarówki może spowodować na chwilę zwarcie zanim się całkiem przepali, a po zaimpregonowaniu wymiana układu scalonego może być mocno utrudniona). W związku z tym w przypadku MAX471 należałoby zrezygnować z wewnętrznego opornika szeregowego i stosować zewnętrzny, tak jak dla ZXCT1107. Poza tym potencjometry, jeśli miałyby być zastosowane, muszą być bardzo dobrej jakości, byle co znajdowane w telewizorach na warunki morskie się nie nadaje. W tej sytuacji uniwersalne rozwiązanie z gotowym układem scalonym robi się dużo mniej atrakcyjne niżby to się na pierwszy rzut oka wydawało, a ponieważ w tym zastosowaniu w zasadzie nie chodzi o jakiś specjalnie dokładny pomiar prądu, to wciąż wydaje mi się, że proponowane przez mnie rozwiązanie, zwłaszcza to z dodatkową diodą 1N4148, jest całkiem do rzeczy.

    Układ można nieco zmodyfikować i uodpornić na wypadek krótkotrwałego zwarcia pozbywając się diody Schottky 1N5822 i zostawiając tylko opornik szeregowy R21 (drutowy). Prąd diody D22 zmniejszyłbym do około 0.1mA dając R22=100kΩ, zmieniłbym też dzielnik polaryzujący złącze baza-emiter tranzystora dając R23=10kΩ i R24=51kΩ, tak aby napięcie widziane przez tranzystor wynosiło około 83% napięcia na diodzie plus spadek na oporniku R21. W tej sytuacji gdy prąd przez R21 nie płynie, tranzystor powinien pozostawać wyłączony, gdyż przy 0.6V na diodzie, napięcie baza-emiter będzie wynosić tylko 0.5V, a to jeszcze za mało żeby popłynął prąd bazy. Oczywiście w podwyższonej temperaturze napięcie baza-emiter potrzebne do włączenia tranzystora obniży się, ale proporcjonalnie tak samo obniży się napięcie na diodzie D22, więc zmiany te w dużej części się skompensują. Dzięki zwiększeniu wstępnego spolaryzowania bazy, tranzystor powinien być całkowicie włączony już przy 0.15V spadku napięcia na oporniku R21 spowodowanego prądem żarówki. Przykładowo, stosując jako R21 opornik drutowy 0.33Ω/3W mielibyśmy czujnik prądu na zakres od 0.45A wzwyż (do prawie 3A), stosując opornik 2Ω/3W mielibyśmy czujnik od 0.075A wzwyż. To są oczywiście wszystko wartości orientacyjne, w każdym razie bez diody Schottky sam opornik drutowy powinien być dużo bardziej odporny na krótkotrwałe zwarcia. Co prawda spadek napięcia na oporniku szeregowym jest większy niż w przypadku scalonych monitorów prądu, ale prostota jest niezaprzeczalna, pobór prądu też jest mały. Być może dałoby się ten spadek jeszcze nieco zmniejszyć korygując dzielnik w bazie, który w tej chwili jest dobrany dość konserwatywnie, ale to wymagałoby jakichś pomiarów.

    Myślę, że układ warto wypróbować, zmontuj go na kawałku płytki uniwersalnej lub nawet na łączówce (to jest tylko kilka elementów) i sprawdź zakres prądów, na które reaguje w temperaturze pokojowej, i jak to się zmienia po podgrzaniu suszarką.
  • Poziom 35  
    Do czujnika z fotorezystorem trzeba poprowadzić tylko jeden przewód, bo drugi (masa) już jest, a tych świateł chyba tylko cztery (może nawet mniej, nie wiem) Żaden to problem, a pewność działania można powiedzieć 100 procent. Żaden pomiar prądu w przypadku LED tego nie zastąpi, bo może być on różny w zależności od "stopnia uszkodzenia". No i elektronika o wiele prostsza, bez żadnego kombinowania, dobierania progów, itp. Porostu niema nie pewnych sytuacji, jest tylko "fizyczna" kontrola, świeci/nie świeci.


    Jeżeli koniecznie chce się uniknąć prowadzenia dodatkowego przewodu, można rozwiązać to inaczej, wykorzystać metodę "1-wire". Trzeba wtedy zasilać żarówkę LED przebiegiem prostokątnym. W czasie świecenia fotorezystor ładuje kondensator, a w czasie przerwy, odczyt napięcia z tego kondensatora.
  • Poziom 10  
    Panowie dziękuję za prawdziwą pomoc! Posiadając już gotowe konwertery, wykorzystam je razem z komparatorami.
    Wykonam także układy proponowane przez jta i kspro. Wielkie dzięki dla marian B za ważną kwestię kontroli samego światła szczególnie przy starzejących się LED-ach. Dziękuję wszystkim za kawał dobrej roboty!
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Gdyby się chciało wykrywać świecenie LED-ów w dzień, zwłaszcza przy słonecznej pogodzie, to może się to nie udać - jak Słońce świeci na lampę sygnalizacji świetlnej na przejściu przez jezdnię, to nie da rady zobaczyć, czy jest światło zielone, czy czerwone, bo od Słońca "świecą" oba. Ale jeśli światło LED-a ma być jaśniejsze, niż światło z zewnątrz, to powinno się udać. Można jeszcze zastosować modulację światła LED-a - zasilać go prądem pulsującym o częstotliwości np. 1kHz, a do wykrywania światła użyć fototranzystora (fotoopornik wolniej reaguje na zmiany oświetlenia i mógłby nie nadążyć) z układem wykrywającym tę częstotliwość. Wadą takiego systemu może być to, że wypływając w rejs w dzień przy słonecznej pogodzie nie będzie można sprawdzić świateł - wersja bez modulacji pokaże, że działają, choćby naprawdę nie działały; wersja z modulacją będzie na to bardziej odporna, ale jeśli czujniki będą przesterowane światłem Słońca, to ona pokaże, że nie działają.

    Jeśli chcemy użyć kontaktronu do wykrywania prądu, to po pierwsze pożądany jest kontaktron o małej ilości Az do zadziałania (znalazłem kilka typów, które mają po 15Az), po drugie polecam zrobienie doświadczenia. Potrzebny jest miękki drut żelazny (kiedyś odpowiedni drut, o średnicy może 0.3-0.4mm stosowano do plombowania baniek z mlekiem) i cewka bez rdzenia o znanej ilości zwojów; drut trzeba przełożyć przez cewkę (można parę razy, ale tak, żeby "zwoje" drutu się nie stykały), a jego końce owinąć wokół końcówek kontaktronu (ostrożnie, żeby ich przez to nie zgiąć - to może spowodować rozhermetyzowanie kontaktronu - z tego powodu drut powinien być miękki i cienki), na które wcześniej założy się koszulkę izolacyjną. I sprawdzić, jaki prąd cewki (i ilu Az) potrzeba do zadziałania kontaktronu - powinno to być znacznie mniej, niż przy umieszczeniu kontaktronu w cewce. Jeśli ten drut żelazny będzie bardzo cienki, to może być problem z zadziałaniem kontaktronu, trzeba zrobić linkę z kilku drutów. Do rozważenia wersja: nawijamy "cewkę" z drutu żelaznego wokół przewodu, przez który płynie prąd, a końcami tego drutu dotykamy do końcówek kontaktronu; zwoje "cewki" nie powinny się dotykać, ani nawet być za blisko siebie - w takiej wersji można wykrywać prąd bez zwiększania długości przewodu.

    I jeszcze jedna możliwość - zasilanie lamp prądem ze składową zmienną (to wymaga zbudowania układu do zasilania, który na stałe napięcie z akumulatora będzie nakładał napięcie zmienne z generatora), i skonstruowanie transformatora, przez który przechodzi przewód z prądem - jak w połączeniach będzie przerwa, to w uzwojeniu transformatora nie będzie powstawać napięcie; albo i wykrywanie napięcia zmiennego na oporniku pomiarowym, który może być dużo mniejszy - dużo łatwiej wykrywać zmienne, niż stałe (nie ma problemu z napięciem niezrównoważenia wzmacniacza).

    Wykrywanie prądu na oporniku 0.033Ω - 3A dadzą 0.1V, 100mA da 3mV - to trochę mało dla typowego komparatora, czy wzmacniacza operacyjnego, ale dla ICL7650 to jest bardzo, bardzo dużo, jak na jego możliwości wykrywania napięcia. Myślę, że opornik pomiarowy mógłby mieć nawet sporo mniejszy opór (może 0.01Ω), i nadal spadek napięcia przy prądzie 100mA byłby wykrywalny i odróżnialny od napięć termoelektrycznych. Do rozważenia: wykonanie opornika pomiarowego w postaci ścieżki na płytce drukowanej (od ścieżki, przez którą by płynął prąd, odchodziłyby cienkie ścieżki do ICL7650), żeby uniknąć połączeń lutowanych przy oporniku (bo ich nagrzewanie się mogłoby generować napięcia termoelektryczne). ZETEX ZXCT1107 chyba wymagałby opornika co najmniej 0.033Ω, żeby na pewno odróżnił prąd 100mA od braku prądu (nota katalogowa nie podaje takich szczegółów, parametry są podane dla Vsense=10mV, co dla 100mA odpowiada opornikowi pomiarowemu 0.1Ω).
  • Poziom 10  
    Wow ! Jta , piękny wykład ,szacunek ! Dziękuję bardzo za poświęcony czas i podejście do tematu. Czy w miarę wolnego czasu napisał byś schemat z ICL7650 diodą kontrolną LED i rezystorem nastawnym na prądy ok 100 do 3000 mA ?
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Zajrzałem do noty katalogowej ICL7650. Pewną niedogodnością jest fakt, że nie można nim mierzyć na plusie zasilania (chyba, że specjalnie dla niego wygeneruje się napięcie zasilania ze 2V wyższe - najlepsze dla niego byłoby zasilanie +-5V względem potencjału na wejściu; potrzebny prąd to do 3.2mA na układ), oraz że trzeba do niego podłączyć dwa kondensatory 0.1uF (i to raczej dobrej jakości, z mylaru, albo polipropylenu, choć może działać i z ceramicznymi ferroelektrycznymi, ale wtedy działa poprawnie dopiero kilka sekund po włączeniu). Wygląda na to, że ICL7650 jest w miarę tani: 3.55zł+VAT.

    Poza tym jest sprawa odpowiedniego zaprojektowania i wykonania płytki drukowanej i techniki montażu - trzeba zrobić szeroką ścieżkę, którą będzie płynął mierzony prąd (pytanie, jaka jest potrzebna szerokość ścieżki do prądu 3A i jaki opór ma taka ścieżka; dla płytek drukowanych określa się "oporność na kwadrat", chyba dla 35um powinno to być 0.5mΩ/kwadrat), i od jej końców wąskie ścieżki do wejść ICL-a, który powinien być nie za blisko źródeł ciepła, żeby na na lutowaniach przy jego wejściach nie powstawały napięcia termoelektryczne. Może się przydać osłona cieplna (kawałek blachy aluminiowej) dla ICL-a i elementów przy jego wejściach.

    Sam schemat jest dość prosty: do ICL-a trzeba podłączyć te dwa kondensatory (to jest w nocie katalogowej), wyjście przez opornik i LED-a do +zasilania, wejścia (na wszelki wypadek przez oporniki ze 20k) do ścieżek prowadzących do ścieżki pełniącej rolę opornika pomiarowego; prąd przez "opornik pomiarowy" ma płynąć od końca podłączonego do wejścia- do końca podłączonego do wejścia+; i jeszcze trzeba dodać jakiś opornik do określenia progu zadziałania, np. między -zasilania, a wejście- (ale tu uwaga: jeśli próg zadziałania ma być 100mA, a "opornik pomiarowy" będzie miał 2mΩ, to ten opornik ma nam wytworzyć napięcie 200uV - jeśli jego prąd by popłynął przez opornik 20k, to potrzebny byłby prąd 10nA, tyle popłynie przez 10M przy 100mV, można by te 100mV nastawiać na potencjometrze, albo np. wykorzystać opór ścieżki na płytce drukowanej, żeby nie używać takich małych prądów, choć ten z kolei będzie trochę za mały, bo trudno robić z pół metra ścieżki).