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

Regulowany wykrywacz / wskaźnik spadku / zaniku poboru prądu

piciu76 23 Cze 2017 02:56 801 17
  • #1 23 Cze 2017 02:56
    piciu76
    Poziom 7  

    Witam wszystkich.
    Jak przystało na "elektronika" przeszukuję forum i nie mogę znaleźć odpowiedniego schematu. Zamierzam budować urządzenie zasilane napięciem stałym 50V/1,2A, o maksymalnym poborze prądu 1 A. Urządzenie będzie zachowywać się tak, że przy stałym napięciu (50V) z czasem pobór prądu będzie spadał z maksymalnego (1 A) do około 10mA. Potrzebuję w jakiś sposób wyłapać ten moment tak, żeby zaświecić diodę i włączyć buczek. Chciałbym również móc regulować próg zadziałania sygnalizacji czyli wyłapywać prąd od około 800mA do 1mA. Dodatkowo ten układ kontrolny nie może nazbyt obciążać prądowo zasilacza bo gdy będę chciał wykryć wysoki prąd zostanie mi 400mA zapasu na zasilaczu (1,2-0,8=0,4).
    Z góry dziękuję za pomoc.

    0 17
  • #2 23 Cze 2017 08:43
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Najprościej szeregowo włączyć rezystor i komparatorem sprawdzać czy spadek napięcia przekroczył wartość progową.
    Jaki spadek napięcia na układzie pomiarowym jest dopuszczalny?

    0
  • #3 23 Cze 2017 09:15
    antek1cza
    Poziom 29  

    Witam
    1.

    piciu76 napisał:
    przy stałym napięciu (50V) z czasem pobór prądu będzie spadał z maksymalnego (1 A) do około 10mA
    Może podpasuje zasilacz laboratoryjny który ma niezależną regulację napięcia (której akurat w tym projekcie kolega nie potrzebuje) i prądu.
    2.
    piciu76 napisał:
    Potrzebuję w jakiś sposób wyłapać ten moment tak, żeby zaświecić diodę i włączyć buczek
    Zasilacze w.w. mają możliwość ustawienia jaki maksymalny prąd może popłynąć przez układ i jeżeli będzie on większy to zasilacz się wyłączy równocześnie zapalając LED-a a to już można podłączyć pod jakiś sygnalizator.
    3.
    piciu76 napisał:
    Chciałbym również móc regulować próg zadziałania sygnalizacji czyli wyłapywać prąd od około 800mA do 1mA
    Piszę o tym w p.1

    4. Przykłady :
    a) Zasilacz regulowany,ustawianie maksymalnego prądu https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1112332.html#5602770
    b) Zasilacz cyfrowy - jak regulować prąd? https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1006250.html#5102105
    c) Regulacja prądu i napięcia na LM317 https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2255170.html
    d) zasilacz regulowany 0-12V z regulacją prądu 0-3A https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3167078.html#15456819
    e) Jak zbudować mój pierwszy zasilacz laboratoryjny https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1043411.html
    f) a tu zasilacz który chyba najbardziej pasowałby koledze http://www.electronics-lab.com/project/0-50v-2a-bench-power-supply/

    5. Albo zakup zasilacza laboratoryjnego który ma dodatkowo wyświetlacz aktualnego napięcia i pobieranego prądu np.
    http://www.cyfronika.com.pl/zaslab_mmocy.htm .
    Opcję tą zalecam jeżeli kolega nie ma za dużo czasu, umiejętności i pieniędzy.
    Zrobienie takiego zasilacza nie jest łatwe ani tanie ale może dużo nauczyć.

    0
  • #4 23 Cze 2017 11:59
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    ->antek1cza Problem autora jest podobny jak przy ładowaniu akumulatorów, czym innym jest ograniczenie prądu o którym piszesz a czym innym sygnalizacja spadku prądu poniżej pewnej wartości - sygnalizacja końca ładowania.

    0
  • #5 23 Cze 2017 23:28
    piciu76
    Poziom 7  

    Zanim uruchomiłem nowy temat przejrzałem przykłady podane przez antek1cza i nic mi tu nie pasuje bo jak pisze jarek_lnx nie chcę ograniczać ani regulować prądu w obwodzie tylko wychwytywać spadek natężenia (minimalny prąd). Właśnie podobnie jak jest przy ładowaniu akumulatorów. Pomysł z opornikiem i komparatorem wydaje się nie przekraczać moich możliwości. Ale przyjmijmy, że dam szeregowo opornik 1 Ohm bo jak wspomniałem nie chcę ograniczać prądu w obwodzie. Przy obciążeniu rzędu 10mA będę miał napięcie na tym oporniku 0.01V co będzie raczej trudne do wychwycenia.

    0
  • #6 23 Cze 2017 23:33
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    piciu76 napisał:
    0.01V co będzie raczej trudne do wychwycenia.

    10mV - możliwe bez problemu.
    Tylko komparator poprzedzić filtrem (zakłócenia itp), ustawić histerezę.

    0
  • #7 24 Cze 2017 10:50
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Zwykłe tanie komparatory i wzmacniacze mają napięcia niezrównoważenia rzędu kilu mV więc 10mV można wykryć bez problemu.

    Dla mniejszych napięć komparator wystarczy poprzedzić wzmacniaczem operacyjnym, bez trudu można znaleźć taki co da radę z napięciami rzędu kilkudziesięciu uV i wzmocni sygnał nawet kilka tysięcy razy, a więc znacznie więcej niż twoje potrzeby.

    0
  • #8 24 Cze 2017 12:38
    antek1cza
    Poziom 29  

    jarek_lnx napisał:
    czym innym jest ograniczenie prądu o którym piszesz a czym innym sygnalizacja spadku prądu poniżej pewnej wartości
    Jasne
    No to może takie rozwiązania pomogą :

    1. ZXCT1009, ZXCT1107, ZXCT1109, ZXCT1110-low power high-side current monitors - konwenter prądu na napięcie :
    Regulowany wykrywacz / wskaźnik spadku / zaniku poboru prądu Regulowany wykrywacz / wskaźnik spadku / zaniku poboru prądu

    2. HV7802MG High Side Current Monitor 8v To 450v, Confi Gurable Output :
    Regulowany wykrywacz / wskaźnik spadku / zaniku poboru prądu Regulowany wykrywacz / wskaźnik spadku / zaniku poboru prądu

    3. Więcej podobnych układów http://www.datasheetdir.com/HV7802MG-G+Current-Sensor

    0
  • #9 24 Cze 2017 13:11
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Można przepuścić ten prąd przez diodę (może nawet Schottky, ma mniejszy spadek napięcia) i równolegle do niej włączyć opornik - powiedzmy, że spadek napięcia na diodzie będzie 0.1V przy niewielkim prądzie, 0.3V przy dużym, dasz opornik 6R8, przy 10mA prąd będzie płynąć głównie przez opornik i będzie na nim 50-60mV. Z tym już będzie łatwiej, niż z 10mV na oporniku 1R0, a i spadek napięcia przy 1A będzie dużo mniejszy.

    Gorzej z regulacją - wtedy raczej zwykła dioda, trzeba się pogodzić z większym spadkiem napięcia (np. do 1V), a i tak zakres 10mA-800mA trudno będzie pokryć jednym opornikiem - trzeba by mieć kilka i przełączać (np. do zakresu 40mA-800mA 1R0 bez diody, do zakresu 10mA-100mA 3R9 z diodą, a jak ma być zakres 2mA-20mA, to jeszcze opornik 20R z diodą).

    Co do zastosowania komparatora: ciężko jest znaleźć taki, który dopuszcza napięcie wejściowe w okolicy +zasilania, więc trzeba by umieścić tę diodę na -zasilania. Sam komparator pobiera około 1mA (do kilku mA, są różne), więcej pobierze buczek, albo LED, który będzie sygnalizował zmniejszenie prądu. Błąd zera dla typowego komparatora może sięgać prawie 10mV, więc dokładność będzie taka sobie (ale odróżnisz np. 10mA od 5mA, czy 15mA - możesz pomylić 10mA z 12mA), jak trzeba dokładniej, to trzeba poszukać komparatora (albo wzmacniacza operacyjnego) o małym napięciu niezrównoważenia.

    Jeśli ocena przejścia przez próg ma być przybliżona, to można zastosować dwa jednakowe tranzystory i podłączyć je emiterami do końców opornika pomiarowego (czyli NPN z opornikiem na -zasilania, albo PNP na +zasilania), a między bazami było napięcie uzyskane na innym oporniku (wtedy to może być potencjometr); w takim układzie odejmują się napięcia emiter-baza tych tranzystorów, ale ciężko będzie uzyskać stabilność różnicy lepszą od 20mV, więc konieczne będzie przełączanie opornika pomiarowego, a i tak dokładność będzie mierna - za to będzie to najtańsze.

    Lepszą dokładność da użycie dwóch układów TL431 (jeśli opornik pomiarowy jest na -zasilania), albo LM4041-ADJ (jeśli na +zasilania) - pewnie wyjdzie to nieco drożej od taniego komparatora (TL431 kosztują chyba nieco ponad 50gr/sztukę, LM4041-ADJ ponad 1zł), za to elementy masz najwyżej 3-nóżkowe (komparator 8-nóżkowy). Pytanie, jak z dokładnością - te układy to mają być precyzyjne wzorce napięcia, ale wyjdzie np. odejmowanie dwóch napięć 2.5V (na TL431), i chciałoby się mieć stabilność różnicy na poziomie 1mV.

    Wzmacniacz operacyjny z autozerowaniem potrafi mieć gwarantowane napięcie niezrównoważenia poniżej np. 5uV, wtedy z jednym opornikiem 0R1 (bez diody, bez przełączania) uzyskasz możliwość nastawienia prądu z dokładnością lepszą, niż 0.1mA (zakładając, że połączysz wszystko tak, by w układzie nie powstawały napięcia termoelektryczne) - ale taki wzmacniasz kosztuje dobre kilkadziesiąt zł (i niestety opornik pomiarowy musi być na -zasilania) - więc jest kwestia co chcesz mieć i ile chcesz na to wydać.

    Jeszcze jedna koncepcja, ale dość skomplikowana, ciekawe co można w ten sposób uzyskać: transformatorek (przekładnik prądowy) z dzielonym uzwojeniem pierwotnym (mało zwojów), do jego końców podłączone MOSFET-y, prąd ma płynąć przez środek uzwojenia i przez te MOSFET-y (albo jeden z nich, gdy drugi jest wyłączony). MOSFET-y trzeba sterować tak, żeby zawsze któryś był włączony (czyli włączamy drugi i dopiero wtedy wyłączamy pierwszy). Uzwojenie wtórne (dużo zwojów) trzeba połączyć do wejścia wzmacniacza o małej impedancji. Uzyskujemy przetwarzania prądu stałego na zmienny - a ten już łatwo wzmocnić i zmierzyć.

    0
  • #11 27 Cze 2017 16:37
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Cena około 100zł za sztukę (na www.tim.pl),, w TME taniej (70zł), jeszcze taniej, po 38zł, jakieś pordzewiałe o nieznanych parametrach na wyprzedaży. Są dostępne tylko niektóre, i nie bardzo wiadomo, który powinien być, ani czy jest taki, który pasuje. Chciałoby się taki, który na pewno zadziała od np. 1A, ale wytrzyma stały prąd cewki do 2A. I chyba nie w takiej cenie.

    :arrow: antek1cza - W jakich cenach są w sprzedaży te układy High Side Current Monitor? Czy są konkurencyjne z kontaktronami, które zapewniają izolację obwodu sterującego i sterowanego?

    0
  • #12 27 Cze 2017 17:24
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    _jta_ napisał:
    W jakich cenach są w sprzedaży te układy High Side Current Monitor?

    Koledze google wyłączyli? Od kilku zł wzwyż, np. http://www.tme.eu/pl/details/ina138na_250/uklady-scalone-pozostale/texas-instruments/
    Takich monitorów jest wiele, taniej można to poskładać samemu, np: http://elektronikab2b.pl/technika/24211-pomia...u-w-dodatniej-szynie-zasilajacej#.WN4WaqKkK71
    Albo https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=14117061#14117061
    Ich zaletą jest pomiar w dodatniej szynie zasilającej, jeśli można mierzyć w ujemnej to robi się to zwykłym WO np. LM358, albo - (wskazanie tylko przekroczenia prądu) komparatorem np. LM393.
    Ale izolacji to nie ma.

    0
  • #13 27 Cze 2017 18:44
    piciu76
    Poziom 7  

    Po tych wykładach to już zgłupiałem, a zacząłem próby wyszukania schematu komparatora dla mojego układu. Nie potrzebuję wielkiej dokładności i nie mam wiedzy ani środków na zastosowanie skomplikowanych i drogich układów (budżet około 40 zł) . Powiedzmy, że przy spadku napięcia na oporniku pomiarowym rzędu 10mV będę miał dokładność 4mV (czyli błąd może wynosić 40%). Ta dokładność może być stała w całym zakresie pracy. Czyli w najgorszym wypadku przy napięciu powyżej 14mV dioda nie świeci, buczek nie brzęczy a poniżej tej wartości już świeci i brzęczy.

    0
  • #14 27 Cze 2017 20:16
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Jeśli będziesz miał spadek napięcia na oporniku pomiarowym 10mV dla maksymalnego prądu, a napięcie niezrównoważenia komparatora zafałszuje próg zadziałania o 4mV, to będzie to 40% zakresu, i przy zakresie do 1A to będzie 0.4A, co chyba nie jest akceptowalne. Sensowne może być użycie paru oporników pomiarowych, pierwszy 0R1, da spadek napięcia do 0.1V przy prądzie do 1A, a błąd progu napięcia 4mV zafałszuje próg prądu o 0.04A; drugi mógłby być 0R5, do prądów do 200mA, równolegle do niego dioda Schottky, która zacznie trochę przewodzić np. przy 0.15V, a przy 1A ograniczy napięcie do 0.35V (hm... dużo to nie da), przy 10mA błąd będzie porównywalny z tym prądem, więc przyda się trzeci opornik, 2R0, tu już dioda Schottky bardzo się przyda, żeby przy 1A nie było 2V na oporniku, a opornik byłby do prądów 0-50mA, z błędem 2mA.

    Alternatywą do robienia kilku zakresów jest użycie wzmacniacza z autozerowaniem (np. ISL28133 - drugi link z #12), żeby niewielkie napięcie na oporniku pomiarowym wzmocnić z małym błędem, a potem porównać większe z nastawionym progiem będzie łatwiej. Być może da się zamówić darmową próbkę, ale zakup to chyba co najmniej kilkanaście zł, nie licząc wysyłki. INA128 jest nieco tańszy, około 10zł, ale mało dokładny (błąd do 2mV, niewiele lepiej od tanich WO, główną zaletą jest to, że mierzy na plusie zasilania), podobnie z ISL28006.

    Jeśli opornik pomiarowy może być na minusie, to można użyć np. połówki LM393 (to jest podwójny - nie wiem, czy jest tani pojedynczy komparator, który akceptuje napięcie wejściowe na minusie); jeśli musi być na plusie, to pewnie trzeba użyć któregoś z tych układów z #8. Maksymalne napięcie niezrównoważenia dla LM393 jest prawie 10mV, ale może wystarczy, że będzie ono stabilne (nie będzie się zbytnio zmieniać od zmian temperatury otoczenia w zakresie powiedzmy od 15 do 35 C, ani z upływem czasu)? Albo, jeśli nawet będzie się zmieniać, to obie połówki komparatora tak samo, i będzie można to odjąć? Choć może wtedy lepszy będzie wzmacniacz operacyjny (LM358 - też jest podwójny, też zakres napięć wejściowych obejmuje minus zasilania), a nie komparator?

    0
  • #15 27 Cze 2017 21:17
    piciu76
    Poziom 7  

    A czy coś takiego nie będzie działać?:
    Regulowany wykrywacz / wskaźnik spadku / zaniku poboru prądu
    Zakres pomiarowy/próg zadziałania regulowałbym potencjometrem R3 a histerezę R6, tylko nie umiem wyliczyć odpowiednich wartości rezystancji.

    0
  • #16 28 Cze 2017 11:30
    _jta_
    Specjalista elektronik

    1. Dzielnik spowoduje, że wzmacniacz dostanie tylko połowę napięcia z opornika pomiarowego, więc pomiar bardziej "odczuje" błąd wzmacniacza.
    2. Nawet mała niedokładność oporników dzielnika spowoduje duży błąd pomiaru - pożądana byłaby dokładność lepsza od 0.01%, a takich nie kupisz.

    Czy opornik pomiarowy nie może być na minusie zasilania? Wtedy można użyć wzmacniacza, którego zakres napięć wejściowych zawiera minus zasilania, i nie ma problemu z dzielnikiem.

    0
  • #17 28 Cze 2017 19:17
    piciu76
    Poziom 7  

    _jta_ napisał:
    Czy opornik pomiarowy nie może być na minusie zasilania?


    Może być. Czyli jest jakieś ustrojstwo na które można podać 50V?

    0
  • #18 28 Cze 2017 19:38
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Hm... być może coś w stylu LM358 / LM393 występuje w wersji "wysokonapięciowej", ale może to nie jest konieczne? Bo pewnie byłoby trudne do kupienia i drogie. Można ograniczyć napięcie zasilania diodą Zenera, a sygnał wyjściowy, jeśli trzeba go przekazać do czegoś pod napięciem 50V, podać na tranzystor o dopuszczalnym napięciu ponad 50V (np. BC546).

    0