Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

[Solved] Budowa źródła prądowego 6A

321Tobiasz123 27 Aug 2020 21:17 1455 33
Testo
  • #1
    321Tobiasz123
    Level 6  
    Dzień dobry,
    Zamierzam zbudować ładowarkę do akumulatorów żelowych 12v 20ah, w tym celu potrzebuję źródło prądowe 6A (tyle wynosi prąd inicjacji ładowania tych akumulatorów). Resztą sterowania zajmie się Arduino. Jak zbudować taki układ? LM317 jest zbyt słaby... Z góry dziękuję za pomoc. Pozdrawiam!
    Do you have a problem with Arduino? Ask question. Visit our forum Arduino.
  • Testo
  • Helpful post
    #3
    RitterX
    Level 39  
    Podbiję, daj 4 LM-y :) każdy Imax=1.5A i duży radiator. Minimalny spadek na LM317 to 3V +1.25V na rezystorze pomiarowym czyli minimum 25.5W do odprowadzenia przez radiator. Zrobienie z LM317 sterowanego źródła prądowego wcale nie jest takie proste z powodu miejsca pomiaru prąd. Pomysł nie wart wysiłku.
    Akumulatory żelowe wypada poprawnie ładować, ładowarka powinna pracować nie tylko w trybie źródła prądowego ale kombinowanej źródło prądowe z ograniczeniem, sterowaniem napięcia wyjściowego. Poszukaj charakterystyki pracy mikroprocesorowych ładowarek akumulatorów żelowych. Z tego co pamiętam jest z 8 specyficznych etapów różniących się wymaganiami prąd/napięcie.
  • Helpful post
    #4
    Rzuuf
    Level 43  
    Najprościej jest włączyć między prostownik a akumulator - żarówkę samochodową, np. 12V/65W ze świateł głównych - zwykle "gdzieś w garażu znajdzie się taka H4 z 1 włóknem spalonym.
    Żarówka spełnia kilka funkcji:
    - sygnalizuje przepływ prądu,
    - ogranicza prąd,
    - stabilizuje prąd (między stanem "zimnym" a "gorącym" oporność żarówki zmienia się ok. 15 razy),
    - zabezpiecza przed zwarciem.
    Polecam układ:
    Budowa źródła prądowego 6A
  • Helpful post
    #5
    jarek_lnx
    Level 43  
    Domyślam się że prąd inicjacji (initial current?) dotyczy prostych układów gdzie prąd cały czas spada podczas ładowania, a nie trybu CC trwającego wiele godzin, jakbyś nie skracał trybu CC to tryb CV i tak potrwa tyle samo.
  • Helpful post
    #6
    _jta_
    Electronics specialist
    Pytanie, jaką masz nadwyżkę napięcia - bo LM317 (i jego mocniejsze odpowiedniki: LM350, LM338) w układzie stabilizatora prądu dają spadek napięcia ze 4V. Można zrobić na tranzystorach prosty układ (2 tranzystory; niedawno pisałem o źródle prądowym używającym TL431 - wystarczy go zastąpić tranzystorem NPN), który da spadek napięcia może trochę ponad 1V (przy mniejszych prądach daje nawet poniżej 1V, ale przy 6A to może się nie udać). Oczywiście, z układem na tranzystorach będzie problem z dobraniem odpowiedniego tranzystora mocy, bo (1) to on ma przyjąć traconą moc, i (2) pożądany jest tranzystor o dużym wzmocnieniu prądowym (można użyć MOSFET-a).
  • Testo
  • #7
    321Tobiasz123
    Level 6  
    kkknc wrote:
    To daj dwa LM. Chociaż marnotrawić moc na ciepło w stalbilizatorze liniowym..... Zrób to na PWM.

    Mógłbyś zaproponować jakiś układ?

    Dodano po 3 [minuty]:

    RitterX wrote:
    Podbiję, daj 4 LM-y :) każdy Imax=1.5A i duży radiator. Minimalny spadek na LM317 to 3V +1.25V na rezystorze pomiarowym czyli minimum 25.5W do odprowadzenia przez radiator. Zrobienie z LM317 sterowanego źródła prądowego wcale nie jest takie proste z powodu miejsca pomiaru prąd. Pomysł nie wart wysiłku.
    Akumulatory żelowe wypada poprawnie ładować, ładowarka powinna pracować nie tylko w trybie źródła prądowego ale kombinowanej źródło prądowe z ograniczeniem, sterowaniem napięcia wyjściowego. Poszukaj charakterystyki pracy mikroprocesorowych ładowarek akumulatorów żelowych. Z tego co pamiętam jest z 8 specyficznych etapów różniących się wymaganiami prąd/napięcie.

    Postaram się poszukać. Jak masz coś konkretnego na myśli proszę o link na pv. Myślę że byłbym w stanie zbudować coś takiego w oparciu o Arduino.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Rzuuf wrote:
    Najprościej jest włączyć między prostownik a akumulator - żarówkę samochodową, np. 12V/65W ze świateł głównych - zwykle "gdzieś w garażu znajdzie się taka H4 z 1 włóknem spalonym.
    Żarówka spełnia kilka funkcji:
    - sygnalizuje przepływ prądu,
    - ogranicza prąd,
    - stabilizuje prąd (między stanem "zimnym" a "gorącym" oporność żarówki zmienia się ok. 15 razy),
    - zabezpiecza przed zwarciem.
    Polecam układ:
    Budowa źródła prądowego 6A


    Ciekawe rozwiązaniem. Jednak wydaje mi się nieco prowizoryczne. Może się mylę. A akumulatory zamierzam ładować dość często - pracują cyklicznie w hulajnodze elektrycznej.

    Dodano po 1 [minuty]:

    jarek_lnx wrote:
    Domyślam się że prąd inicjacji (initial current?) dotyczy prostych układów gdzie prąd cały czas spada podczas ładowania, a nie trybu CC trwającego wiele godzin, jakbyś nie skracał trybu CC to tryb CV i tak potrwa tyle samo.

    Ja chciałbym aby prąd był stały, a napięcie wzrastało do wartość 14,5v (zalecana dla moich akumulatorów)

    Dodano po 1 [minuty]:

    _jta_ wrote:
    Pytanie, jaką masz nadwyżkę napięcia - bo LM317 (i jego mocniejsze odpowiedniki: LM350, LM338) w układzie stabilizatora prądu dają spadek napięcia ze 4V. Można zrobić na tranzystorach prosty układ (2 tranzystory; niedawno pisałem o źródle prądowym używającym TL431 - wystarczy go zastąpić tranzystorem NPN), który da spadek napięcia może trochę ponad 1V (przy mniejszych prądach daje nawet poniżej 1V, ale przy 6A to może się nie udać). Oczywiście, z układem na tranzystorach będzie problem z dobraniem odpowiedniego tranzystora mocy, bo (1) to on ma przyjąć traconą moc, i (2) pożądany jest tranzystor o dużym wzmocnieniu prądowym (można użyć MOSFET-a).


    Chciałbym zasilać to z transformatora 24v 11A , więc zapas napięcia i prądu jest.
  • Helpful post
    #8
    atom1477
    Level 43  
    Kiedyś robiłem ładowarki z zasilaczy ATX.
    Dawało się im dodać stabilizację prądu modyfikując sprzężenie zwrotne.
    Prąd był regulowany potencjometrem od 0 do 10A. Napięcie końcowe też do ustalenia, ale je ustaliłem na stałe na 14.0V.

    Tylko kto by się dzisiaj bawił w przeróbki jak to sporo roboty (każdy zasilacz ATX jest trochę inny) a gotowe ładowarki są po mniej jak 100zł i mają te swoje różne tryby pracy (znacznie więcej trybów niż tylko CC i CV).
  • #9
    321Tobiasz123
    Level 6  
    atom1477 wrote:
    Kiedyś robiłem ładowarki z zasilaczy ATX.
    Dawało się im dodać stabilizację prądu modyfikując sprzężenie zwrotne.
    Prąd był regulowany potencjometrem od 0 do 10A. Napięcie końcowe też do ustalenia, ale je ustaliłem na stałe na 14.0V.

    Tylko kto by się dzisiaj bawił w przeróbki jak to sporo roboty (każdy zasilacz ATX jest trochę inny) a gotowe ładowarki są po mniej jak 100zł i mają te swoje różne tryby pracy (znacznie więcej trybów niż tylko CC i CV).

    Wiem , że to średnio opłacalne, ale chciałbym zbudować coś sam, żeby zrozumieć proces ładowania i się czegoś nauczyć.

    Pomysł z tymi zasilaczami ATX brzmi ciekawie, jednak to chyba nie takie proste... Przynajmniej nie dla mnie.
  • Helpful post
    #10
    aksakal
    Tube devices specialist
    Stabilizator prądu Budowa źródła prądowego 6A Budowa źródła prądowego 6A
  • Helpful post
    #11
    atom1477
    Level 43  
    aksakal: ten układ niekoniecznie zadziała poprawnie.
    Nie wiadomo po co rezystor 1k od VCC do bramki MOSFEa.
    Brak ograniczania prądu ładowania bramki tranzystora, co może wzbudzać wzmacniacz operacyjny.
    Rezystor pomiaru narysowany jako drutowy, czyli o dużej indukcyjności.
    Brak filtrowania zasilania, choćby wzmacniacza operacyjnego.
  • Helpful post
    #12
    _jta_
    Electronics specialist
    321Tobiasz123 wrote:
    Chciałbym zasilać to z transformatora 24v 11A , więc zapas napięcia i prądu jest.

    To oznacza szczytowe napięcie ze 33V, i średni spadek napięcia na układzie ograniczającym prąd około 13V, może nieco więcej przy mocno rozładowanym akumulatorze - a więc moc strat z 80W. Rozsądne jest użycie żarówki - można by włączyć zwykłą żarówkę szeregowo po stronie pierwotnej, tylko teraz już żarówek 100W (taka by pasowała) w sklepach raczej nie ma.

    Stabilizator prądu z układu w #10 ma niższy spadek napięcia na oporniku, niż układ z tranzystorem, i ma małą zależność prądu od temperatury - ale te około 80W wydziela się w IRFZ44 - on co prawda może wytrzymać 150W, ale przy temperaturze obudowy 25C, więc będzie potrzebował wielkiego radiatora (coś takiego, jak w komputerze do mocnego procesora).
  • Helpful post
    #13
    jarek_lnx
    Level 43  
    Przy zasilaniu z 24V warto by pomyśleć o układzie impulsowym. Inaczej będzie jak pisze _jta_ ok połowa energii z zasilania pójdzie straty - na ciepło.
  • Helpful post
    #15
    aksakal
    Tube devices specialist
    Kolego . atom1477! Dlaczego warto filtrować napięcie zasilania układu scalonego ? Lepszy filtr niż akumulator, jest niemożliwy do wymyślenia. Potrzebne napięcie jest stabilizowane przez diodę Zenera. W odniesieniu do indukcyjności rezystora drutowego . Która,Twoim zdaniem, może być indukcyjność drutu o rezystancji 0.01Om, średnica 0.8 cm i długośći 2 cm. Zanim coś napiszesz, musisz pomyśleć 7 razy.

    Dodano po 16 [minuty]:

    Kolego, bratHanki! Gdyby było tak jak napisałeś, wszystkie akumulatory samochodowe powinny być martwe lub okaleczone. Naciśnij 2-3 razy przycisk rozrusznika i po uruchomieniu silnika spójrz na amperomierz. Alternator samochodu ogranicza napięcie ładowania i nie ogranicza prądu, który przy rozładowanym akumulatorze może wielokrotnie przekraczać wartość znamionową. Wraz ze wzrostem napięcia prąd szybko maleje i nic nie grozi akumulatorowi.
  • Helpful post
    #16
    atom1477
    Level 43  
    aksakal: oczywiście że są lepsze filtry niż akumulator.
    Poza tym wzmacniacz operacyjny nie jest podłączony do akumulatora tylko do wejścia zasilania. Od akumulatora oddziela go od strony VCC żarówka, a od strony GND tranzystor MOSFET.
    LM358 ma kiepskie PSRR, i stąd potrzeba filtrowania napięcia zasilania.
    Nie wiadomo też co będzie używane do zasilania. Jak ktoś użyje kiepskiego zasilacza impulsowego (o wysokich zakłóceniach na wyjściu) to będzie problem.
    Nikt nie mówił że rezystor ma być krótkim drutem. Tam jest narysowany rezystor, więc ktoś może dać rezystor drutowy i wtedy będzie miał sporą indukcyjność.
    Zanim coś napiszesz, musisz pomyśleć 77 razy.
  • Helpful post
    #17
    aksakal
    Tube devices specialist
    Atom1477! 1) Gdzie widziałeś na schemacie żarówkę , o której mówisz?. 2) Rezystor 0.01 Om nie może mieć znaczącej indukcyjności, tym bardziej z drutu o wysokiej rezystancji. Więc pomyśl 77 razy.
  • Helpful post
    #18
    _jta_
    Electronics specialist
    atom1477 wrote:
    ktoś może dać rezystor drutowy i wtedy będzie miał sporą indukcyjność

    Pytanie, jaką uważamy za sporą - spodziewałbym się, że będą dziesiątki mikrohenrów (dla bardzo dużego opornika może setki), czy to ma znaczenie w tym układzie?
  • #19
    atom1477
    Level 43  
    Fakt, pomylił mi się amperomierz z żarówką.
    Jak by nie było od masy jest tranzystor. Więc akumulator nijak nie filtruje zasilania wzmacniacza operacyjnego.
    A czy indukcyjność rezystora będzie miała znaczenie to nie wiadomo. Ważne że jest ryzyko że może mieć.
    Taki układ z "wbudowanym ryzykiem" nie jest dobry dla początkującego.
  • #20
    aksakal
    Tube devices specialist
    Przy prądzie 6A na rezystorze 0.01 Ohm spadnie 0.06 V. I jaki wpływ będzie miał taki spadek na funkcjonalność układu? Wygląda na to, że kolega atom1477 zamierza zaprojektować nie prosty prostownik do ładowania baterii , a etalon dla międzynarodowego systemu jednostek-Si.
  • #22
    atom1477
    Level 43  
    LM358 da radę się wzbudzić i na 20kHz.
    Więc nawet dziesiątki uH mogą być problemem.
    Zresztą tu nie chodzi o sam rezystor, ale o całość.
    -Brak filtracji napięcia zasilania.
    -Pojemnościowe obciążenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego.
    https://pdfs.semanticscholar.org/affb/382fb27683c4373f7f945a6b3ac243c6d3a7.pdf
    Quote:
    2.3.1 LM358
    The popular LMx58 product line is only surpassed by the μA741 in ubiquity given its extremely low cost paired with mediocre characteristic by modern standards. As a general purpose op-amp, its works well enough for most applications of capacitive loads up to around 100 pF. Any load above this rating can cause feedback to become unstable.

    IRFZ44 ma pojemność bramki 1350pF.
    To są podstawy, a nie jakaś technologia NASA.
  • #23
    aksakal
    Tube devices specialist
    Kolego, _jta_! Czy spadek napięcia na indukcyjności rezystora zależy od amplitudy napięcia , ponieważ te amplitudy bez - i z akumulatorem będą się znacznie różnić.
  • #24
    bratHanki
    Level 32  
    aksakal wrote:

    Kolego, bratHanki! Gdyby było tak jak napisałeś, wszystkie akumulatory samochodowe powinny być martwe lub okaleczone. Naciśnij 2-3 razy przycisk rozrusznika i po uruchomieniu silnika spójrz na amperomierz. Alternator samochodu ogranicza napięcie ładowania i nie ogranicza prądu, który przy rozładowanym akumulatorze może wielokrotnie przekraczać wartość znamionową. Wraz ze wzrostem napięcia prąd szybko maleje i nic nie grozi akumulatorowi.

    Kolega chce użyć żródła prądowego zasilanego z 24V. Gdzie tu ograniczenie napięcia do 14V?
  • Helpful post
    #25
    CYRUS2
    Level 43  
    321Tobiasz123 wrote:

    Chciałbym zasilać to z transformatora 24v 11A , więc zapas napięcia i prądu jest.
    Potężne i ciężkie trafo. Mam taki zasilacz zasilany z trafa. Dziś zamiast trafa użyłbym gotowego zasilacza impulsowego 19V 7A.
  • #26
    321Tobiasz123
    Level 6  
    bratHanki wrote:
    aksakal wrote:

    Kolego, bratHanki! Gdyby było tak jak napisałeś, wszystkie akumulatory samochodowe powinny być martwe lub okaleczone. Naciśnij 2-3 razy przycisk rozrusznika i po uruchomieniu silnika spójrz na amperomierz. Alternator samochodu ogranicza napięcie ładowania i nie ogranicza prądu, który przy rozładowanym akumulatorze może wielokrotnie przekraczać wartość znamionową. Wraz ze wzrostem napięcia prąd szybko maleje i nic nie grozi akumulatorowi.

    Kolega chce użyć żródła prądowego zasilanego z 24V. Gdzie tu ograniczenie napięcia do 14V?

    O to niech pan się nie martwi. Zbuduję układ odpowiednio obniżający napięcie
  • Helpful post
    #27
    pikarel
    Level 35  
    Przy prądzie ładowania 6 A rozwiązanie kol@Rzuuf z postu #4 wydaje się najrozsądniejsze, bo nie wymaga radiatora, wymaga jednak dozoru nad końcem procesu ładowania, czyli obserwacji napięcia akumulatora.
    Można dodać klucz wyłączający po osiągnięciu zadanego napięcia, z odpowiednio dobraną histerezą; mamy wtedy pełny automat.

    atom1477 wrote:
    (...) Rezystor pomiaru narysowany jako drutowy, czyli o dużej indukcyjności. (...)

    Każdy rezystor pomiarowy o wartości kilku mΩ - to kawałek odpowiedniego metalu lub stopu metali, np. taki:
    Budowa źródła prądowego 6A
    Każdy przewód ma jakąś indukcyjność, ale pisanie w tym przypadku o dużej - to wielka przesada, żeby nie napisać coś dosadniejszego.
  • #28
    _jta_
    Electronics specialist
    pikarel wrote:
    wymaga jednak dozoru nad końcem procesu ładowania, czyli obserwacji napięcia akumulatora.

    Tyrystor i dioda Zenera służą do ograniczenia napięcia ładowania - podobny układ, nawet prostszy, był kiedyś w sklepach Centralnej Składnicy Harcerskiej. Co prawda jest to dość prymitywne, są lepsze układy, np. "Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)", do którego podaję link.
  • #29
    atom1477
    Level 43  
    pikarel wrote:
    Każdy rezystor pomiarowy o wartości kilku mΩ - to kawałek odpowiedniego metalu lub stopu metali, np. taki:
    Budowa źródła prądowego 6A

    Wcale nie. Mam jakieś 10-cio miliomowe i są drutowe-zwijane.

    No i co się tak czepiliście tego rezystora. A nikt jakoś nie chce skomentować braku filtracji zasilania i pojemności bramki MOSFETa.
  • Helpful post
    #30
    krzysztofmatusik
    Level 22  
    Budowa źródła prądowego 6A Budowa źródła prądowego 6A
    Może coś takiego załatwi problem. Ja osobiście jestem zadowolony z obu.