logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie

TechEkspert 22 Wrz 2023 08:27 1683 6
REKLAMA
  • Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie
    W materiale o hallotronowym konwerterze prądu na napięcie rozwinęła się bardzo ciekawa dyskusja o zaletach i wadach tego rozwiązania. Dyskusja zachęciła mnie do sprawdzenia parametrów dynamicznych konwertera. Na płytce uniwersalnej umieściłem układ z tranzystorem MOSFET, którego bramka sterowana jest z CD4093. Na płytce umieszczony jest rezystor 0,1Ω będziemy porównywać spadek napięcia na tym rezystorze z sygnałem z konwertera. MOSFET załącza prąd płynący przez rezystor ograniczający wartość prądu płynącego przez konwerter i rezystor pomiarowy. Sygnały sterujące będą podawane na CD4093 z generatora funkcyjnego. Zobaczymy czy taki prosty układ pozwoli zaobserwować właściwości ACS712. Według specyfikacji należy spodziewać się czasów narastania rzędu 5µs oraz pasma przenoszenia 80kHz.

    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Żółty przebieg to sygnał na rezystorze, niebieski przebieg to sygnał na wyjściu konwertera.
    Szpilki ignorujemy (pochodzą z zasilacza impulsowego), podobnie jak dzwonienie na końcu oraz przestrzał na początku.
    Na końcu niebieskiego przebiegu widać stopniowe opadanie napięcia gdy na rezystorze osiągnęło już stabilną wartość.

    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Załączenie prądu również jest widoczne jako wygładzony narastający przebieg na wyjściu konwertera (niebieski) w porównaniu do napięcia na rezystorze (żółty).

    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Jak sądzicie gdzie takie właściwości mogą mieć znaczenie?
    Być może tam gdzie istotna jest różnica w fazie między sygnałami np. przy pomiarze mocy i PF prądu przemiennego?

    Teraz sterujemy prądem tak aby miał kształt zbliżony do sinusa.
    Podajemy przebieg o zmiennej częstotliwości 1kHz-300kHz i obserwujemy spadek amplitudy na wyjściu konwertera - ślad niebieski:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Porównajmy przebiegi zwiększając częstotliwość.
    Dla 100Hz prawidłowo:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Dla 1kHz również kształt poprawny:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    10kHz:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    50kHz widać zmniejszenie amplitudy sygnały na wyjściu konwertera:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    100kHz zniekształcenia:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    200kHz:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    300kHz:
    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Jakie widzicie ograniczenia zastosowania hallotronowego konwertera?
    Niska rezystancja i izolacja są wygodne jednak w niektórych zastosowaniach ograniczone pasmo i czasy odpowiedzi mogą przeszkadzać.

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    TechEkspert
    Redaktor
    Offline 
    W moich materiałach znajdziecie testy i prezentacje sprzętu elektronicznego, modułów, sprzętu pomiarowego, eksperymenty. Interesuje mnie elektronika cyfrowa, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, transmisje cyfrowe przewodowe i bezprzewodowe, kryptografia, IT a szczególnie LAN/WAN i systemy przechowywania i przetwarzania danych.
    Specjalizuje się w: mikrokontrolery, rozwiązania it
    TechEkspert napisał 5819 postów o ocenie 4623, pomógł 15 razy. Jest z nami od 2014 roku.
  • REKLAMA
  • #2 20742916
    Janusz_kk
    Poziom 38  
    Zacznijmy od tego że masz fatalny zasilacz, trzeba było dać kondensator blokujący na płytkę pomiarową żeby choć trochę poprawić jego parametry. Generator też jest fatalny, zniekształcenia sinusa tak widoczne bardzo źle o nim świadczą i przenoszą się na wyjście hall-a, trudno tu coś rozsądnego o tym powiedzieć. Spadek amplitudy nie jest duży i można go skompensować.
    A teraz pomiary, jak chciałeś mierzyć dynamiczne charakterystyki to trzeba dobrać równoważne rozwiązania, rezystor takim nie jest bo nie daje izolacji na dodatek dałeś drutowy którym z F rośnie impedancja, co fałszuje wykres bo napięcie (żółty) rośnie co zresztą widać na wykresach na 1 masz 292mV a na ostatnim 466mV więc trzeba było dać albo przekładnik albo LEM-a np
    https://www.lem.com/sites/default/files/products_datasheets/la_150-p_new.pdf
    wtedy to można porównywać z hall-em, tylko że wtedy by się okazało że one są porównywalne :)
    Hall będzie 'płynął' bo to wynika z konstrukcji, te i tak są bardzo dobrze zrobione bo mają wewnętrzną kompensację.
  • REKLAMA
  • #3 20743730
    TechEkspert
    Redaktor
    Zasilacz rzeczywiście nie ma zbyt dobrych parametrów, jednak pewne charakterystyczne właściwości konwertera można zauważyć:

    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie


    Do zniekształceń sinusa nie przyjmowałem dużej uwagi, sygnał z rezystora przyjąłem jako punkt odniesienia dla śladu z wyjścia konwertera.

    Ciekawe spostrzeżenie co do rezystora i jego właściwości pasożytniczych, to i wiele innych cech tego prostego układu testowego może wpływać na zmianę amplitudy w zależności od częstotliwości.
  • REKLAMA
  • #4 20743775
    zgierzman
    Poziom 31  
    TechEkspert napisał:
    Według specyfikacji należy spodziewać się czasów narastania rzędu 5µs oraz pasma przenoszenia 80kHz.


    Układ pomiarowy raczej nie wygląda na taki, który obsłuży pomiar metodą spadku -3 dB.
    Żeby uzyskać ładną sinusoidę w obwodzie pierwotnym (wysokoprądowym) musiałbyś mieć nie byle jaki wzmacniacz mocy. Widać choćby po dyskusjach audiofili, że nawet 20 kHz na wyjściu bez żadnych zniekształceń to nie jest taka prosta sprawa, a setki kiloherców wymagają czegoś więcej.
    TechEkspert napisał:
    Teraz sterujemy prądem tak aby miał kształt zbliżony do sinusa.

    To jest kluczowe stwierdzenie - zbliżony, ale jak bardzo, i jak zależny od częstotliwości?...
    Generator generatorem, ale zamiana małego sygnału z generatora na prąd rzędu 5 A na obciążeniu, to już co innego.

    Pomiar czasu narastania wydaje się lepszym pomysłem, ale tak potworne dzwonienie jest aż nieprawdopodobne przy prostym sterowaniu ON/OFF za pomocą tranzystora...
    A przy okazji - jak rozwiązałeś problem separacji galwanicznej? Połączyłeś ze sobą masy zasilacza napędzającego obwód wysokoprądowy z masą układu pomiarowego, czy miałeś sondy różnicowe? A jeżeli zwarłeś te masy, to jak? Przez GND oscyloskopu? Używałeś sond oscyloskopowych x10 ze sprężynką w roli masy, czy półmetrowych luźnych kabli z krokodylkami na końcach?
    Ale pomijając dzwonienie, na poniższym oscylogramie widać, że z grubego palca ssając można powiedzieć "czas narastania między dwie, a trzy mikrosekundy, raczej trzy...". Czyli tak około 115 kHz. Mieści się w specyfikacji i nawet ten konkretny egzemplarz wygląda na trochę lepszy - może 100 kHz.

    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie
  • REKLAMA
  • #5 20744778
    TechEkspert
    Redaktor
    Też tak uważam, że konwerter działa w podanym w nocie zakresie parametrów a egzemplarz z testu działa nawet lepiej niż parametry minialne.
    Nie korzystałem z sond różnicowych, masy są zwarte w jednym punkcie rozchodzą się w gwiazdę.
    Nie korzystałem ze sprężynki tylko z krokodylka połączonego przewodem o długości kilka centymetrów, co na pewno zwiększa ilość zbieranych zakłóceń.
    Ciekawy jest ten "ogon" opadający sygnał na wyjściu konwertera po zboczu opadającym, trwający około 15µs.
  • #6 20744858
    acctr
    Poziom 37  
    Janusz_kk napisał:
    Zacznijmy od tego że masz fatalny zasilacz, trzeba było dać kondensator blokujący na płytkę pomiarową żeby choć trochę poprawić jego parametry.

    Akurat parametry zasilacza nie mają tutaj znaczenia, kondensator też nic by nie zmienił, bo ten spadek na początku impulsu jest właśnie spowodowany obecnością kondensatora na wyjściu zasilacza.
    Dzwonienie na wysokich częstotliwościach też nic nie zmienia, bo mimo wszystko widać, jak bardzo ograniczone jest pasmo tego hallotronu.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #7 20746185
    jarux
    Poziom 12  
    Jeżeli chodzi o czas narastania, chciałbym zauważyć, że ACS712 wymaga dodatkowego kondensatora filtrującego na pinie nr. 6, który wpływa na czas narastania zbocza.

    Właściwości dynamiczne hallotronowego konwertera prądu na napięcie
REKLAMA