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

Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.

Kisiel 12 Gru 2007 20:49 12810 11
REKLAMA
  • Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.

    Witam !

    Chciałem zaprezentować zasilacz stabilizowany sterowany mikroprocesorowo.

    Parametry:
    - napięcie wyjściowe: 0-24V z krokiem 0.1V
    - maksymalny prąd wyjściowy: 1A
    - ogranicznik prądowy 0.01 – 1A z krokiem 0.01A
    - napięcie tętnień przy obciążeniu 1A – 10mV
    - odłączane wyjście
    - komunikacja z PC przez RS-232 (na razie tylko odczyt parametrów z zasilacza)

    Nastawianie parametrów zasilacza odbywa się za pomocą klawiatury i impulsatora.
    Aktualne wartości napięcia i prądu oraz nastawy wyświetlane są na LCD.
    Dwa tryby pracy:
    - blokada (kłódka zamknięta) w tym trybie nie można na bieżąco regulować napięcia na wyjściu (impulsator zablokowany)
    - ręczny (kłódka otwarta) po ustawieniu danego napięcia możliwa jest jego zmiana na bieżąco z krokiem 0.01V

    Zasada działania:
    Sercem układu jest mikrokontroler ATmega16. To on jest odpowiedzialny za całość. Elementem wykonawczym jest tranzystor MOSFET (IRFZ44N) sterowany sygnałem PWM poprzez filtr RC i wzmacniacz operacyjny. Pomiar napięcia i prądu dokonywany jest przez wewnętrzny przetwornik ADC, napięcie przez dzielnik rezystancyjny a prąd przez pomiar napięcia na rezystorze pomiarowym 0.1Ohm. Zastosowanie drugiego uzwojenia transformatora było konieczne aby uzyskać zwiększone napięcie na bramce tranzystora MOS. Jest to konieczne do pełnego jego otwarcia.

    Moim zamiarem jest głównie pokazanie problemów jakie występują przy tego rodzaju konstrukcji. Wykonana i zaprojektowana została ona głównie w celu przypomnienia sobie assemblera na AVRy oraz w celach zaliczeniowych pewnego projektu na studiach. Oczywiście brakowało mi zasilacza w moim warsztacie i to też było motorem projektu :P.

    Wykorzystanie atmegi i wewnętrznego ADC powodowało nawet przy 10bitowej rozdzielczości przetwornika słabą rozdzielczość pomiaru ok. 0.023V/bit. Rozdzielczość pomiaru prądu to ok. 4mA/bit (ADC 8bit). Chciałem zastosować oversampling ale coś mi to nie wychodziło.

    Aby uzyskać maksymalną rozdzielczość przetwornika CA (PWM+filtr RC) wykorzystałem 16bitowy wbudowany PWM. Wadą tego rozwiązania jest długi czas ustalania się napięcia na wyjściu przetwornika a zaletą minimalizacja napięcia tętnień. Czas ustalania się napięcia na wyjściu rzędu kilku sekund.

    Ogranicznik prądowy działa na zasadzie odłączenia wyjść po przekroczeniu ustalonej wartości prądu. Chyba należałoby go nazwać raczej bezpiecznikiem. Czas jaki byłby potrzebny na to aby ogranicznik działał jak w zasilaczu krzyżowym jest zbyt długi i narażałby zasilane urządzenia na uszkodzenie. Dlatego z niego zrezygnowałem.

    Aby wyeliminować te wady trzeba by było zastosować zewnętrzne przetworniki AC i CA.

    A oto fotki i schemat:
    Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.
    Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.Zasilacz stabilizowany 0-24V/1A sterowany z mikrokontrolera.

    Pozdrawiam i zapraszam do dyskusji.
    Załączniki:
    • sch.pdf (51 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    Kisiel
    Poziom 13  
    Offline 
    Kisiel napisał 128 postów o ocenie 15, pomógł 4 razy. Mieszka w mieście Wrocław. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
  • #2 4581730
    wojto15-05
    Poziom 18  
    Posty: 374
    Ocena: 18
    Jak dla mnie zasilacz naprawdę starannie wykonany!! gratuluję !
    Jednak 1A to troszkę mało ;) ale widocznie Tobie wystarcza skoro taka konstrukcja. W środku całkiem dobrze wszystko poukładane ale taśmy można pospinać :P
    A czy trafo nie jest za małe ? bo jakoś gabarytowo mi się tak wydaje :P
    moja ogólna ocenka 5/6 pozdro i więcej takich konstrukcji!!
  • REKLAMA
  • #3 4581930
    bb84
    Poziom 21  
    Posty: 715
    Pomógł: 1
    Ocena: 14
    Ładnie wykonane. Pospinaj kabelki.

    Ja mam pytanie następujące jak jesteśmy w temacie - jaki możecie mi polecić zasilacz na trafie 2x12V 2x2A z regulacją od 0-30V 0-2A z amperomierzem i woltomierzem na wyświetlaczach LED ? takie trafko zasila moją stację lutowniczą i chciałbym je wykorzystać w 100% jako zasilanie naprzemienne dwóch urządzeń. Zasilaczy jest od choroby na elektrodzie ale jaki byłby najlepszy pod to trafo ?

    Pozdrawiam.
  • REKLAMA
  • REKLAMA
  • #5 4582280
    parafka
    Poziom 20  
    Posty: 587
    Pomógł: 11
    Ocena: 181
    A ja mam pytanie.
    Czy obserwowałeś dynamiczne zachowanie się układu stabilizacji?
    Nie chcę tu narzekać na projekt bo kosztowało Cię to dużo pracy ale patrząc na schemat uważam, że układ nie jest odporny na dynamiczne zmiany poboru prądu. Napięcie będzie się wahać choć nie wiem o ile i czy to Ci przeszkadza. Zmniejszyć wahania może tranzystor o małym Rdson i tu zastosowałeś przyzwoitego mosfeta.
    Nie mniej jednak gratuluję bo już masz swój zasilacz.
    Ja na kolejny projekt wybrałem także zasilacz ale o dwóch separowanych napięciach sterowanych Atmegą no i prąd coś ok 3A. Stabilizatorki impulsowe Step-Down.
  • #6 4582398
    bb84
    Poziom 21  
    Posty: 715
    Pomógł: 1
    Ocena: 14
    :arrow: HONDAS

    Podany przez Ciebie zasilacz wydaje mi się optymalny do tego zastosowania.

    A jeszcze pytanie - ile mocy można z takiego toroida 2x12V 2x2A maksymalnie wycisnąć ? innymi słowy jaka będzie jego sprawność ? bo na pewno nie 2A przy 30V DC.

    :arrow: Kisiel

    Jakie trafo siedzi w Twojej konstrukcji ?

    Pozdrawiam.
  • #7 4582464
    cosimo
    Poziom 12  
    Posty: 54
    Ocena: 29
    Zasilacz fajny... jednak mam dwie uwagi:
    - Brak sprzężenia zwrotnego w części analogowej co może prowadzić do takich sytuacji jak opisał kolega „parafka”.
    - Przesadzony filtr RC na wyjściu PWM – efekt długie czekanie na ustabilizowanie się napięcia wyjściowego.
  • #8 4582888
    kasaidolar
    Poziom 19  
    Posty: 409
    Pomógł: 22
    Ocena: 29
    Mowiac szczerze to powinienes zastosowac regulator PID do takiego zasilacza.
  • #9 4583204
    Adam940
    Poziom 13  
    Posty: 66
    Pomógł: 2
    Ocena: 8
    Witam!!
    Angażowanie uP do stabilizacji napięcia tj. realizowanie cyfrowego sprzężenia zwrotnego w zasilaczu to poroniony pomysł !! Byłoby to mniej rażące gdyby zastosować zewnętrzny przetwornik D/A a nie stosować PWM (!), ale po co ??????????? Jak już musi być PWM to wywal filtr dorzuć dławik i diodę usprawniającą i masz zasilacz impulsowy.
    Obecnie rezystancja dynamiczna musi być po prostu koszmarna.
    Jeden wzmacniacz operacyjny parę oporników, źródło nap ref. i masz piękny układ regulacji ew. dorzucasz uP do cyfrowego ustawiania nap i innych bajerów. Ale żeby moja wypowiedz nie była całkiem nastawiona na NIE to powiem że wykonanie naprawdę imponujące.
  • #10 4583380
    Kisiel
    Poziom 13  
    Posty: 128
    Pomógł: 4
    Ocena: 15
    :arrow: wojto15-05 i bb84
    Trafo nie jest za małe jak na ten prąd i napięcie. Zostało zaadaptowane trafo z Amatora 3. Oczywiście zostało dostosowane poprzez odwinięcie odpowiedniej liczby zwojów.

    :arrow: parafka i cosimo
    Co do obciążeń dynamicznych masz całkowicie uzasadnione obawy. Faktycznie jest tak, że przy skokowych zmianach prądu czas stabilizacji napięcia jest zbyt duży. Tą sprawę mogłoby załatwić właśnie analogowe sprzężenie zwrotne lub zastosowanie zewnętrznych przetworników dzięki którym zwiększyła by się szybkość reakcji jak i dokładność.

    Co do przesadzonego filtru to może masz rację. Ja posiłkowałem się tutaj spicem i dobrałem tak filtr aby na okres przebiegu pwm przypadało 1/6 stałej czasowej obwodu pojedynczego RC. Potrójny filtr jest po to aby wyeliminować pulsacje. Może rzeczywiście przesadziłem.

    :arrow: kasaidolar
    Myślałem o tym bardzo poważnie i zastosowałem coś pośredniego. Mój algorytm działa mniej więcej tak: początkowo ustala wartość pwm-a na podstawie charakterystyk Uwy=f(Ugs) i Ugs=f(PWM) obie są liniowe i zmierzone. Ponieważ zależne są w niewielkim stopniu (ale zawsze) od wartości obciążenia to wymagane jest doregulowanie wartości napięcia wyjściowego. Odbywa się to z dwoma krokami: wolniejszym jeżeli |Uwy_zadane - Uwy|<=0.2V i szybszym dla przypadku gdy moduł różnicy jest >0.2V.

    :arrow: Adam940
    Już się o tym przekonałem na własnej skórze i się z tobą zgadzam. Ale wychodzę z tego z dużą dozą doświadczenia. Teraz postąpiłbym trochę inaczej. Zresztą zapewne w przyszłości będzie przeprowadzona modernizacja.

    Pozdrawiam !
  • #11 4587748
    Mariusz1698
    Poziom 11  
    Posty: 8
    Bardzo fajny projekt. Wszystko na pierwszy rzut oka wyglada dobrze. Ja również zabieram sie do robienia zasilacza i mam male pytanko: mam trafo toroidalne na 32V 1,5A a wszystkie zasilacze co znalazlem sa od 0-30V. Chcialbym zrobic zasilacz taki do 45V ale nie moge nigdzie znaleźć jakiegos schematu.Jesli ktos ma taki to jesli by mogl mi go wyslac[gg 6087055] był bym bardzo wdzieczny. Z gory dziekuje za pomoc
  • #12 4591377
    piotr
    Poziom 23  
    Posty: 863
    Pomógł: 14
    Ocena: 24
    witam serdecznie
    wielki ukłon dobra konstrukcja, ale jest zawsze ale... strasznie niski prad gdyby to cacko wytargało 10A to juz by nie był ALE :D tylko cudowny zasilacz ktory by mogł zbudowac kazdy.
    pozdrawiam
    piotr

Podsumowanie tematu

✨ Przedstawiono projekt zasilacza stabilizowanego 0-24V/1A sterowanego mikrokontrolerem ATmega16, z regulacją napięcia co 0,1V i prądu co 0,01A, wyświetlaczem LCD oraz komunikacją RS-232 do odczytu parametrów. Wykorzystano tranzystor MOSFET IRFZ44 jako element wykonawczy. Użytkownicy chwalą staranne wykonanie, jednak wskazują na ograniczenia prądowe (1A) oraz potencjalne problemy z dynamiczną stabilizacją napięcia przy skokowych zmianach obciążenia. Sugerowano zastosowanie analogowego sprzężenia zwrotnego lub regulatora PID dla poprawy szybkości reakcji i stabilności. Dyskutowano też o przesadnym filtrze RC na wyjściu PWM, który wydłuża czas ustabilizowania napięcia. Autor potwierdził, że transformator pochodzi z Amatora 3 i został zmodyfikowany przez odwinięcie zwojów. Wskazano, że cyfrowa regulacja PWM bez zewnętrznego przetwornika D/A może powodować wysoką rezystancję dynamiczną. W dyskusji pojawiły się także pytania o zasilacze o wyższych parametrach (np. 0-30V/2A) oraz o moc i sprawność transformatorów toroidalnych 2x12V 2x2A. Projekt uznano za wartościowy, choć z potencjałem do rozbudowy o lepsze układy regulacji i większe prądy wyjściowe.
Podsumowanie wygenerowane przez AI na podstawie treści dyskusji.
REKLAMA