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

Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

as124 03 Mar 2008 14:11 26360 51
  • #31 03 Mar 2008 14:11
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Przykro mi to mówić ale podany przez ciebie układ świadczy, że nie rozumiesz istoty działania jego poszczególnych fragmentów.

    1. Diody włączone bez rezystora (u mnie R2) nie spełniają funckji
    ochronnej wejścia, bo w układzie z rezystorem, ewentualne przepięcie
    odkłada się właśnie na tym rezystorze (gdy, któraś dioda przewodzi)
    Dodatkowo ten rezystor z kondensatorem 100 n podłączonym do masy
    tworzy pierwszy stopień filtru dolnoprzepustowego filtrującego śmiecie
    wynikające z pracy komutatora, bez takiego filtru, będzie ci wariował
    przetwornik A/C (będzie łapał przypadkowe wartości zależnie jak się z
    pomiarem wstrzeli w zakłócenia). Jak masz możliwość to obejrzyj
    przebieg na rezystorze 0.1Ω na oscyloskopie.
    Rezystor R2 musi być, bo bez niego można też wyrzucić
    kondensatory 100 nF i diody.
    Rezystor możesz wtrącić rozcinając ścieżkę pomiędzy punktem
    wspólnym diod i rezystorem 0.1 Ω

    2. Dzielnik pojemnościowy na wejściu (te dwa kondensatory po 100 nF)
    przenoszą wszelkie zakłócenia na wejście wzmacniacza
    TEN GÓRNY KONDENSATOR TRZEBA WYRZUCIĆ !!!!

    3. Wzmocnienie układu nieodwracającego to suma rezystorów w układzie
    sprzężenia przez ten podłączony do masy. Dla podanych wartości
    możesz uzyskać wzmocnienie od 11V/V wzwyż (nie uzyskasz np.
    10V/V)

    4. Ze względów stabilnościowych długoterminowych minimalizuje się
    wartość potencjometrów dostrojczych (są one mniej stabilne od
    rezystorów stałych) zamiast jednego potencjometru stosuje się duży
    rezystor stały zbliżony do wymaganej wartości i małą wartość
    potencjometru dostrojczego "dostarczającego" brakującą część
    rezystancji. Potencjometry włącza się z rezystorem od strony masy
    lub od strony wyjścia wzmacniacza, by jego napięcie szumów
    dzielnikowało się w rezystorach stałych zmniejszając swój wpływ
    na napięcie wyjściowe.


    5. Nie wiem jak często chcesz mierzyć wartość napięcia na wyjściu
    wzmacniacza ale wedle wszelkich reguł sztuki filtr dolnoprzepustowy
    powinien mieć częstotliwość odcięcia mniejszą od połowy częstotliwości
    próbkowania sygnału na jego wyjściu. Obecnie wzmacniacz obcina
    pasmo do 159 Hz (dla rezystora 100k i 10n w obwodzie sprzężenia).

    6. Nie obciąża się wyjścia wzmacniacza pojemnością bo może to
    spowodować wzbudzanie się wzmacniacza (to ogólna zasada), poza tym
    sterowanie pojemności ze źródła o bardzo małej rezystancji wyjściowej
    nie daje żadnego efektu filtrującego w interesującym nas zakresie
    (stała czasowa jest bardzo mała)

    7. Dzięki tej diodzie Zenera na wyjściu będziesz miał nieliniowość pomiaru
    w górnej części zakresu pomiarowego (charakterystyka diody nie jest
    skokowa tylko zagina się już wcześniej). Poza tym należy pamiętać o
    rozrzucie wartości diod Zenera (dioda 4,7V może mieć i 4.2V przy
    tolerancji 10%, i 4.4V przy tolerancji 5%).
    Raczej należy stosować diody 5.1V lub układ z dioda półprzewodnikową włączoną pomiędzy wejście i +zasilania mpsora

    8. Rezystor R5 z kondensatorem C2 tworzą filtr zasilania układu LM 358, po to by nie wchodziły doń zakłócenia z silnika (mógłby tam nawet jeszcze być szeregowy dławik tnący górę pasma zakłóceń)


    9. Drugi (niewykorzystany) wzmacniacz zapina się w układzie wtórnikowym by ustalić jego warunki pracy. Taki ukłąd nie łapie zakłóceń z wiszących wejść (co sie pojawia skokami napięcia na wyjściu w zakresie pełnego napięcia zasilania) i nie wzmacnia ich "nadając" je w układ i z wyjścia i po liniach zasilania. Także zapobiega się ewentualnemu wzbudzeniu się takiego wzmacniacza na częstotliwościach pozaakustycznych i grzaniu się struktury.

    To tyle i aż tyle

    :(( :(( :((

  • #32 03 Mar 2008 14:51
    Quarz
    Poziom 43  

    as124 napisał:
    Niestety tak jak pisałem problem dotyczy gotowej płytki. Właściwie nie dam już rady zrobić nowej (galopujący termin, gotowe urządzenie). Mogę jedynie pokombinować coś z tą która jest i wychodzi mi coś takiego:

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    Tyle wystarczy?
    Chyba za mało, zobacz:

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    as124 napisał:
    Jeśli dobrze rozumiem R2 i R5 są dość ważne jednak czy da się cokolwiek bez nich uzyskać? (na nie naprawdę miejsca miał nie będę :cry: )
    "Złej baletnicy przeszkadza nawet..." :D , zawsze można dołożyć "w powietrzu"... :cry:

    as124 napisał:
    I drugie pytanie czy taka operacja jest konieczna? Tzn czy jeden wzmacniacz może mieć wpływ na drugi i czy to może być przyczyna problemów?
    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika
    Tak.

  • #33 05 Mar 2008 15:20
    as124
    Poziom 14  

    Witam. Przelutowałem układ tak jak zalecał Quarz niestety w dalszym ciagu przy zwiększeniu obciążenia silnika (więc wzroscie pobieranego prądu) na wyjściu wzmacniacza napięcie spada zamiast rosnąć :?: Badania te robie, gdy wysterowanie PWM jest równe 100%, więc miernik nie powinien "wariować" z powodu częstotliwości.

  • #34 06 Mar 2008 20:50
    as124
    Poziom 14  

    Niestety kolejny raz sprawdziłem układ - wygląda dokładnie jak na rysunku :cry: . Sam nie jestem w stanie wymyślić co może być nie tak. Paweł Es odnośnie:
    1 - Ogólnie moja znajomość elektroniki jestem kiepska, ale właśnie tak kombinowałem, że niestety te rezystory są konieczne i właśnie dlatego żeby na nich odłożyło się napięcie w wypadku "szkodliwych pików".
    2 - Szczerze mówić nie wiem dlaczego ten kondensator nie może tam być ale jak wspominałem wyżej mistrzem Joda w elektronice nie jestem :cry: (przyjdzie czas kiedy będę takie rzeczy rozumiał).
    3 - Zdaję sobie z tego sprawę tylko wyszło mi, że interesuje mnie większe wzmocnienie.
    4 - teraz już o tym wiem (niestety w momencie projektowania płytki jeszcze nie) - a szkoda.
    5 - właśnie jestem na etapie szukania i prób zrozumienia wzoru na podstawie którego się to liczy.
    6 - Myślałem, że w ten sposób wygładzę napięcie - błąd początkującego.
    7 - Jak na początek to i tak oceniam, że w miarę dobrze to wymyśliłem (choć rzeczywiście teraz wiem że są lepsze rozwiązania).
    8 - Quarz pominął ten filtr w swoim schemacie, a ja się zastanawiam czy właśnie nie to jest powodem, że przy obciążeniu nadal napięcie (na wyjściu wzmacniacza ) zamiast rosnąć spada.
    9 - Racja, teraz już wiem.

  • #35 06 Mar 2008 21:11
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Czy możesz narysować cały układ z silnikiem i tym sterownikiem PWM ?

    Jak działa ten sterownik PWM, czy on ma stałą częstotliwość sygnału na wyjściu i tylko zmienną szerokość impulsu czy też operuje też częstotliwością sygnału prostokątnego ?

    Jeżeli sygnał po filtracji maleje to może wskazywać, że częstotliwość sygnału PWM się zmienia (rośnie) i to naturalne, że filtr dolnoprzepustowy pokazuje na wyjściu malejące napięcie.

    Co to za sterownik, czy to własna konstrukcja czy jakiś gotowy układ ?

    Czy masz możliwość zobaczyć oscyloskopowo jak wygląda napięcie na rezystorze pomiarowym dla różnych prędkości obrotowych silnika ?


    Takie układy to się najpierw uruchamia na płytce uniwersalnej (np. z f-my Cyfronika) a dopiero po uruchomieniu i potwierdzeniu poprawnego działania robi się płytkę docelową (robiąc odwrotnie bardzo łatwo się wpędzić w koszty).

  • #36 06 Mar 2008 21:41
    Quarz
    Poziom 43  

    Witam,

    as124 napisał:
    Witam. Przelutowałem układ tak jak zalecał Quarz niestety w dalszym ciagu przy zwiększeniu obciążenia silnika (więc wzroscie pobieranego prądu) na wyjściu wzmacniacza napięcie spada zamiast rosnąć :?: Badania te robie, gdy wysterowanie PWM jest równe 100%, więc miernik nie powinien "wariować" z powodu częstotliwości.
    proponuję, dla sprawdzenia, zamienić prąd płynący z silnika a sterowany przez PWM, regulowanym prądem stałym (bez PWM) i dla takiego statycznego układu zdjąć charakterystykę; prąd wejściowy - napięcie wyjściowe.
    Obciążenie tego przetwornika I/U w postaci wejścia analogowego µCPU warto by na ten czas odłączyć.

    Podaj też tu parametry tego regulatora PWM (częstotliwość - czy stała wartość, ile? czy też zmienna, a stała wartość impulsu, ile?). Co to jest za silnik (typ, model)?

    as124 napisał:
    8 - Quarz pominął ten filtr w swoim schemacie, [ ... ].
    Ten, to znaczy który?

    Pozdrawiam

  • #37 07 Mar 2008 11:11
    as124
    Poziom 14  

    Filtr to R5 i C2 na schemacie który wstawił Paweł Es, właściwie to ja pierwszy go wyrzuciłem. A teraz myślę czy właśnie to filtrowanie napięcia zasilającego wzmacniacz nie jest konieczne.

    Cytat:
    Podaj też tu parametry tego regulatora PWM (częstotliwość - czy stała wartość, ile? czy też zmienna, a stała wartość impulsu, ile?). Co to jest za silnik (typ, model)?

    Steruję obcowzbudnym silnikiem prądu stałego z magnesami trwałymi. Jest to stary silnik od wycieraczek samochodowych (wiem więc tyle że jest na 12V). PWM poprawnej fazy z mikrokontrolera Atmega8 steruje pracą układu L6203. Częstotliwość PWM to 31.25kHz (atmega pracuje z zegarem 8MHz a preskaler to 256). I właśnie jestem na etapie sprawdzania jak to sie ma do tego co napisał Paweł Es :
    Cytat:

    5. Nie wiem jak często chcesz mierzyć wartość napięcia na wyjściu
    wzmacniacza ale wedle wszelkich reguł sztuki filtr dolnoprzepustowy
    powinien mieć częstotliwość odcięcia mniejszą od połowy częstotliwości
    próbkowania sygnału na jego wyjściu. Obecnie wzmacniacz obcina
    pasmo do 159 Hz (dla rezystora 100k i 10n w obwodzie sprzężenia).


    Zmierzyłem także napięcie zasilania LM358: dla biegu jałowego silnika wynosi 14.4V, natomiast dla zatrzymanego wirnika spada do 10.5V - czyli jest ok. (bałem się że być może spadek zasilania jest zbyt duży.

  • #38 07 Mar 2008 11:31
    Quarz
    Poziom 43  

    as124 napisał:
    Filtr to R5 i C2 na schemacie który wstawił Paweł Es, właściwie to ja pierwszy go wyrzuciłem. A teraz myślę czy właśnie to filtrowanie napięcia zasilającego wzmacniacz nie jest konieczne.
    To nie to jest przyczyną, patrz niżej.

    as124 napisał:
    Cytat:
    Podaj też tu parametry tego regulatora PWM (częstotliwość - czy stała wartość, ile? czy też zmienna, a stała wartość impulsu, ile?). Co to jest za silnik (typ, model)?

    Steruję obcowzbudnym silnikiem prądu stałego z magnesami trwałymi. Jest to stary silnik od wycieraczek samochodowych (wiem więc tyle że jest na 12V). PWM poprawnej fazy [możesz to dokładnie objaśnić? dop. Quarz] z mikrokontrolera Atmega8 steruje pracą układu L6203. Częstotliwość PWM to 31.25kHz (atmega pracuje z zegarem 8MHz a preskaler to 256).
    Przede wszystkim, to nie można, do obwodu sterowanego z modulatora PWM, w sposób tak ordynarny - bezpośredni - podłączać taki silnik.
    Potrzebny jest dolnoprzepustowy filtr L-C typu Γ, a od strony klucza dioda podłączona tak do tego klucza (tranzystora łącznikowego) i induktora by zamknąć obwód dla prądu z induktora (patrz; Prawa Komutacji - ciągłość prądu w indukcyjności) kiedy ten będzie przechodzić w stan nieprzewodzenia.

    as124 napisał:
    [ ... ]
    Zmierzyłem także napięcie zasilania LM358: dla biegu jałowego silnika wynosi 14.4V, natomiast dla zatrzymanego wirnika spada do 10.5V - czyli jest ok. (bałem się że być może spadek zasilania jest zbyt duży.
    Nie te pomiary miałeś wykonać, patrz mój poprzedni post.

  • #39 07 Mar 2008 13:34
    as124
    Poziom 14  

    PWM działa w ten sposób, że licznik zlicza od wartości 0 do 255 a następnie od 255 do 0. W czasie gdy wartość akumulatora licznika jest większa od wartości wpisanej do rejestru OC na wyjściu jest 1 w przeciwnym wypadku 0. Mówiąc krótko okres PWM jest stały natomiast zmieniany jest procent wypełnienia.

    Poniżej podaję wewnętrzną strukturę L6203 rozumiem, że nie o te diody chodzi?

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

  • #40 07 Mar 2008 15:21
    Quarz
    Poziom 43  

    as124 napisał:
    PWM działa w ten sposób, że licznik zlicza od wartości 0 do 255 a następnie od 255 do 0. W czasie gdy wartość akumulatora licznika jest większa od wartości wpisanej do rejestru OC na wyjściu jest 1 w przeciwnym wypadku 0. Mówiąc krótko okres PWM jest stały natomiast zmieniany jest procent wypełnienia.

    Poniżej podaję wewnętrzną strukturę L6203 rozumiem, że nie o te diody chodzi?

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika
    Może wreszcie narysujesz i podasz tu cały schemat tego Twojego układu... :cry: ...ja jasnowidzem nie jestem, a powyższy schemat samego klucza nic mi nie mówi.

  • #41 07 Mar 2008 16:08
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    A próbowałeś podawać na wejście tego swojego wzmacniacza napięcie regulowane od 0 do 0.4V by sprawdzić czy istota problemu tkwi we wzmacniaczu czy w zakłóceniach ?

    Z tych 14 V zasilania (bez obciążania silnikiem) zrób układ z potencjometrem (symulujący zmiany napięcia na rezystorze pomiarowym - oczywiście rezystor ten odłącz) i sprawdź czy napięcie wyjściowe wzmacniacza zmienia się jak powinno .


    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    i sprawdź jeszcze raz wszystkie połączenia i wartości elementów.

  • #42 08 Mar 2008 15:27
    as124
    Poziom 14  

    Witam.
    Przepraszam, że tak długo. Oto schemat:

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    Rozumiem, że tej bramce and również trzeba będzie pozwierać nóżki. Jakie jeszcze błędy?

    Podłączyłem potencjometr tak jak na schemacie:
    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    I dzięki temu odkryłem, że nawet w momencie gdy rozwarłem potencjometr na wyjściu wzmacniacza mam 4.7V. Rozumiem że mam źle podłączony wzmacniacz tylko dlaczego (tzn. jak powinno to wyglądać prawidłowo)?

  • #43 08 Mar 2008 19:14
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Zmierz napięcie na wejścu wzmacniacz (bez obciążenia) powinno być ≈0
    Na wyjściu (nóżka 7) też powinno wtedy być w okolicach zera.

    Scalak widok z góry

    8765
    )
    1234

    Jeżeli nie włożyłeś odwrotnie scalaka, to jest on po prostu uszkodzony albo masz gdzieś przerwę w obwodzie sprzężenia (np. uszkodzony ten rezystor 100k) i wzmacniacz jest cały czas nasycony.

    Możesz też mieć zwarcie na płytce (cynochlap przy lutowaniu) pomiędzy 8 i 7 nóżką scalaka.

    Poza tym, przy podłączonym oporniku 0.1Ω to raczej ciężko będzie wymusić na nim jakieś rozsądne napięcie rezystorem regulowanym 500k

    Zrób układ z potencjometrem i odłącz czasowo te 0.1 oma.

  • #44 09 Mar 2008 18:22
    as124
    Poziom 14  

    Więc tak:
    - scalak jest włożony poprawnie tak jak na rysunku powyżej,
    - napięcie pomiędzy:
    - 5 i 6: ok. 0.3mV
    - gnd i 5: ok.1mV
    - gnd i 6: ok.1mV
    - gnd i 7: 5.05V
    - gnd i 8: 17.5V
    rezystancje:
    - 5 i 6: 9.6kΩ
    - 5 i 7: 112kΩ
    - 6 i 7: 102kΩ
    - gnd i 5: 9.6kΩ
    - gnd i 6: 18.5Ω
    - gnd i 7: 100kΩ

    I jeszcze sprostowanie schematu (zapomniałem rezystora 10k):

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

  • #45 09 Mar 2008 20:50
    Leoo
    Poziom 16  

    Odłącz opornik 1k na wyjściu WO (może być jednostronnie) i wówczas sprawdź napięcie na pin7. Jeśli nadal jest 5V to pewnie masz zwarcie do szyny zasilania procesora.
    Jeszcze jedna uwaga do aplikacji L6203. Wejście ENABLE pin 11 odpowiada za włączenie prądu mostka, natomiast stan wejść IN1, IN2 (pin 7 i 5) odpowiada za kierunek przepływu prądu wyjściowego (kierunek obrotów silnika). Kiedy CPU wystawi H na ENABLE silnik zostaje uruchomiony. Kiedy PWM=0% silnik na pełnych obrotach kręci np. w lewą stronę, kiedy PWM=100% - w prawą. Przy PWM=50% silnik stoi "pod prądem" gdyż nie zdąży wykonać najmniejszego ruchu przed zmianą kierunku prądu.
    Podaj sygnał PWM na wejście ENABLE L6203. Dla 0% wypełnienia silnik będzie zatrzymany (bez prądu). Z bramki NAND zrób NOT i włącz między wejścia IN1 i IN2. Wejście NOT będzie odpowiadało za kierunek obrotów (DIR) silnika.
    Ostatnia uwaga - nieużywane wejścia bramek w 4011 pozwieraj do masy.

  • #46 10 Mar 2008 21:27
    as124
    Poziom 14  

    Odnośnie sposobu przyłączenie L6203: zależało mi na momencie w czasie postoju silnika stąd takie podłączenie. Mierzyłem rezystancję pomiędzy wyjściem wzmacniacza a szyną 5V - zwarcia brak.

  • #47 11 Mar 2008 10:32
    Leoo
    Poziom 16  

    Kolega sprawdzi oscyloskopem napięcie na oporniku 0R1.
    Kondensator zasilacza 1000uF dla 4A obciążenia będzie stanowczo za mały. Radzę dołożyć jeszcze 4700uF.
    Jaki Kolega zastosował gasik na zaciskach silnika?
    Dodatkowo w pobliżu L6203 (pin 2 i 6) trzeba zastosować kondensator monolityczny 100nF, podobnie w pobliżu wyprowadzeń zasilania LM358.
    Kolega nie zaprezentował swojego PCB, nie wykluczam błędu w prowadzeniu masy, czy szyny zasilania.

    Na dodatek w aplikacji L6203 jest błąd. Pin 6 GND powinien być połączony bezpośrednio z masą zasilania natomiast wyjściem na bocznik pomiarowy (opornik 0R1) powinien być pin 10 SENSE. To jest prawdopodobna przyczyna przekłamań przy dużym prądzie wyjściowym. Proszę przejrzeć kartę katalogową na stronie np. 12.

  • #48 11 Mar 2008 11:36
    as124
    Poziom 14  

    Czyli mówisz o czymś takim?

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    Jeśli tak to rozumiem że prąd popłynie między 2 i 6? (Pytam bo musiałbym coś wymyślić z połączeniem masy grubszą ścieszką (a raczej kablem :| )

    PS. Niestety PCB płytki nie mam, natomiast rozmieszczenie ścieżek i elementów na rysunku w miarę odzwierciedla rozmieszczenie na płytce. Odnośnie uproszczeń na schemacie masy to nie chciałem go komplikować ale pętli masy nie zamknąłem jeśli to podejrzewasz.

  • #49 11 Mar 2008 12:26
    Leoo
    Poziom 16  

    Pin 6 to masa logiki i musi być na potencjale 0V. Prąd silnika przepływa przez klucze i wypływa końcówką 10, która przez bocznik zamyka go do masy. Nie przepływa on między 2 i 6, tylko przez 2 i 10.
    Ostatnia aplikacja powinna być poprawna.

  • Pomocny post
    #50 11 Mar 2008 12:52
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    As124 zrób układ testowy (np. na płytce uniwersalnej) do tego wzmacniacza:

    Wzmaciacz różnicowy na LM358 - pomiar prądu silnika

    i przetestuj ten układ, i ten konkretny egzemplarz wzmacniacza operacyjnego.

    Chodzi o to by wykluczyć możliwość, że walczysz z uszkodząną kostką albo, że ten ukłąd pomiarowy działa tylko w teorii.

    Układ dla tych wartości rezystoróm ma wzm. ok. 10.1 V/V

    11k uzyskasz łącząc równolegle 2 rezystory 22k :)

  • #51 11 Mar 2008 13:07
    as124
    Poziom 14  

    Paweł Es. budowałem podobne układy. Rzeczywiście egzemplarz na samym początku i drugi z kolei kupiony w sklepie były uszkodzone :cry: co sporo nerwów mi napsuło, ale teraz mam 2 przetestowane LM358 :) . Sam układ w w najprostrzej wersji też działa. W sumie zacząłem wierzyć, że błąd polega na połączeniu L6203 o którym wspomina Leoo. Dziś już nie zdążę rozmontować i przelutować płytki, ale na nocce w pracy poczytam dokumentacje L6203 i jutro zmienię układ. Oczywiście o efekcie na forum napiszę.

  • #52 12 Mar 2008 19:27
    as124
    Poziom 14  

    Witam. Rzeczywiście problem leżał w złym podłączeniu L6203. Prąd zamiast płynąć przez rezystor pomiarowy uciekał do masy inną drogą. Dziękuję wszystkim za pomoc.