|
Эффективный датчик тока, для управления зарядом аккумулятора |
|
|
|
Aug 24 2008, 15:17
|
Частый гость
 
Группа: Новичок
Сообщений: 75
Регистрация: 19-08-08
Из: г. Омск
Пользователь №: 39 697

|
Я разрабатываю систему бесперебойного электроснабжения для велосипеда. Обзор схемы её устройства: 1) Генератор (выбираю PMSM на эту роль, плюс выпрямитель) 2) chopper-регулятор - управляет током заряда 3) Аккумулятор (Li-ion, уже присмотрел) 4) Конечные преобразователи-стабилизатор. Для схемы управления chopper-стабилизатором мне нужен датчик тока, который позволит измерять силу тока, протекающего через аккумулятор, с падением напряжения на датчике не более 0,1 В при токе 1 А. Вариант с резистором не устраивает из-за проблем с усилением и последующим сравнением тока. Предлагаю последовательно с аккумулятором включить дроссель и цепочку из параллельно соединённых: 1) Резистора 0,5 Ом - непосредственно датчика тока 3) MOSFET-транзистора (выбрал IRF540), истоком к общему проводу. Большую часть времени MOSFET-транзистор будет открыт напряжением на его затворе, а короткие (1 мкс) запирающие импульсы (с частотой, например, 100 кГц) будут вызывать импульсы напряжения на резисторе. Схема позволит измерять токи до 2 А, амплитуда импульсов до 1 В. Импульсы без проблем можно усилить усилителем на транзисторе, а затем сравнивать с эталонной величиной (амплитуда импульсов должна сравниваться с 0,45 Вольта с погрешностью 2% и несколькими другими порогами - с погрешностью 10%). Жду критики и конструктивных предложений.
|
|
|
|
|
 |
Ответов
(1 - 45)
|
Aug 24 2008, 16:51
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(motoprogger @ Aug 24 2008, 19:17)  Я разрабатываю систему бесперебойного электроснабжения для велосипеда. Обзор схемы её устройства:
Для схемы управления chopper-стабилизатором мне нужен датчик тока, который позволит измерять силу тока, протекающего через аккумулятор, с падением напряжения на датчике не более 0,1 В при токе 1 А. Вариант с резистором не устраивает из-за проблем с усилением и последующим сравнением тока. Предлагаю последовательно с аккумулятором включить дроссель и цепочку из параллельно соединённых: 1) Резистора 0,5 Ом - непосредственно датчика тока 3) MOSFET-транзистора (выбрал IRF540), истоком к общему проводу. Большую часть времени MOSFET-транзистор будет открыт напряжением на его затворе, а короткие (1 мкс) запирающие импульсы (с частотой, например, 100 кГц) будут вызывать импульсы напряжения на резисторе. Схема позволит измерять токи до 2 А, амплитуда импульсов до 1 В. Импульсы без проблем можно усилить усилителем на транзисторе, а затем сравнивать с эталонной величиной (амплитуда импульсов должна сравниваться с 0,45 Вольта с погрешностью 2% и несколькими другими порогами - с погрешностью 10%). Жду критики и конструктивных предложений. Кардинальнее будет (в духе Вашей борьбы за Зеленый Мир) вообще заменить резистор конденсатором.
|
|
|
|
|
Aug 29 2008, 10:37
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата А у Автора претензии - измерять быстрее микросекунды. Мне кажется, Автор апять блажит и пытается изобрести велосипед, с турбонаддувом Насчет внешних резисторов -что-то будет утеряно безвозвратно. Например, очарование hi-rail current sense ИУ. Цитата Тогда уж надо посмотреть в сторону ad8129(30) красивая штука, ref есть
|
|
|
|
|
Aug 29 2008, 14:34
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата Объясните, что такое hi-rail current sense? Датащиты скачать влом? Например, ад8202 позволяет при собственном питании в 5 вольт снимать сигнал с шунта, расположенного на 28 вольт выше относительно общей земли и усиливать этот сигнал точно в 20 раз. Таким образом, при токе в 1 А через резистор-шунт 0,1 Ом на выходе 8202 можно поиметь 2 вольта
|
|
|
|
|
Aug 30 2008, 07:10
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(motoprogger @ Aug 29 2008, 20:53)  На меня не угодишь прям :p У AD8129/8130 маловат диапазон синфазного напряжения на входе и высоковато потребление (хотя не уверен, что у моего варианта будет меньше), а у AD8202 явно не хватит быстродействия... Шунт включается между "+" бортсети и "+" аккумулятора, напряжение в них - от 3 до 5 Вольт, ток через шунт: из бортсети в батарею до 1 А, из батареи в бортсеть до 10 А. Максимальное падение напряжения на шунте 0,2 Вольта, получаем сопротивление 0,02 Ом (постоянно включенное). В принципе AD8130 при питании от 12 Вольт должен справиться (усиленный в 15 раз сигнал нужно давать относительно "+" бортсети). Вам, прям, не только все разжевать, но и в рот положить? Вы про 4 резистора читали? Типа - мост. Стабильные нужно - это -.
|
|
|
|
|
Aug 30 2008, 08:58
|
Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 8 752
Регистрация: 6-01-06
Пользователь №: 12 883

|
Цитата(motoprogger @ Aug 30 2008, 12:02)  Мост - это вы про внутри AD8202? Есть такое, и что? Стабильные - так это внутри микросхемы, не представляю себе только, как этого добиться, но это проблемы изготовителя. Внутри AD8129/30, как я понял, входы прямо к дифференциальным каскадам подключены и поэтому не могут приближаться к напряжениям питания (при питании 12 Вольт и 3 Вольт в бортсети получается 3 Вольта синфазного напряжения, что AD8129/30 при питании +/- 6V допускает). Про мост писала потому, что Вы печалились о малом допустимом синфазном... Схемы нет, поэтому трудно представить... Хорошие штучки - шумят мало, синфазный сигнал хорошо давится.
|
|
|
|
|
Aug 30 2008, 11:10
|

Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287

|
Цитата(motoprogger @ Aug 29 2008, 18:53)  На меня не угодишь прям :p У AD8129/8130 маловат диапазон синфазного напряжения на входе и высоковато потребление (хотя не уверен, что у моего варианта будет меньше), а у AD8202 явно не хватит быстродействия... Шунт включается между "+" бортсети и "+" аккумулятора, напряжение в них - от 3 до 5 Вольт, ток через шунт: из бортсети в батарею до 1 А, из батареи в бортсеть до 10 А. Максимальное падение напряжения на шунте 0,2 Вольта, получаем сопротивление 0,02 Ом (постоянно включенное). В принципе AD8130 при питании от 12 Вольт должен справиться (усиленный в 15 раз сигнал нужно давать относительно "+" бортсети). А почему в цепь "-" шунт не поставить? Есть какое-то принципиальное препятствие?
|
|
|
|
|
Aug 31 2008, 04:13
|
Частый гость
 
Группа: Новичок
Сообщений: 75
Регистрация: 19-08-08
Из: г. Омск
Пользователь №: 39 697

|
Насчёт мостов - посмотри в даташите на AD8202, как она гасит синфазное напряжение на входах за пределами напряжения питания. Насчёт "относительно плюса" - посмотри, как включается датчик тока для MC34063A. Только сигнал с выхода я намерен передавать через трансформатор на MOSFET, включенный между выпрямителем на напряжение, меняющееся в широких пределах (MOSFET выдержит, а аккумулятор или микросхема - нет), и бортсетью, а функцию ограничения тока, имеющуюся в MC34063A, использовать для ограничения зарядного тока аккумулятора. Если когда-нибудь будет не лень - схему нарисую - ещё не нашёл для этого программы под Linux
Сообщение отредактировал motoprogger - Aug 31 2008, 04:22
|
|
|
|
|
Aug 31 2008, 06:37
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата Насчёт "относительно плюса" - посмотри, как включается датчик тока для MC34063A. Только сигнал с выхода я намерен передавать через трансформатор на MOSFET, включенный между выпрямителем на напряжение, меняющееся в широких пределах (MOSFET выдержит, а аккумулятор или микросхема - нет), и бортсетью, а функцию ограничения тока, имеющуюся в MC34063A, использовать для ограничения зарядного тока аккумулятора. "Хосподии, какой ужас" © Ipk вывод, нумер сэм, трогать не надо. Его вообще надо подключить к 6 жестко. А ток и напряжение ограничивать по 5-му. А еще надо добавлять ток который может быть потреблен из первичного источника при подключении к буферному АКБ нагрузки. Мерить надо таким образом в двух местах, до АКБ и после АКБ. Вообще-то тут тема была недавно про АКБ в буфере, было сломано много копий, но и озвучены неплохие решения.
|
|
|
|
|
Aug 31 2008, 09:54
|
Гуру
     
Группа: Почетный участник
Сообщений: 6 851
Регистрация: 25-08-08
Из: Запорожье
Пользователь №: 39 802

|
Цитата(motoprogger @ Aug 31 2008, 11:57)  И зачем учитывать ток, потребляемый нагрузкой от первичного источника? Ну, если у Вас аккумулятор -буфер, то нужно отличать ток, идущий в аккумулятор и идущий в нагрузку. Для этого датчик тока должен стоять только в цепи аккумулятора. В свое время, намаявшись с измерением тока в "полюсовой" цепи, все-таки поставил я его в цепь "минус". Недостаток - при реверсе тока (разряде аккумулятора) на входе ОУ появляется отрицательный сигнал ниже земли. При однополярном питании это плохо. Единственным утешением осталось то, что -0.3 вольта ОУ допускает, а датчик выбран так, что напряжение порядка 150-175 мВ максимум. Сама задачка интересна и для УПС актуальна. Есть специальные микросхемы для измерения в шине "плюс", но экзотично и дороговато.
|
|
|
|
|
Aug 31 2008, 14:45
|
Частый гость
 
Группа: Новичок
Сообщений: 75
Регистрация: 19-08-08
Из: г. Омск
Пользователь №: 39 697

|
Предложите микросхему, более удобную для управления зарядом-разрядом Li-Ion аккумулятора в режиме буфера при подключении первичного источника к аккумулятору через chopper step-down преобразователь. Ток, отдаваемый в нагрузку, мне измерять незачем. Ток, отдаваемый генератором и выпрямителем - тоже. Нужно только ограничить зарядный ток аккумулятора величиной 900 мА и напряжение аккумулятора величиной 4,2 Вольта. После аккумулятора всё равно должен стоять мощный повышающий до 12 Вольт преобразователь со стабилизацией, так что проще от него и взять питание для микросхемы, если ей меняющееся в пределах 3-5 Вольт не подходит. Если включить датчик тока в минус - нужен low-side current sense amplifier, которому нужен шунт в пределах напряжения питания или ниже него. Если в плюс, от он оказывается глубоко в пределах питания, и извращений с мостами даже внутри микросхемы не нужно.
|
|
|
|
|
Sep 1 2008, 16:24
|
Частый гость
 
Группа: Новичок
Сообщений: 75
Регистрация: 19-08-08
Из: г. Омск
Пользователь №: 39 697

|
Чтобы всем стало понятнее, накидал структурную схему. БУ1, S1, L1, VD7 - понижающий chopper-преобразователь БУ2, S2, VD8, C2 - повышающий chopper-преобразователь. Возможно, БУ2 будет с токовой защитой, тогда датчик тока нужно будет включить перед L2. GB1 - литий-ионный аккумулятор, 1800 mAh, конечное напряжение разряда 3,7 Вольта, конечное напряжение заряда 4,2 Вольта. Номинальный зарядный ток 900 мА. Какие части схемы следует описать детальнее?
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Sep 1 2008, 16:44
|

Гуру
     
Группа: Модераторы
Сообщений: 10 983
Регистрация: 23-11-05
Пользователь №: 11 287

|
Цитата(motoprogger @ Sep 1 2008, 18:24)  Чтобы всем стало понятнее, накидал структурную схему. БУ1, S1, L1, VD7 - понижающий chopper-преобразователь БУ2, S2, VD8, C2 - повышающий chopper-преобразователь. Возможно, БУ2 будет с токовой защитой, тогда датчик тока нужно будет включить перед L2. GB1 - литий-ионный аккумулятор, 1800 mAh, конечное напряжение разряда 3,7 Вольта, конечное напряжение заряда 4,2 Вольта. Номинальный зарядный ток 900 мА. Какие части схемы следует описать детальнее?  Это всё ... изобретение двойного преобразования для чего? К примеру, 12-вольтовый аккумулятор почему не применить?
|
|
|
|
|
Sep 1 2008, 17:54
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата Как можно и ток, и напряжение ограничиватьпо одному выводу №5? Легче легкого. ИЛИ на диодах Цитата(Herz @ Sep 1 2008, 20:44)   Это всё ... изобретение двойного преобразования для чего? К примеру, 12-вольтовый аккумулятор почему не применить? Нуэта... Он же, 12тивольтовый, толще, да?  Внутрь трубы рамы не влезет, допУстим... А, самое гламное, 4-х вольтовый будет заряжаться при транспортировании велика шагом ночью по тропке меж сосен в дождьградснег Это не вопрос. Аффтар концептуально чудит и блажит из-за того что уверен: "каждый-может-сделать-по-интернету-какую-нибудь-функционирующую-поделку", это я понимаю. Но применение вторичным источником низковольтного аккумулятора поддерживаю  В конце концов, уберём блажь и будем просто от мускульной силы велосипедиста заряжать аккумуляторы типа "одна банка лития" в диапазоне скоростей от пешего до конного.
|
|
|
|
|
Sep 1 2008, 20:31
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата(Herz @ Sep 2 2008, 00:00)  Дык, не вопрос, понижающий "чоппер" убрать и всё... Зато ампер-часов меньше взять можно. Глядишь, и влезет... Насколько я себе представляю, как раз степ-довн убирать нельзя. А всё остальное - запросто можно. Степдовн можно было бы убрать, если бы динамка была однофазная и если бы... Поставили б конденсатор(как советовала Татьяна), мост и ключ, чтобы отключать зарядку по достижению на АКБ. Можно поставить и тут два конденсатора. Но еще автору что-то хочется питать, помимо зарядки АКБ
|
|
|
|
|
Sep 1 2008, 21:21
|
Гуру
     
Группа: Почетный участник
Сообщений: 6 851
Регистрация: 25-08-08
Из: Запорожье
Пользователь №: 39 802

|
Цитата(motoprogger @ Sep 1 2008, 19:24)  Чтобы всем стало понятнее, накидал структурную схему. БУ1, S1, L1, VD7 - понижающий chopper-преобразователь БУ2, S2, VD8, C2 - повышающий chopper-преобразователь. Возможно, БУ2 будет с токовой защитой, тогда датчик тока нужно будет включить перед L2. GB1 - литий-ионный аккумулятор, 1800 mAh, конечное напряжение разряда 3,7 Вольта, конечное напряжение заряда 4,2 Вольта. Номинальный зарядный ток 900 мА. Какие части схемы следует описать детальнее? Ну, БУ1 - несколько оригинальное включение микросхемы. Питание от ее выхода. Вы уверены, что силовой ключ при этом работать будет? Остальное - неожиданные несколько решения стандартного УПС. На входе - понижающий стабилизатор и к нему подключен буфером аккумулятор. Обеспечить его зарядку просто. Включите его через небольшой резистор, зашунтированный Шоттки. Ток заряда ограничит резистор, конечное напряжение заряжа обеспечит просто стабильность выходного напряжения БУ1. Включите его по типовой схеме. Дайте ему максимальную мощность - 0, 3 ома датчик тока. Далее -повышающий стабилизатор на 12 вольт БУ2. Конечно, решение плохое с точки зрения кз по выходу , но простое. Тут тоже типовое включение МС34063 поможет. Все это будет достаточно просто, но плоховато по КПД и не защищено - по кз в выходной цепи - по глубокому разряду аккумулятора в выходной цепи или просто при длительной работе без присмотра. Сама МС его угробит на холостом ходу при длительном отсутствии работы механического генератора. А хотите, чтобы стреляло из любого положения......Тщательнее думать и делать надо более совершенное..
|
|
|
|
|
Sep 2 2008, 12:57
|
Частый гость
 
Группа: Новичок
Сообщений: 75
Регистрация: 19-08-08
Из: г. Омск
Пользователь №: 39 697

|
По поводу всех замечаний скажу - это лишь схема, поясняющая принцип действия, а не точное устройство. Где в БУ1 Вы увидели включение микросхемы?  если что - я её выход намерен подключать через трансформатор к затвору MOSFET. Аккумулятор с низким напряжением выбрал именно для того, чтобы можно было работать при низкой частоте вращения PMSM-генератора (PMSG?) Механически планирую отключать ВСЁ и от генератора, и от аккумулятора. Насчёт защиты цепи +12V от КЗ - видимо, датчик тока всё-таки включу, и будет почти типовое включение 34063 (не считая того, что на S2 управление будет передаваться через автотрансформатор). Стабилизатор S1/БУ1 работает не только стабилизатором напряжения, но и ограничителем тока, чтобы, когда напряжение на заряжаемом аккумуляторе меньше 4,2 Вольта, зарядный ток не привышал 900 мА. S2/БУ2 - чистый стабилизатор напряжения, ограничение тока - для защиты Логическое ИЛИ на диодах при напряжении 0,3 Вольта, мне так казалось, не работает. На разряженном в ноль акуме напряжение 3 Вольта, тогда на резисторе должно падать 1,2 Вольта. При токе 900 мА это около лишнего Ватта. Не очень хочется терять. На диоде Шотки падает 0,4 Вольта, что при разрядном токе 12 А даёт 5 Вт потерь. Совсем не хочется терять. (Понимаю, акуму будет очень нехорошо, но что поделать, если на момент понадобится).
|
|
|
|
|
Sep 2 2008, 15:51
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата Логическое ИЛИ на диодах при напряжении 0,3 Вольта, мне так казалось, не работает. В некоторых случаях советуют креститься когда кажется. Откуда 0,3 В когда на 5 выв сравнивается с 1,25? Цитата На разряженном в ноль акуме напряжение 3 Вольта, тогда на резисторе должно падать 1,2 Вольта. При токе 900 мА это около лишнего Ватта. Не очень хочется терять. На диоде Шотки падает 0,4 Вольта, что при разрядном токе 12 А даёт 5 Вт потерь. Совсем не хочется терять. (Понимаю, акуму будет очень нехорошо, но что поделать, если на момент понадобится). бла-бла-бла-бла. Я начинаю терять интерес к общению. Напоминаю, на всякий случай, что речь шла о шунте 0,05-0,1 Ом в плюсовом плече, усилении с него G=20 и использовании усиленного сигнала для стабилизации тока путём объединения диодным ИЛИ на 5-й ноге c сигналом ОС по напряжению на аккумуляторе. Цитата если что - я её выход намерен подключать через трансформатор к затвору MOSFET. Ну-ну. Особенно предсказуемо это "если что - я намерен..." выглядит в данном случае, когда D меняется почти от нуля до единицы
|
|
|
|
|
Sep 2 2008, 16:24
|
Частый гость
 
Группа: Новичок
Сообщений: 75
Регистрация: 19-08-08
Из: г. Омск
Пользователь №: 39 697

|
То есть, Вы предлагаете ещё и компаратор вынести за пределы MC34063? Или сделать усиление сигнала ОС по току до уровня 1,25 Вольта? Но диодное ИЛИ внесёт свою поправку - на кремниевом диоде падает 0,4 Вольта минимум, и эта величина температурно нестабильна. Коэффициент заполнения 1 MC34063 не поддерживает. Цитата Discharge to Charge Current Ratio (Pin 7 to VCC, TA = 25°C) Idischg/Ichg 5.2 6.5 7.5 Это про времязадающий конденсатор. Получается, максимальный коэффициент заполнения 7.5/8.5 = 88%. Импульс обратного хода амплитудой >40 Вольт (если брать четверть синусоиды, то выйдет 63), то есть, придётся подключать трансформатор к питанию через отдельный ключ, а в цепи затвора ключевого транзистора блокировать высоковольтный (>120 Вольт) импульс. Цепи для этого - в разработке.
|
|
|
|
|
Sep 2 2008, 16:40
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата Получается, максимальный коэффициент заполнения 7.5/8.5 = 88%. И что это меняет? Инвертировать управление нельзя и как себя будет чувствовать прямоходный трансформатор при D=0.88? Цитата Но диодное ИЛИ внесёт свою поправку - на кремниевом диоде падает 0,4 Вольта минимум, и эта величина температурно нестабильна. Ничего никто никуда, при легком поглаживании, не внесёт и вообще это не имеет никакого значения, так как термокомпенсировать ничего не стоит добавлением еще двух диодов. А, может быть, и термокомпенсировать ничего не надо по причине того, что аккумулятор имеет ТКН и оптимальный ток зарядки от темпратуры. Я не помню какой именно у лития.
|
|
|
|
|
Dec 12 2008, 14:08
|
Местный
  
Группа: Участник
Сообщений: 242
Регистрация: 10-06-08
Из: Хочу в пампасы...
Пользователь №: 38 192

|
Цитата(motoprogger @ Sep 3 2008, 20:32)  Насчёт как будет чувствовать себя трансформатор - это я детально описал в том же абзаце. Насчёт КЗ преобразователя - собирался ставить автомат токовой защиты между PMSM и выпрямителем... спасибо, что подсказали. поставлю ещё и на аккумулятор. Если ключ внешний - MC34063 без разницы, какого порядка ток через него протекает. До железа я браться не буду, пока не спороектирую схему, а потом не протестирую на эмуляторе. Поколение Пэпси, Протеуса и Микрокапа? Уважаемый, Вы, лично Вы, пробовали руками вести велосипед по дорожке, усыпанной листьями с включенным генератором и фарой? Как, ярко светило? И колесо не проскальзывало? И что у Вас там то трансформатор, то автотрансформатор пробегает. Вы уж определитесь.
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|