Нормирование сигнала перед АЦП. Как правильно?, помогите новичку Опции

[Bogila Anton]

Есть мощьный светодиод, управляю его яркостью методом ШИМ через мегу8 и полевик. Надо мерять ток который жрет светодиод. Надо замерить падение напряжение на шунте. С АЦП разобрался работает, когда крутишь переменник - тоесть менять чистое напряжение на АЦП то вычесляет верно, когда пытаюсь мерять напряжение на концах шунта во время работы ШИМ, то считает не верно, думаю это связано с пульсациями из-за ШИМ.
Вопрос: как нормировать сигнал перед АЦП, какие фильтры применять, если б привели конкретные параметры, схемы, я в этом не силен вот и спрашиваю.
Параметры схемы: Макс напряжение 12В, светодиод жрет 1А макс., шунт 0,333Ом на + перед светодиодом. ШИМ планирую от 200Гц до 1кГц.
Вобщем подскажите шото, пожалуйста.

[Stanislav_S]

какая точность измерения вам нужна?

[Bogila Anton]

какая точность измерения вам нужна?

ну наверное как минимум десятые, но это грубо будет врядле ток нормально вычислить можно будет значет сотые. Подскажите хоть в каком направлении двигаться, какие и где фильтры нужны, может перед светодиодом надо эти импульсы сглажевать а уже потом и перед АЦП тоже фильтры ставить? Шо делать

[muravei]

ШИМ планирую от 200Гц до 1кГц.

Чем выше ШИМ(в разумных пределах) , тем проще его фильтровать.
В простейшем случае : резистор 1-10кОм с шунта на АЦП и конд 0.1 -1 мк. Надо подобрать так, чтобы пулсации сглаживало , а изменнения отслеживать не мешало.

[Tanya]

Вопрос: как нормировать сигнал перед АЦП, какие фильтры применять, если б привели конкретные параметры, схемы, я в этом не силен вот и спрашиваю.
Параметры схемы: Макс напряжение 12В, светодиод жрет 1А макс., шунт 0,333Ом на + перед светодиодом. ШИМ планирую от 200Гц до 1кГц.
Вобщем подскажите шото, пожалуйста.

Усилитель надо бы - ведь напряжение на шунте тольоко 1/3 вольта.
Если (а надо бы, а то сгореть ведь может...) Вы поставите дроссель еще... и шунт поближе к земле, то будет лучше. А может взять драйвер для шаговых двигателей + дроссель? Или сразу драйвер для светодиодов. Они бывают... в продаже.

[Bogila Anton]

резистор 1-10кОм с шунта на АЦП и конд 0.1 -1 мк.

Это выходит фильтр нижних частот, а на какую частоту его нужно расчитывать, если например шим 200Гц и например 1кГц? И само АЦП лучше на какой частоте делать?

[Halfback]

а на какую частоту его нужно расчитывать, если например шим 200Гц и например 1кГц?

при расчете ФНЧ оперируйте понятием постоянная времени и частота среза фильтра. Как тут правильно отметили если фильтр будет с большой постоянной времени то вы не сможете оперативно отслеживать за изменениме на входе АЦП. Это касается регуляторов. Если процесс медленно-изменяющийся то 10кОм и 1мкФ как раз подойдут. Кстати еще разумно применять цифровую фильтрацию. Но это уже отдельная тема для обсуждений...

[Stanislav_S]

Для того что бы что то советовать, приведите схему вашего девайса, поскольку не ясно где у вас стоит шунт и зачем вам нужно измерять ток, для защиты или это обратная связь для импульсного преобразователя. Очень может быть, что вам и компаратора хватит, короче нужна схема.

[_Pasha]

R=1..10k, C=1мкФ для чего ? для защиты наоборот надо 1к, 100н

Про ШИМ никто не сказал правильно - послушайте:
берем треугольный ШИМ ( в смысле phase correct) и запускаем преобразование в середине периода, т.е. по прерыванию от PWM-Top. В этом смысле я бы советовал использовать мегу 48 или 88 - там триггеры вовремя запустят все, что надо. Получится, что Вы меряете четко на середине интервала. Это уже свободно от коммутационных помех.

[Bogila Anton]

Вот схема. Пока что ШИМ делаю программно, прямоугольные импульсы на выходе, (апп. еще не научился пользовать, може кто покажет пример на С под мегу8 с 8mHz на ШИМ 1kHz то будет мне щастье).
Ток мне нужно мерять так как это основной показатель питания светодиодов.

ps вообще это вело-фара, котоая будет питаться от 2-3-ох LI-Po аккумов надо следить чтоб не переразрядить их, будет несколько режимов яркости, вычесляя ток и корректируя ШИМ можно будет поддерживать постоянную яркость светодиодов. Вобщем хочется все это сделать мне на одном контроллере, не знаю если кто-то уже знает что это заведомо плохая идея может измерения будут неточными - говорите, тогда буду применять понижающие импульсные стабилизаторы.

Аппаратная фильтрация это например сделать 100 выборок и вычеслить среднее значение?

Сообщение отредактировал Bogila Anton - Apr 21 2009, 17:21

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Halfback]

Bogila Anton
как я понял - велик едет, аккумуляторы за счет электро-преобразователя заряжаются и с этого же аккумулятора питаются светодиоды, и надо следить чтобы аккумулятор не перезарядился? так?

в любом случае лично мне кажется что мерить сглаженный ШИМ с измерительного резистора цепи светодиода для оценки на сколько разряжена батарея - не совсем удачная идея как минимум. Кстати можно обойтись и без интегрирующей цепочки - делать выборку АПЦ только во время открытия полевика.

еще добавлю - схема не корректна вот в каком плане: измерительный резистор = 0,33 Ома. Этож надо 1А прогнать чтобы хотя бы было 0,33В. Понимаете к чему я клоню? Тут либо ставте сопротивление побольше либо усилитель для расширения динамического диапазона сигнала. Вообще такие схемы и им подобные применяются когда нагрузка имеет индуктивный характер - там идет сглаживание тока и его мерят на истоке полевого транзистора в момент открывания. Хотя читайте пункт выше, может это Вам и не понадобиться. Надо менять общую идеологию.

Вот пример как я бы сделал: для оценки на сколько разряжен аккумулятор надо его отцепить от цепи зарядки (поставить верхний ключ илиР-канальный полевик) и на короткое время (нефиксируемое глазом) подключить на полную к нагрузке (ШИМ=100% но без фанатизма - надо предусмотреть чтобы светодиоду плохо не стало). Измерить АЦП напряжение с аккумулятора, а лучше сделать выборку. По измеренному значению и зная тип аккумулятора делать оценку - заряжен полностью/разряжен/требуется дозарядка. Причем подобную диагностику делайте раз в минуту например.

Сообщение отредактировал Halfback - Apr 21 2009, 18:12

[314]

Замечание не по теме:
А какое падение напряжения на светодиодах? Если это стандартные белые, то наверное 3-5В? При подаче на них 12В могут не пережить и одного импульса.
При 5В питания контроллера один квант АЦП равен 4,883мВ, если на шунте будет падать 0.33В при 1А, можно иметь 330/4.883=67 отсчетов или точность до 1А/67=15мА. Если такая точность устраивает, то ставите шунт в исток транзистора, от него на АЦП диод 1n5819, катодом к ножке контроллера, параллельно диоду 43К резистор, от входа АЦП на землю конденсатор 0.1 мкф. Последовательно со светодиодом дроссель, при частоте ШИМ 10кГц где-то 50-100 мкГн и чтобы при 1А не насыщался, от стока транзистора на +12В , катодом к +питания ставите 1n5822. В таком виде должно работать.

Аппаратная фильтрация это например сделать 100 выборок и вычеслить среднее значение?

Усреднение выборок это как раз программная фильтрация.

[kamil_yaminov]

Делал источник питания. На АЦП наводилось при открывании транзисторов, что сильно мешало. Причем всякие фильтры никак делу не помогали. Поэтому сделал так, что измерение АЦПпроводится спустя 0.5 мксек после коммутации ключей. Все симптомы как рукой сняло.

[777777]

Вот схема.

Складывается впечатление, что 90% "разработчиков" не знают что такое светодиод и не понимают что означает выражение "диоды питаются током". Типичная вольтамперная характеристика диода выглядит примерно так:

Ну-ка, определи по ней, какой ток пойдет если к нему приложить напряжение 12 В?
А в такой схеме (разумеется, если ее исправить чтобы она стала работоспособной) вообще непонятно - зачем тебе измерять ток? Ведь он и так заранее известен и изменяться не может!

[Tanya]

Складывается впечатление, что 90% "разработчиков" не знают что такое светодиод и не понимают что означает выражение "диоды питаются током".

За счет этого и живут производители светодиодов. Может, их агенты уже проникли в Вузы?

[Dog Pawlowa]

... вообще непонятно - зачем тебе измерять ток? Ведь он и так заранее известен и изменяться не может!

Ограничения по превышению максимального импульсного тока известны и понятны и автор должен их выполнять, конечно же. [CENSORED]

В то же время ... Можно,например, подавать на диоды пульсирующее напряжение без сглаживания и стабилизации, а на ШИМ возложить функцию стабилизации яркости свечения. Это делается не фильтрацией, а наоборот, использованием достаточно быстрого АЦП и цифровым интегрированием тока внутри каждой активной фазы ШИМ.
Это не я придумал, есть рабочие проекты, произведенные в количестве десятков тысяч.

Да, забыл, это же раздел AVR. Но AVR - аццтой и для такого алгоритма не тянет. Разве что один канал может быть если частота ШИМ не очень велика...

Сообщение отредактировал IgorKossak - Apr 22 2009, 19:59

Причина редактирования: Переход на личности.

[777777]

... вообще непонятно - зачем тебе измерять ток? Ведь он и так заранее известен и изменяться не может!

Ограничения по превышению максимального импульсного тока известны и понятны и автор должен их выполнять, конечно же.

Как он их выполнит? Как только на светодиод будет подано напряжение, через него мгновенно (никаких индуктивностей там не предусмотрено) пойдет максимальный ток. Посчитать его элементарно: падение на светодиоде 3,5 В, следовательно на резисторе 12 - 3,5 = 8,5В. Следовательно ток 8,5 / 0.33 = 25,5 Ампер. Если при таком токе падение на диоде увеличится до 4 В, то ток уменьшится лишь до 24 А.
[CENSORED]

Сообщение отредактировал IgorKossak - Apr 22 2009, 19:59

Причина редактирования: Переход на личности.

[Dog Pawlowa]

Как только на светодиод будет подано напряжение, через него мгновенно (никаких индуктивностей там не предусмотрено) пойдет максимальный ток.

Ну, я схему так внимательно не смотрел

Между прочим, у нас проанализировали статистику отказов светодиодов. Оказалось, что одни и те же диоды после технологической тренировки с схеме с бОльшими импульсными токами отказывают и заменяются реже.

Парадокс, который легко объясним - светодиоды деградируют так же, обычно увеличивается сопротивление подключения к кристаллу, но в схеме с "лишним" напряжением это не критично.

Но 20 ампер - это перебор

[Bogila Anton]

Спасибо всем за участие. Я не спец, и конечно не все знаю вот и спрашиваю советов опытных людей, ну а хаеть то всегда самое простое.
По теме. Возможно пересмотрю подход и схему, но не все правильно поняли что мне надо, еще раз:
Аккум в процессе езды не заряжается, только разряд. По мере разряда напряжение на аккуме падает, падает ток на светодиоде и яркость соответственно будет падать, я хочу вычеслять ток и корректировать ШИМ чтоб по мере разрядки поддерживать постоянныю яркость. Разряд аккума буду определять иключительно по его напряжению. Вот мануал по светодиоду кому интерессно.
Ламерское конечно описание но всеже я подумал так: буру 12В цепляю светодиод по схеме подключаю тестер подбераю ШИМ чтоб тестер показывал 0,7А мне казалось так будет работать. В мануале сказано DС Pulse Current (1kHz, 10% duty cycle) max 1.8A.
Раз с токами все так страшно буду подавать 4В макс на светодиод.

Сообщение отредактировал Bogila Anton - Apr 22 2009, 07:03

Прикрепленные файлы

 XLamp7090XR_E.pdf ( 830.56 килобайт ) Кол-во скачиваний: 56

 

[Dog Pawlowa]

ну а хаеть то всегда самое простое.

Самое простое - пройти мимо подобной фигни.

Ламерское конечно описание но всеже я подумал так: буру 12В цепляю светодиод по схеме подключаю тестер подбераю ШИМ чтоб тестер показывал 0,7А мне казалось так будет работать. В мануале сказано DС Pulse Current (1kHz, 10% duty cycle) max 1.8A.

Будет, но не долго. Кстати, А про требования к теплоотводу читали? Отдельный большой вопрос.

Вообще могу взять около 7-8 В максимальное напряжение...

Как?

Ващет для этих целей собирают импульный стабилизатор тока. Есть специально разработанные микросхемы для этих целей, можно использовать обычный DC-DC с обратной связью по току.
Успехов.

Вот тут на фотке подсветка церкви на Cree.

[Bogila Anton]

Кстати, А про требования к теплоотводу читали?

Да по этому поводу я вкурсе, уже парочку спалил
Красивая подсветка, красота.

[777777]

Но 20 ампер - это перебор

Разумеется перебор, он сгорит гораздо раньше.

Кстати, А про требования к теплоотводу читали?

Да по этому поводу я вкурсе, уже парочку спалил

Ты их спалил не от отсутствия теплоотвода, а от того, что питаешь их напряжением, а не током. Понимаешь разницу?

Ващет для этих целей собирают импульный стабилизатор тока. Есть специально разработанные микросхемы для этих целей

Да, есть специальные драйверы светтодиодов, но по-моему это не микросхемы, а обычные схемы - как минимум, без дросселя там не обойтись. Это для индикаторных светодиодов можно поставить гасящий резистор, для мощных это было бы слишком расточительно. Кстати, нет ли у кого типовых схем таких драйверов?

[Maik-vs]

По теме. Возможно пересмотрю подход и схему, но не все правильно поняли что мне надо, еще раз:
Аккум в процессе езды не заряжается, только разряд. По мере разряда напряжение на аккуме падает, падает ток на светодиоде и яркость соответственно будет падать, я хочу вычеслять ток и корректировать ШИМ чтоб по мере разрядки поддерживать постоянныю яркость. Разряд аккума буду определять иключительно по его напряжению.

Вот, это уже техзадание. Нужен стабилизатор яркости светодиода.
Если по-простому, ток в светодиоде равен напряжению питания минус падение напряжения на нём же (оно стабильно для одинакового тока, какое - уточнить по даташиту) поделённое на сопротивление гасящего резистора. При повышении напряжения питания Вы хотите стабилизировать яркость путём ШИМизации. Это допустимо, если ток через светодиод не превысит максимально допустимого при рассчитанном для минимального напряжения гасящем резисторе. Тогда Вам надо поддерживать заданное напряжение на гасящем резисторе, отфильтрованное конденсатором. Ток через светодиод будет импульсным, зависимым от напряжения питания. Гасящий резистор будет греться и дурно рассеивать мощность.
Если посложнее. Чтобы уменьшить потери, гасящий резистор уменьшаем до минимума, достаточного для работы компаратора, который есть в контроллере, и последовательно со светодиодом ставим индуктивность. Вторую ногу компаратора подключаем к делителю напряжения питания плюс нога контроллера. На ногу контроллера подаём высокий уровень, включаем ток через светодиод. Он растёт до срабатывания компаратора. По прерыванию компаратора выключаем ногу контроллера и ток в светодиоде (наверное, нога контроллера и управляет током в светодиоде). Ток начинает убывать до срабатывания компаратора на новом уровне. Здесь ток через светодиод болтается около заданного значения, зависимого от уровней компаратора.
Чтобы не мучиться с контроллером, идём в Гугл и спрашиваем "LED DRIVER". Он выдаёт примерно 16 500 000 ссылок за 0,28 секунд. По первой же ссылке на national semiconductor открывается автоматический генератор схемы, только надо зарегистрироваться. А если нажать на "картинки", то добрый Гугл найдёт примерно 6 340 000 картинок, добрая четверть из которых - схемы. Их следует поразглядывать.
Успехов.

[Dog Pawlowa]

Да, есть специальные драйверы светтодиодов, но по-моему это не микросхемы, а обычные схемы - как минимум, без дросселя там не обойтись. Это для индикаторных светодиодов можно поставить гасящий резистор, для мощных это было бы слишком расточительно. Кстати, нет ли у кого типовых схем таких драйверов?

Я имел ввиду LM3404. Ток один ампер, разумеется, дроссель присутствует снаружи.
Это чтобы не рыться в гугле среди миллионов ссылок

[Bogila Anton]

Это все конечно хорошо вот только цены на эти спец-микрухи кусаются. Да, наверное нефиг изобретать велосипед - стабилизацию тока/напряжения буду делать на понижающих ШИМ контроллерах которые под это и заточены а яркостью управлять ШИМ-ом уже после ШИМ контроллера. Всем спасибо за советы.

Сообщение отредактировал Bogila Anton - Apr 22 2009, 11:02

[Tanya]

Это все конечно хорошо вот только цены на эти спец-микрухи кусаются. Да, наверное нефиг изобретать велосипед - стабилизацию тока/напряжения буду делать на понижающих ШИМ контроллерах которые под это и заточены а яркостью управлять ШИМ-ом уже после ШИМ контроллера. Всем спасибо за советы.

Все равно, надо ток контролировать. К ШИМу дроссель нужно... по правилам.

[ZVE]

Это все конечно хорошо вот только цены на эти спец-микрухи кусаются. Да, наверное нефиг изобретать велосипед - стабилизацию тока/напряжения буду делать на понижающих ШИМ контроллерах которые под это и заточены а яркостью управлять ШИМ-ом уже после ШИМ контроллера. Всем спасибо за советы.

Пример такого подхода можно посмотреть тут http://www.pitaemled.biz/datasheet/ZXSC300_new.pdf (не сочтите за рекламу просто первое что пришло в голову)
По поводу цены, то по сравнению с стоимостью самого светодиода, цена драйвера не так уж и высока.

Но все же если решите "изобрести велосипед", то можно попробовать сделать импульсный стабилизатор сразу на МК, подобного не делал, но но у Атмела в ApplicationNote AVR450 есть схема зарядки с импульсным преобразователем с стабилизацией тока, и от туда можно почеркнуть многое.

[Maik-vs]

Это все конечно хорошо вот только цены на эти спец-микрухи кусаются. Да, наверное нефиг изобретать велосипед - стабилизацию тока/напряжения буду делать на понижающих ШИМ контроллерах которые под это и заточены а яркостью управлять ШИМ-ом уже после ШИМ контроллера. Всем спасибо за советы.

Упс! Вы собрались делать "стабилизацию тока/напряжения на понижающих ШИМ контроллерах". Может менять уставку того самого тока (при чём тут напряжение? как можно стабилизировать и напряжение и ток на двухполюснике?), которого Вы будете стабилизировать? Если хочется повозиться с контроллерами, то посмотрите на рис.2 из статьи ZVE (очень хорошая статья, ZVE, не скромничайте). Чего нет в контроллере? Опорное напряжение есть, генератор какой хошь есть, компаратор есть. Драйвер - если не хватает 20 ма с одной ноги, можно их соединить две. Конечно, внимательно последить за временами/задержками - тут контроллер этим штукам типа ZXSC300 проигрывает.

[Bogila Anton]

ApplicationNote AVR450 есть схема зарядки с импульсным преобразователем с стабилизацией тока, и от туда можно почеркнуть многое.

Спасибо за наводу, уже подчеркиваю и буду пробовать, без боя не сдамся )))

[muravei]

Почитайте http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=55514 , там есть некоторые ссылки и раздел "Силовая электроника" про питание светодиодов.