Версия для печати темы

Автор: Ga_ry Mar 1 2016, 18:57

В каком симуляторе можно быстро прикинуть сечение провода от БП к лайтбоксу?

Светодиодный кластер для рекламных подсветок, питание кластера 12 В, количество в лайтбоксе от 500 до 2000 шт, сам лайтбокс на высокой мачте 15-20 метров, блоки питания у основания, мощность до 350 Вт.

Кластер состоит из 2 или 3 диодов и огр. резистора.

Сейчас выхожу из ситуации задавая в мультисиме в 100 раз меньше кластеров и в 100 раз меньшее сечение провода.
Но есть сомнения что мультисим правильно моделирует зависимость прямого напряжения светодиода от тока.

Посоветуйте подходящий симулятор, не могу найти.
Нужно быстро и наглядно, температурный коэффициент меди кабеля можно не учитывать.

Автор: TSerg Mar 1 2016, 19:09

1. Симуляторы используют модели конкретных диодов, а не "придумывают" за Вас их.
2. Карандаш, бумага, формулы из электротехники, калькулятор.

Автор: Ga_ry Mar 1 2016, 19:11

Карандаш и калькул. это хорошо.
Я хочу отдать это все монтажникам, чтобы они меня не дергали каждый раз. Объекты и исходные у них всегда разные.
А они далеки от всего этого.

Автор: aaarrr Mar 1 2016, 19:35

Сделайте им табличку в Excel.

Автор: Ga_ry Mar 1 2016, 19:37

Кстати... даже не подумал. Спасибо так и сделаю.

Автор: Ga_ry Mar 2 2016, 20:21

Как в экселе задать нелинейную характеристику светодиода?

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 11:16

В общем не нашел я как для любых кластеров выразить нелинейность светодиодов и чтобы она подходила для всех случаев и главное, непонятно какие конкретно светодиоды использует производитель при изготовлении конкретного кластера.

Посмотрите, пройдет ли такое упрощение для реализации универсального расчета как приведено на картинке?
Для такого расчета нужно ввести значение резистора (который видно через компаунд) и сделать еще два замера: ток при рабочем напряжении и напряжение отсечки, когда свечение прекращается.

Т.е. тут нелинейность заменена на линейность.

Автор: Herz Mar 8 2016, 13:26

Я не понимаю, зачем это? Что нужно "симулировать", чтобы рассчитать сечение провода по максимальному току?

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 13:43

Ну потому, что ко мне обращаются, значит это актуально.
А актуально потому, что на кабеле при большой мощности напряжение может снизится так, что яркость лайтбоксов не устраивает клиента и гонять вышку чтобы исправить - дорого а конструкция порой не позволяет разместить БП в непосредственной близости к лайтбоксу.
Все расчеты которые есть в нете по поводу подключения светодиодной нагрузки скромно игнорируют факт того, что кластер "тухнет" при определенном напряжении вообще. Т.е. перестает светиться или яркость его недостаточна.
И я нигде не нашел нормального расчета учитывающего падение напряжения на кабеле, как будто кластер - это резистор с постоянной мощностью, сколько на него не подавай, а это не так.

Да и у нас на фирме до меня были косяки в плане "нетосечениевыбраличтоделать???".

А еще часто-густо все монтируется на объекте, т.е. взяли изделие, взяли провод и на месте все подвесили и смонтировали.
А что смонтировали и как оно работает днем не видно - это потом звонит клиент когда он вечером увидит результат во всей красе, как говорится.

Вот поэтому...

Автор: Abell Mar 8 2016, 13:55

Удельное сопротивление материала провода умножить на длину и разделить на сечение - будет сопротивление провода.
Сопротивление провода умножить на ток - будет падение напряжения на проводе.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 14:09

Вот вот...
А какой ток будет в цепи если нагрузка нелинейная?

Вот ради интереса график мощности (верхний) и падения напряжения (нижний) от мультисима, для кластера из двух светодиодов.
По X отложено сопротивление жил (значения X делить на 100).

Автор: Plain Mar 8 2016, 14:13

350 Вт ±0% / 12 В ±0% = 29,2 А

На кабеле 1 мм² при таком токе потеряется:

29,2 А · 0,02 Ом · 2 · 20 м = 23,4 В

Соответственно, для 15-вольтового БП потребуется кабель с сечением проводов:

23,4 В / (15 В – 12 В) = 7,8 мм²

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 14:30

Если честно я не понял этой математики, поясните.
Да, БП питания все покупаются на 12 В.

Автор: Onkel Mar 8 2016, 14:58

тут математики - 4 действия.
У светодиода (и у кластера) есть два рабочих параметра - ток и напряжение. Вы считаете общий ток всех светодиодов, считаете какое падение напряжения допустимо на кабеле (это 12 В- рабочее напряжение кластера) , и по известной длине кабеля выбираете сечение кабеля.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 15:10

Все правильно.
Необходимо на самом деле вот что, еще раз подчеркну.
На входе:
1. БП 12В
2. Кластерная нагрузка NN Ватт. (при 12 В)
3. Допустимое падение напряжения питания кластера 10-15 %.
4. Расстояние в метрах от БП до нагрузки.

Найти минимальное сечение меди при котором не нарушается 3-е условие.

ps
Ток кластера (и его потребляемая мощность) нелинейно меняется при изменении напряжения питания.

Автор: Plain Mar 8 2016, 15:10

Если Вы про ±0%, то это Вам напоминание про требование производителя кластеров — он их рассчитал и продаёт сугубо под питание 12 В ±0% и никакое другое.


А почему не на 5 В? Некоторые ведь и за грибами с чемоданом ходят. О том и речь, чтобы "в консерватории что-то поменять" — 30 А гонять по 20-метровому кабелю и ещё на что-то там жаловаться.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 15:22

Это да, но это тогда к дирижеру этого всего.

Автор: Plain Mar 8 2016, 15:30

Как вариант данного парадокса — под данной учётной записью на форум ходят два человека.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 15:35

Не утрируйте.
Как говорит мой директор - я Вас услышал.

Автор: Herz Mar 8 2016, 16:12

Да кого это должно интересовать? Вы сечение провода должны выбирать из условия максимального тока. То есть, случая, когда ВСЕ светодиоды должны гореть. При этом входное напряжение у Вас фиксировано и известно. Что тут считать?! Пусть мощность меняется как угодно нелинейно, но главное - обеспечить худший случай, а упадёт меньше при уменьшении количества включенных светодиодов - так и хорошо.
Или я чего-то не понимаю?

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 16:42

Задача найти минимальное сечение меди при допустимом падении напряжения.

Автор: Onkel Mar 8 2016, 17:21

вам уже 5 раз вашу задачу решили. Вам остается подставить цифирки и составить таблицу. Хотите- я составлю, напишите в подфоруме "предлагаю работу" - я вам таблицу сделаю под любое количество любых светодиодов в любых кластерах с любым током и любым рабочим напряжением, и любым материалом провода от сверхпроводника до алюминия, и при любом напряжении источника питания.. А могу и формулу дать, тогда вы и сами сможете составлять таблицы.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 18:00

5 раз... Вы шутите.
И кто будет потом ездить на ремонты?
Я правильно понимаю, Вы предлагаете мне посчитать исходя из этого?

Это теория которая к практике имеет лишь частичное отношение.
Другой вопрос. Тут есть рекламщики которые применяют питание больше 12 В при работе с кластерами на 12 В?
Мое мнение - регулировать напряжение сечением провода, применяя блоки питания с завышенным напряжением, сомнительная практика.

Я думаю тему можно на этом закрыть.

Автор: Onkel Mar 8 2016, 18:40

Да ну? Когда это закон Ома не имел полного отношения к практике?


Ничего сомнительного нет. В самих светильниках (или в кластерах) зачастую ставят балластные резисторы, а тут у вас балластным резистором будет проводка. Увеличиваем напряжение в соответсвии с формулой ΔV=R*j, R- сопротивление проводки, j- ток. Закон Ома рулит. Всегда.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 18:49

Хорошо, всегда, но только не с китайской "медью" в них. Оставим БП с напряжением большим 12 В в покое. Тем более непонятно что там будет с перегревом кабеля.

Вы сами пишете

Отлично.
Вот из последнего, запрос монтажника, дословно:
-Какие мне взять провода, у меня кластеров на 350 Вт, длина мачты 18 м, блок питания внизу (12 В).

Будем считать что длина провода также 18 м.
От себя добавлю падение напряжения не должно превышать 10%, т.е. 1,2 В.

Посчитайте минимальное сечение если не тяжело. Провод медный, доступные марки ШВВП 2 х 0,75, ШВВП 2 х 1.5, ШВВП 2 х 2.5 можно складывать впараллель.

ps
Блоков питания других кроме как на 12 В нет и в ближайшее время не будет.
А сроки сдачи объекта никто не отменял.

Автор: wim Mar 8 2016, 19:23

350 Вт/10,8 В = 32,4 А. 1,2 В/32,4 А = 37 мОм.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 19:32

Ответ неверный.

Автор: wim Mar 8 2016, 19:44

Это единственно верный ответ и никакого другого быть не может. Вы же сами сказали, что светодиоды неизвестно каких производителей, следовательно суммарный ток I распределяется между "кластерами" неизвестно как. Поэтому оставляем за скобками Ваши фантазии про нелинейность светодиодов и решаем задачу, которую можно решить - последовательное соединение резистора (провод) с резистором (нагрузка).

Автор: Herz Mar 8 2016, 19:44

Хорошо, в чём проблема? Напряжение на кластере после максимального падения = 12В-1.2В = 10.5В. Ток 350Вт/10.5В = 33.3А. Трудно посчитать сечение провода из меди, на котором при 33.3А и длине 18м упало бы 1.2В? Сейчас мне лень лезть в справочник, но это дело пары минут.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 19:52

Проблема в том что мощность кластеров уже не будет 350 Вт а какая будет мощность?
А кто его знает, производитель дает только для 12 В.
А вместе с мощностью и сечение можно будет выбрать меньше, возможно и блок питания взять меньше - а это все деньги.

Автор: Abell Mar 8 2016, 20:02

С целью радикального удешевления - вариант поднять сеть 220 вольт поближе к кластерам рассматривали?

Автор: Herz Mar 8 2016, 20:02

Не пойму, что значит "какая будет мощность"? Будет та, которую обеспечите. Если нужно 350Вт - нет проблем. Я же написал, что после падения на проводах останется 10.5В. При токе 33.3А требуемые 350Вт достанутся кластеру. Сопротивление провода 1.2В/33.3А= 36мОм. Погонное сопротивление 36/18=2мОм/метр. Что ещё вызывает вопрос?
А, кажется, понял. Так надо знать последовательное сопротивление, которое производитель ставит в кластеры. Тогда будут достоверные данные для расчёта. То есть, понятие о том, насколько упадёт мощность при питании 10.8В.
П.С. В предыдущем сообщении ошибся. Не 10.5В, а 10.8В.

Автор: Onkel Mar 8 2016, 20:07

а может и будет, если в светильниках стоят генераторы тока на нужный ток.
Ответ был дан верный, вы поставили условие - падение 10%, вам дали ответ - провод сопротивлением не более такой-то величины. Если вам нужно чтобы было четко 350 Вт и 12 В на ваших кластерах, дайте 12+1.2 =13,2 с тем проводом, сопротивление вам посчитали, и будет ровно 12 В и ровно 350 Вт.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 20:09

Там труба диаметром что-то около 0,5 м, кто пролезет?


Мощность останется та, которую заберет кластер при напряжении 10,5 В.


Нет там генераторов, вот типа такого http://electronix.ru/redirect.php?http://www.chel.ledcraft.ru/index_goods_1632500004.html, БП со стабилизированным напряжением залитый герметиком , т.е. без подстроек.

Автор: wim Mar 8 2016, 20:10

Проблема в том, что потерпевший не знает, какая мощность будет при напряжении меньше 12 В. Снять нагрузочную характеристику "кластера" он почему-то не хочет, слазить к "лайтбоксу" с мультиметром - тоже. Задача - рассчитать мощность неизвестно какой нагрузки.

Автор: Herz Mar 8 2016, 20:12

Ну, автор же написал, что поднять напряжение нет возможности.


Да, это проблема.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 20:23

Ну слава небесам, хоть один понял о чем речь! (целый день никто так и не прочитал, кому я писал... непонятно).
ps
Я не потерпевший, от уж мне...
Если Вы глянете на первый пост за сегодня (с рисунком), то нет нужды "лазить" с мультиметром. Можно посчитать все на земле.

Автор: Herz Mar 8 2016, 20:34

Так да, зная текущее сопротивление (сечение), определить снижение мощности по уменьшившемуся току.

Автор: wim Mar 8 2016, 20:44

Это первое, на что я поглядел. Можно посчитать, если известны номиналы резисторов и характеристики светодиодов. Но ведь они неизвестны?


При таких миллиомных сопротивлениях кабеля контакты и даже паяные соединения будут вносить погрешность. Поэтому, чтобы точно измерить мощность, таки нужно слазить на мачту и измерить напряжение прямо на клеммах "лайтбокса".

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 20:44

Что Вы скажете по поводу упрощения такого расчета с двумя предварительными замерами имеющегося кластера (формулы на рисунке) и легко ложатся в excel, что немаловажно.


Я им предложил со своей стороны для первого изделия отмерить провод, и проверить до монтажа на верхотуре. Но это вряд ли будет сделано.

Автор: Abell Mar 8 2016, 20:44

Извиняюсь, конечно, но зачем куда-то лезть в какую-то трубу? Ваши толстенные низковольтные кабели монтажники разве через гиперпространство тянут, или таки есть канал?

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 20:51

Это была шутка.
Речь может стоять об обслуживании/замене БП, к тому-же он должен по всем нормам находиться внизу в эл. шкафу.

Автор: Onkel Mar 8 2016, 21:03

Два замера маловато будет. Меряете ток при напряжении от 10 (например) до 12,5 В в 10 точках и вгоняете в экзел как таблицу, потом составляете на основе таблицы функцию кусочно- линейную, и считаете толщину проводов, задавая нужный вам параметр (например, мощность, или ток), в экзеле есть решатель, такую фигню он в миллисекунды посчитает. Но получите почти то же, что тут вам в уме посчитали.

Автор: Ga_ry Mar 8 2016, 21:12

Думаете что если подойти "линейно" и замерить напряжение отсечки (ток = 0) и вычислить коэффициент наклона прямой, для окончательного результата будет недостаточно точно?

Автор: Plain Mar 8 2016, 21:43

Итого, парадоксы продолжаются, а значит, всё-таки сильно смахивает, что два разных человека сидят под данной учётной записью.

Соответственно, совет первому — раз и навсегда отписаться от этой волынки кабелем 10 мм² на каждые 500 шт., а второму — БП на 15 В, ну или перекоммутацией кластеров на 48 В, т.е. по 4 последовательно.

Автор: Onkel Mar 8 2016, 21:44

там нет линейности. ток определяется последовательным сопротивлением (в светодиодных светильниках они практически всегда есть) и сдвинутой на напряжение pn (на сумму напряжений в общем случае- если три по 3.3 В, то сдвиг 9.9 В...) перехода экспонентой светодиода. А поскольку светодиоды могут быть и разными ( с разными напряжениями), то теоретически рассчитать такую кашу себе дороже. Но результат будет больше похож на экспоненту, чем на кривую из двух лучей. И сама экспонента будет ползать от температуры , десятки мВ/К. А что, много разнотипных светильников? Я детей в кружке "Юный техник" дрессирую, они вах делают за один проход (10 мс) из 255 точек, с помощью одного осциллографа.

Автор: Herz Mar 9 2016, 08:52

Да нет в этом никакого практического смысла. Человеку ведь не нужно точное значение мощности само по себе. Тем более, в разную погоду оно может быть разным. Я уверен, что снижение мощности за счёт понижения питания с 12 до 10.8В не позволит существенно снизить сечение подводящих проводов. Так что брать нужно всё равно стандартное, с запасом, то есть исходя именно из 350Вт в конкретном случае.

Автор: wim Mar 9 2016, 10:14

А я понял так, что нужно. Потому что получить требуемое сопротивление на одном кабеле невозможно - их нужно параллелить. А три или четыре кабеля для него уже существенная разница.

Автор: Herz Mar 9 2016, 19:58

Получится Мюнхгаузен, вытаскивающий себя за волосы из болота. Экономия сечения приведёт к повышению падения на проводах. Повышение падения на проводах - к уменьшению питания кластера и снижению потребляемого им тока. Что, в свою очередь, приведёт к уменьшению падения на проводах и дальнейшему снижению сечения. И так до тех пор, пока при заданном падении в 1.2В кластер уже светить не будет.

Автор: Ga_ry Mar 9 2016, 20:09

Как раз при 10,8 В он еще будет светится. Двух-диодный кластер белых светодиодов перестает светится в районе 6 В.

Автор: Herz Mar 9 2016, 20:53

Так Вы же писали, что могут быть и трёхдиодные...

Автор: Ga_ry Mar 9 2016, 21:00

Есть трех-диодные красные, желтые, белые, зеленые, синие мощностью до 0,9 Вт, есть двух-диодные белые обычно по 2 цепи в одном корпусе т.е. 4 белых светодиода сумм. мощность 0,48 Вт.
Красные/желтые со своим прямым напряжением которое поменьше чем у зеленых, белых, синих.

Еще есть т.н. пиксели - один белый светодиод с печатной платой внутри в силиконовой оболочке, там один резистор на плате и питание 5 В 20 мА. Диаметр 8-10 мм.

У всех схема простая последовательно соединенные светодиоды с ограничительным резистором.

RGB фирма не осилила, ввиду их относительной дороговизны, клиенты шарахаются и соглашаются на монохром в оформлении.

Автор: Onkel Mar 9 2016, 21:18

насколько я понял, тс хочет составить таблицу- на таком проводе такой длины будет столько ватт, но считать (как бы делал я ) карандашом на бумаге не хочет и решил "поднаукообазить", хотя результат будет тот же.


я себе на новый год дом лентой и пикселами RGB управляемыми ws2811 украшал, рекламщики знакомые доставали, но были посланы в Китай или на после Нового года.

Автор: Ga_ry Mar 9 2016, 21:31

Нет.
Я им сделаю таблицу куда можно будет вбить параметры кластера, их сумм. мощность при рекомендуемом напряжении 12 В, количество, допустимое падение, сечение и будут отрисовываться графики реальной мощности, падения напряжения на кабеле и таблица для какой длины провода это сечение подойдет.

Перебором имеющихся сечений можно будет быстро определиться с цифрами.

Вот думаю может еще разогрев провода всунуть?
И поправки на этот разогрев...


Да, я видел Ваше видео, Вы специально их драконили?

Автор: Onkel Mar 10 2016, 08:14

Да, я вас понимаю, монтажнику лучше сказать "делай так таким кабелем..", но я бы предпочел все-таки карандашиком.
Нет, не драконил, ни пикселы, ни рекламщиков. Оно ведь как - согласие есть продукт при полном непротивлении сторон, если бы цену дали, я бы им эти гирлянды вместе с домом отдал бы.

Автор: TSerg Mar 11 2016, 16:44

50 постов и толку ноль.
А еще говорят резистор с конденсатором посчитать не могут студенты.
В данном случае два последовательных резистора чел посчитать не в состоянии.

"Наука начинается там, где начинают измерять" (С) известно чей.
Можно добавить, что инженер начинается там, когда начинает измерять.

P.S.
Раз изготовитель уже включил резистор в сборку, значит характеристика уже приближена к линейной.
Поэтому надо сделать измерение напряжения при котором ток не превышает скажет +/-10% или 0..-10%.
Соответственно и рассчитать сечение.

Температурные эффекты надо учитывать не только кабеля, а еще светодиодного модуля, а также взаимовлияние кабелей по нагреву.

Автор: Ga_ry Mar 11 2016, 19:17

Почему ноль... дело идет, не спеша.
Демо ниже по ссылке.
http://electronix.ru/redirect.php?http://img-host.org.ua/images/test.gif

Автор: Onkel Mar 12 2016, 08:28

кабеля вряд ли (ткс меди 10^^-5), а вот светодиды - да, там сдвиг ширины запрещенной зоны по 10-20 мВ/К для каждого, если три последовательно - сдвиги суммируются.

Автор: Abell Mar 12 2016, 09:06

Обязательно. Еще внутреннее сопротивление источника питания надо добавить, и потери на соединениях.

Автор: Ga_ry Mar 12 2016, 14:03

Тут на форуме вчера увидел ссылку на журнал «Новости Электроники», в номере №6 за прошлый год есть обзоры БП.
То если бы конечно производитель сделал автоподстройку напряжения в блоках не только на 5-10 кВт а и 200-300 Вт то было бы намного проще.

Автор: Onkel Mar 12 2016, 19:31

у LT есть чипы с автоматической компенсаций потерь на проводах