mylms.cz

... web o elektronice


Umělá elektronická zátěž

Hned z kraje říkám, že toto nemá sloužit jako profesionální zátěž. Vlastně ani jako neprofesionální zátěž. Myslím, že je to poznat už na jaksi „pouťovém“ provedení – je to taková „dizajnovka“… Jenom jsem prostě měl tranzistor a chladič. K tomu jsem přidal Arduino, malý OLED displej, ovládání a vznikla jednoduchá elektronická zátěž, která snad časem bude upgradována jak hardwarově, tak softwarově. Principiálně by to však mohlo jít v pohodě použít.

 

elektronicka-zatez-1-1





cbbegin2-1-300x180

CENA BASTLÍŘŮ 2018

Od 17. 9. 2018 do 1. 11. 2018 probíhá nominování do druhého ročníku Cenu bastlířů.
Pokud jste na této stránce našli něco zajímavého, nebo užitečného, budu rád pokud nominujete a dále budete hlasovat pro tento web. I samotná nominace by pro mě byla super věc a impuls k dalšímu tvoření těchto stránek...

Nominovat tento web můžete ZDE (do 1. 11. 2018)

Hlasovat pro tento web můžete ZDE (od 1. 11. 2018)


Pokud by se mělo jednat o nějaké větší rozšiřování, tak bych to předělal do nějaké krabice s externě napájeným ventilátorem atd… Toto tedy berte jako absolutně slepou vývojovou větev :)

Základem celé zátěže je MOSFET STE180NE10 opatřený chladičem s heat pipe ze starého počítače. Ventilátor na chladiči je víceméně pro parádu. Je napájen přes DC-DC měnič přímo z testovaného zdroje. Kvůli DC-DC měniči je možné testovat zdroje do cca 26 V (tedy dva olověné akumulátory sériově).

 

elektronicka-zatez-1-2

Uchycení tranzistoru

 

elektronicka-zatez-1-3

Tranzistor na chladiči s Cu přívody z pravé strany a s řízením z levé strany

 

Řízení obstarává originální Arduino Micro s OLED displejem 128×32 pix (chtěl jsem si vyzkoušet ovládání tohoto typu displeje). Ovládání se provádí pomocí rotačního enkodéru s tlačítkem (taky jsem si chtěl ověřit funkci a odchytání zákmitů). No a s „plošňákem“ jsem si dal záležet. Jedná se o měděné, pocínované dráty. To jsem si dal. Kravina prvního kalibru… Arduino a tedy i buzení tranzistoru je napájeno z 9V baterie, tedy nezávisle na vstupním napětí. Lze tedy zatěžovat i zdroje s nízkým napětím, řekněme pod 5 V.

V první verzi (a zřejmě i poslední) není osazena žádná proudová zpětná vazba. Arduino pouze měří napětí na vstupu zátěže pomocí analogového vstupu. Pro převod na 0 až 5 V je použit jednoduchý odporový dělič 1:6. Případné přepětí je omezeno zenerovou diodou. Měří to celkem obstojně i bez nějaké vícenásobné linearizace. Zobrazovaná hodnota je kvůli omezení přeskakování hodnoty vždy zprůměrovaných deset náměrů za sebou. Měří se a reguluje v hlavní smyčce programu (bez žádného zpoždění).

Jako výstup je použit „analogový“ výstup. Tranzistor je tedy buzen PWM signálem filtrovaným RC obvodem (R1, C1). Místo běžného rozlišení 256 úrovní jsem malým trikem zvýšil počet úrovní na 1024. Postup si můžete přečíst na stránce Kusy kódu k Arduinu. Osobně se mi více líbí procesory STM32, kde je běžný rozsah analogového výstupu 65536 úrovní. Protože je tranzistor do cca 2,5 V plně uzavřen, je na Gate tranzistoru pomocí operačního zesilovače TL071 vytvořen offset cca 2,5 V (na schématu níže je 5 V). Takže je možné lépe využít výstup z Arduina který je 0–5 V. Napěťový rozsah na Gate je pak cca 2,5 až 7,5 V.

 

elektronicka-zatez-1-6

Schéma výstupního obvodu buzení tranzistoru. OZ vytváří offset nastavený zenerovou diodou

 

 

elektronicka-zatez-1-4

Zapojení zátěže. Uprostřed je OZ pro vytvoření offsetu na Gate tranzistoru

 

Ovládání je jednoduché a nedotažené do konce. Po zapnutí se zvolí, který typ ovládání se použije. K dispozici je zatím pouze výstup „direct“, který jednoduše ovládá přímo napětí na Gate tranzistoru, bez zpětné vazby. Jenom se v procentech nastaví úroveň buzení PWM signálu. V tomto módu se zátěž chová jako zátěž s konstantním proudem. Jednou za čas je nutné výstup doseřídit, kvůli zahřívání tranzistoru. Navíc je ovládání nelineární – část rozsahu je bez odezvy a ke konci proud strmě stoupá. 

Po zapnutí se zobrazí menu, kde si lze vybrat funkci. Krátkým stisknutím lze vybrat funkci a točením nastavovat parametr/y. Krátkým stisknutím se aktivuje tranzistor. Zátěž si lze tedy nejdříve nastavit a poté pouhým stisknutím otevřít tranzistor. Při aktivovaném tranzistoru bliká indikační LEDka. Dalším krátkým stisknutím se buzení tranzistoru vypne. Dluhým stiskem lze přejít zpět do menu.

 

elektronicka-zatez-1-5

Ovládání je provedeno enkodérem s tlačítkem

 

Další volby měly být „konstantní napětí“, kde se buzení tranzistoru nastavuje tak, aby bylo na vstupních svorkách konstantní napětí. Dále „konstantní proud“, kde by se pomocí proudové sondy (buď bočník, nebo hallova sonda) udržoval konstantní proud tranzistorem. Další volby jako je měření baterií apod. by šly doprogramovat.

Jak jsem již psal výše, tato konstrukce nepočítala s nějakým reálnějším použitím. Není však problém dlouhodobě testovat třeba 12V akumulátor při proudu přes 10 A. Špičkově lze tranzistorem protlačit i dost přes 100 A. Ale to už je problém s přívodními kabely a hlavně chlazením. Tento větráček opravdu nedokáže odvést ztrátový výkon.

 

elektronicka-zatez-1-7

Režim konstantního buzení tranzistoru. Procenta udávají úroveň vybuzení, U je vstupní napětí a I by měl být proud zátěží. Ten však není reálný (měření proudu není osazeno).

 

No, na další laborování je to rozumný výchozí bod. HW se zdá že funguje, samozřejmě, že by bylo dobré udělat stabilnější zesilovač a celkově si s tím vyhrát.



Napsal Petan před pěti dny v kategorii Elektronika. Připojeno 0 komentářů.
Přečteno 68x.

Na programy zde poskytované není žádná záruka na funkčnost. Jednotlivé články, stejně jako celý obsah stránek není návodem a slouží pouze k studijním účelům. Zapojení výše mají pouze informativní charakter! Vždy se řiďte originálním návodem k použití! Na elektrickém (vyhrazeném) zařízení smí pracovat pouze osoba s příslušnou kvalifikací dle vyhlášky 50/78 Sb! Vše tedy děláte na vlastní nebezpečí! Autor stránek nebere žádnou zodpovědnost za případné újmy na zdraví, životě, majetku a jiné!

I když jsou články psány s co největší pečlivostí, mohou obsahovat chyby. Vše tedy bez záruky!

Jakékoliv části webu je zakázáno bez svolení autora a uvedení zdroje publikovat! Některé části článků mohou obsahovat texty, případně obrázky ze stránek Wikipedia a Wikimedia Commons. Tyto části jsou dostupné pod původní licencí Creative Commons.



Doposud nebyl připojen žádný komentář. Buďte první!

Připojte váš komentář!

Hvězdičkou jsou označena povinná pole.
E-mailovou adresu k příspěvku přidávat nemusíte. Autor stránek odpovídá vždy do komentáře, ne na přiložený e-mail!
Kvůli zachování kompletnosti komentáře budou vložené odkazy na obrázky vloženy do komentáře přímo jako obrázek. Původní soubor bude zkopírován na tuto stránku.