Sterowani 0-10 VDC + regulator U2008B

[e-lektryk]

Zgodnie z obietnicą zamieszczam zdjęcia mojej płytki jako załączniki. Nie wiem czy coś z tego da radę wywnioskować ale zawsze lepsze takie zdjęcia niż żadne. Nie wiem czy uda mi sie dziś zamieścić jakieś wyniki badań ale w poniedziałek na pewno powinno już coś być.
Problemy są dwa dlatego odzielnie dla każdego z nich będę sprawdzał następujące opcje: 1) Podniesienie progu minimalnego napięcia.
- Sprawdzenie diody oraz rezystora 2W
- Sprawdzenie potencjometru montażowego na pinie 6. Zamiana potencjomeru na rezystor o wartości ustalonej.

Sprawdź też kondensator, albo wymień na nowy profilaktycznie.

2) Migotanie oświetlenia na obciążeniu przy obniżaniu napięcia wyjściowego
- Sprawdzenie rezystora na ścieżce sterującej bramką tyrystora
- Zamiana kondensatora odpowiadającego za czas trwania impulsów wyzwalających na nodze 2 z 3,3nF na 10nF Planuje też pomiar w czasie napięcia (-V) - możliwa niestabilność diody i rezystora na tej gałęzi.

Mitogenie związane jest z częstotliwością podobnie jak w standardowym PWM na prąd DC. Wychodzi z tego, że częstotliwość musi spadać poniżej 25-30 Hz.

Mam jeszcze pytanie bo nie do końca rozumiem kwestie napięcia (-V). Jest to napięcie ograniczone i dostosowane do wymogów U2008B przez rezystor 22k 2W i diodę, czy tak? Ile powinno ono wynosić? Jak ma się ono do wewnętrznego napięcia pochodzącego z bloku zasilania scalaka 14,5-16,5V? I najważniejsze - Jakie napięcie podawane jest na dzielnik? Skąd ono pochodzi? Ze schematu wynika, że jest to właśnie (-V) i jest ono w zasadzie równe napięciu między 4 i 5 nogą, czyli powinno być 14,5-16,5V. Wyprowadź mnie z błędu jeśli możesz albo potwierdź moje rozumowanie Dzięki.

Dzisiaj już ciężko mi się myśli, ale tak by wychodziło z tym, że rezystor i dioda nie zmieniają napięcia, więc powinno do kondensatora dochodzić ponad 100V. Rezystor ogranicza prąd, na diodzie i rezystorze są jakieś spadki, ale mało prawdopodobne, żeby było to 14.5 do 16.5V, chyba, że się mylę, z resztą kondensator jest na 25V to nie może być więcej czyli będzie tak jak napisałeś. Kiedyś robiłem podobne pomiary ale wychodziło grubo ponad 100V, a kondensator na 50V dawał radę. R był 100k, a dioda 1N4001. Mogło to mieć wpływ że namieszałem z zakresem pomiarowym albo miernik, którego użyłem miał wpływ na odczyt (częstotliwość).

Obejrzałem tą płytkę i powiem Ci szczerze, że jeżeli układ ma nawet uszkodzony jakiś element to będzie Ci go ciężko znaleźć. Mogłeś to zrobić lepiej, wtedy nie było by problemu, a tak to trzeba będzie szukać prawie że po omacku, a tak zmontowanego układu bym nie sprawdzał gdy jest włączony do sieci co znacznie utrudni sprawę.

Problemem może być sposób wykonania, a nie uszkodzony element, ale należało by to wszystko sprawdzić. Dla czego te elementy są tak koślawo wlutowane?

Co tam robi ten dławik?

[PJimi]

Wiem, że płytka wygląda miernie, ale wyszedłem z założenia, że raz dwa zlutuje, sprawdze prototyp i wszystko potem jeszcze raz zmontuje na profesjonalnie wykonanej płytce. Niestety prototyp nie działa tak jak powinien i pojawiły sie nieprzewidziane trudności. Wykonam te czynności, o których pisałem i wstawie dziaś na forum wyniki. Jesli nic to nie da - zmontuje układ jeszcze raz - może faktycznie tak jak mówisz problem leży w staranności wykonania. Dławik razem z rezystorem ceramicznym tworzy filtr (gasik) - umożliwia sterowanie obciążeniami o charakterze bardziej indukcyjnym.

[matrix]

wyszedłem z założenia, że raz dwa zlutuje, sprawdze prototyp i wszystko potem jeszcze raz zmontuje na profesjonalnie wykonanej płytce. Niestety prototyp nie działa tak jak powinien i pojawiły sie nieprzewidziane trudności

No właśnie może dlatego że to prototyp na szybko?

Ja po wielu takich prototypach doszedłem do wniosku że w elektronice nie należy się spieszyć i nie ma co robić prototypów. Najpierw przemyśleć wszystko kilka razy, wziąć wszystkie za i przeciw, pomyśleć jeszcze raz, dobrze wykonać docelową płytkę i wszystko ładnie polutować.

Po takich zabiegach u mnie większość płytek działa od pierwszego "kopa" a procent płytek lądujących w koszu jest dosłownie znikomy.

Spiesząc się popełniamy błędy które w przypadku elektroniki są zupełnie niepotrzebne.

[PJimi]

Najważniejsza informacja: układ działa tak jak powinien. A teraz szczegóły:

Dopatrzyłem się, że pojemność C3 dołączona do nogi 2 scalaka odpowiada za czas trwania impulsu wyzwalającego triak. Generalnie im wieksza (z przedziału sugerowanego 1,5-10nF) tym lepiej. Zamieniłem więc swój kondensator 3,3nF (tak było w moim schemacie z EdW) na 10nF i dodatkowo rezystancję R8 (potencjometr montazowy ustalający min napięcie) ustawiłem doświadczalnie na 850k - odpowiada to min U=85V.
Przy pełnym obciążeniu 10A układ popracował około 40min, czyli tak długo po jakim czasie wczesniej dało się zaobserwować migotanie zarówek na obciażeniu i podniesienie progu minimalnego. Po tym czasie zjeżdzając potencjometrem głównym do minimum uzyskałem tak jak to powinno być 85V, przy których żarówki świeciły światłem jednostajnym (brak migotania).

Mam nadzieję, że teraz bedzie ok. Jutro chciałbym aby układ popracował troche dłużej - jakieś kilka godzin. Zobaczę jak się wtedy będzie zachowywal, a o wynikach poinformuję na forum Jak już bedzie pewność, że sam regulator pracuje prawidłowo - będzie można mysleć o wprowadzeniu sterowania 0-10VDC i 4-20mA zamiast manualnego przy pomocy potencjometru na dzielniku napięcia.

[e-lektryk]

Ten układ ma zasilać żarówkę czy silnik, bo w przypadku silnika 3.3nF nie powinien mieć żadnego wpływu? Z resztą takie działanie powinno być zauważalne od razu, a nie po godzinie czy 40 minutach, więc jest to co najmniej dziwne. Jedyne opcje jakie przychodzą mi do głowy to zawyżona pojemność na granicy migotania żarówki, uszkodzony kondensator lub zimne luty. Kondensator w trakcie pracy nie rozgrzewa się tak, żeby mogło to mieć aż taki wpływ na jego pracę. Nie testowałem tego układu, ale na standardowym PWM z wypełnieniem i częstotliwością ustawionymi pod silnik żarówka miga i trzeba wymienić kondensator, żeby układ zaczął poprawnie pracować. Z resztą to też zależy od silnika, bo jedne pracują ładnie a inne nie w zależności od parametrów układu i silnika. Po prostu jedno musi zostać dopasowane do drugiego, a że silnika się nie zmodyfikuje pozostaje układ sterująco-zasilający.

[PJimi]

Układ ma być docelowo stosowany do regulacji silników indukcyjnych przy max obciążeniu 10A. Też mnie dziwi dlaczego dopiero po jakimś czasie żarówki zaczęły migotać. Faktycznie zmiana kondensatora mogła pomóc w pewnych wkestiach (migotanie) ale powinna być zauważalna odrazu a nie dopiero po pewnym czasie. W trakcie prób naprawy wymieniałem potencjometr na sztywny rezystor (bez efektu) i potem spowrotem na potencjometr co dopiero "naprawiło" układ (przy równoległym w czasie zamontowani 10nF). Może pomogło poprostu zwykłe przelutowanie - czyli pozbycie się ewentualnych zimnych lutów... (zresztą tak jak sugerowałeś).
Koniec końcem efekt jest taki, ze z tak dobranymi elementami układ działa. Nalezy tylko zwrócić uwagę na staranność montażu.
10nF być może i nie będzie potrzebne, ale nie zaszkodzi Impulsy wyzwalające triak będa wtedy dłuższe.

Co masz na mysli pisząc "Jedyne opcje jakie przychodzą mi do głowy to zawyżona pojemność na granicy migotania żarówki". Co to za zjawisko?

[e-lektryk]

Jeżeli winny był kondensator, a nie potencjometr ani którykolwiek z elementów lub jakość montażu elementów. To wychodziło by na to, że kondensator ma pojemność mniejszą niż te 3.3nF o ile dobrze pamiętam wartość kondensatora i że ta wartość spada w trakcie pracy (np. po godzinie), co mogło by świadczyć o jakimś uszkodzeniu tego kondensatora, chociaż ja z czymś takim się nie spotkałem. Wiem na pewno, że kondensatory mają zmienną pojemność. Zależną od częstotliwości pracy układu i bywa, że nawet nowe elementy znamionowo mają wyższą pojemność niż rzeczywista (szczególnie dotyczy to elektrolitów).

[PJimi]

Niby dziwna i mało spotykana przyczyna - zmienna w czasie pojemnośc kondensatora. No ale nic innego mi na mysl nie przychodzi, skoro tak sugerujesz.
Mogło tak być - zwłaszcza, że pierwotnie kondensator był 3,3n a producent U2008B zaleca przedział 1,5-10nF. Tak więc kondensator zmniejszająć swoją pojemność mógł nawet wypaść z tego przedziału. Jest to jednak kondensator poliestrowy a ie elektrolit. Spadła szerokość impulsów i np. co drugi wyzwalał triak z tytułu takiego że niektóre wpadały na bramkę gdy triak przewodził jeszcze prąd i nie mógł zatem być wprowadzony w stan przewodzenia. Impuls szedł na marne i dopiero kolejny załączał triak. Dlatego mogło pojawić się migotanie, czyli przerwy w przewodzeniu zauważalne przez ludzkie oko. Tylko nie mam pomysłu skąd zjawisko podniesienia progu minimalnego. Ważne, że teraz działa. Mam nadzieję, że nie natkne się już na takie komplikacje. Tym bardziej, że muszę jednak wyciągnąć z układu 5-7A a nie 10A.
Dzisiaj próba czasowa pod pełnym obciażeniem (być może w obudowie, żeby zobaczyć jak z odprowadzaniem ciepła).

[e-lektryk]

No tak, w obudowie może być inaczej, jak wydzieli się duże ciepło. Bywa, że niektóre miejsca mocno się grzeją i w tych miejscach często jak są zimne luty to układ fiksuje.

Zmieniłem trochę koncepcję z transoptorem. Rezystory dochodzące do nóżek 3 i 4 transoptora mają za zadanie ustalić maksymalne napięcie (moc) na wyjściu przy pełnym otwarciu transoptora. Nazwijmy je R3 (nóżka 3) i R4 (nóżka 4). Między nóżkami 3 i 4 występuje jakaś rezystancja zależna od tego w jakim stopniu będzie otwarty ten tranzystor, a to z kolei powinno być zależne od jasności świecenia diody na bramkę fototranzystora. Nie wiem jak wygląda ten sygnał. Ale gdyby odpowiednio ustawić napięcie na dzielniku (nóżki 1 i 2) można by chyba osiągnąć zamierzony efekt. Poza tym do nóżki 1 dochodzi napięcie z dzielnika (R6 / R2), ale i prąd, który powinien być ograniczony rezystorem R1. R5 dochodzi do nóżki 3 układu U2008B, R3 do nóżki 5 układu, R4 łączy się z N, a między nóżką 2 transoptora a R6 dochodzi sygnał do sterowania pracą transoptora. Nie wiem czy to będzie działać, ale możesz spróbować. Może R5 trzeba będzie przypiąć do nóżki 3, zamiast do nóżki 4, ale to już byś musiał sprawdzić jak będziesz wykonywał obliczenia.

[PJimi]

Dzięki za pomysł i za schemat. Na pewno przetestuje. Wczoraj mój regulator pochodził pod pełnym obciażeniem (5A) przez 6 godzin. Nie było żadnego migotania żarówek na obciążeniu. Jedyne co zaobserwowałem niepokojącego to fakt, że minimalne napięcie na regulatorze przy skreconym potencjometrze na początku testu wynosiło 85V a po 6h wzrosło do 100V. Nie mam pojęcia z czego to wynika. Może jakiś wzrost rezystancji elelemntów na dzielniku w trakcie pracy (nagrzewania się)?
Kolega wysnuł teorię, że czasem przy próbach obciążeniowych w czasie rośnie opór obciążenia. W efekcie wzrasta napięcie (tak jak u mnie), ale i prąd - czego nie zaobserwowałem.

Wczoraj też zmontowałem taki sam układ z nowych elementów. Ruszył od pierwszego uruchomienia i pochodził godzine pod obciążeniem w obudowie. Dzisiaj planuję, aby pogrzał się w obudowie trochę dłużej - do kilku godzin. Muszę sprawdzić czy wytrzyma temperaturowo i czy radiator odprowadzi ciepło.

[e-lektryk]

Jedyne co zaobserwowałem niepokojącego to fakt, że minimalne napięcie na regulatorze przy skręconym potencjometrze na początku testu wynosiło 85V a po 6h wzrosło do 100V. Nie mam pojęcia z czego to wynika. Może jakiś wzrost rezystancji elementów na dzielniku w trakcie pracy (nagrzewania się)?
Kolega wysnuł teorię, że czasem przy próbach obciążeniowych w czasie rośnie opór obciążenia. W efekcie wzrasta napięcie (tak jak u mnie), ale i prąd - czego nie zaobserwowałem.

Jeżeli rośnie opór to maleje prąd. Wtedy napięcie może rosnąć bo zmniejsza się obciążenie układu zasilania (jeżeli wystąpił spadek napięcia pod obciążeniem). Trzeba by to zmierzyć, żeby wiedzieć czy na dzielniku też się coś dzieje, bo inaczej to wróżenie z fusów. Wzrost napięcia może świadczyć też o tym, że jakiś styk się poprawia i układ dopiero po rozgrzaniu zaczyna pracować normalnie. Może mieć to związek np. z rozszerzaniem się metali pod wpływem temperatury, ale i nie musi. Przyczyną też może być jakaś dodatkowa pojemność, albo indukowanie się jakiegoś dodatkowego napięcia, ale to tylko teoria, bez sprawdzenia co jest przyczyną nie można nic konkretnego powiedzieć. Nawet nie wiem co podłączyłeś do tego układu i jak mierzysz to napięcie. Skąd wiesz, że to napięcie urosło dopiero po 6h. Mierzyłeś je cały czas czy co 30 min, czy wykonałeś tylko 2 pomiary przed rozgrzaniem układu i 6 h po uruchomieniu? Trzeba by sprawdzić jak układ zachowa się przy zasilaniu silnika, czy będą rosły obroty albo coś takiego. Te 18% napięcia wyjściowego może nie mieć wpływu. Mogłeś też coś źle zmierzyć. Multimetry cyfrowe bywają kapryśne i czasami dają złe odczyty.

[PJimi]

Z tego co się orientowałem w temacie separacji galwanicznej za pomocą transoptorów i przerzucania przez nie wartości analogowych (np 0-10VDC) to najlepiej jest użyć IL300. Głównie z tego powodu, że jego budowa zapewnia liniowość charakterystyki więc i brak znikształceń sygnału przesyłanego.
Poczytaj tu https://elportal.pl/ea/crozukl004.html
Jest tam przykładowa aplikacja, w której właśnie przesyła się o-10VDC. Na wyjściu tego układu mamy ponownie (teraz już izolowane) 0-10VDC. Z tego co czytałem u U2008B w nocie katalogowej scalak jest regulowany napieciem od -2V do -9V miedzy 3 a 4 pinem. Trzeba by za transoptorem jakoś przeskalować napięcie tak aby było "czytelne" dla U2008B.

Fragment z noty U2008B:
Control input at Pin 3 (with respect to Pin 4) has an active range from -9V to -2V. When V3 = -9 V the phase angle is at its maximum amax, i.e., the current flow angle is minimum. The minimum phase angle amin is set with V3 ≥ -1 V.

[e-lektryk]

No a tak jak napisałem się nie da? 3V, bo tyle potrzebuje dioda to będzie 10VDC sygnału i tak by trzeba ustawić dzielnik na diodzie. Drugi dzielnik tak, żeby tranzystor działał jak potencjometr, albo coś w tym stylu (oczywiście w połączeniu z rezystorami). Z resztą można też puszczać napięcie bezpośrednio, ale trzeba by wprowadzić jakieś ograniczenie prądu, żeby nie uszkodzić U2008. Nie wiem czy te 3V i mniejsze napięcia do 0V będą odzwierciedlały zmiany od 0 do 10VDC na sygnale. Jeżeli nie trzeba by wprowadzić coś bardziej zaawansowanego niż dzielnik napięcia. Zakładając, że dioda w fototranzystorze działa w zakresie 2 do 3V trzeba by przełożyć ten zakres (0-10VDC) na zakres 2 do 3V, żeby sterować tranzystorem w pełnym zakresie.

[PJimi]

Nie twierdze, że nie będzie działało. Trzeba sprawdzić. Boję się trochę o nieliniowość chrakterystyki. Z tego co się zdążyłem zorientować są dwie koncepcje:
- Albo przerzucamy prez transoptor bezpośrednio sygnał 0-10 VDC i potem ew. ograniczamy go prądowo
- Albo sygnałem 0-10 VDC sterujemy przez transoptor rezystancją fototranzystora umieszczonego na dzielniku bezpośrednio formującym poziom napięcia sterującego U2008B. Na początek wypróbuje Twoją - drugą koncepcje. Postaram się wykonać wszystkie opbliczenia rezystorów i skonfrontuje je na forum.
Masz jakiś sugestie co do transoptora jaki powinienem użyć?
Nie ukrywam, że kusi mnie też opcja steroweania pętlą 0-20mA Ale to chyba dałoby rade zrobić trochę łatwiej - na podobnej zasadzie. To prąd 0-20mA sterował by diodą. Trzeba by było go tylko odpowiednio wzmocnić.


Czyli rozumiem, że na wejściu (miedzy nóżkę 2 transoptora o R6) podaję 0-10 VDC a jasnością diody muszę sterować między 2V a 3V. W takim razie 10 VDC odpowiadaloby 3V, a 0VDC odpowiadałoby 2V (albo nieco niżej tak aby dioda nie świeciła wogóle). Jak osiągnąć stan kiedy dla np. 1vdc na wejściu odpowiadaloby 0,3V na dziodzie (taka wartość wynikałaby z proporcji)?

[e-lektryk]

Nie twierdze, że nie będzie działało. Trzeba sprawdzić. Boję się trochę o nieliniowość chrakterystyki. Z tego co się zdążyłem zorientować są dwie koncepcje:
- Albo przerzucamy prez transoptor bezpośrednio sygnał 0-10 VDC i potem ew. ograniczamy go prądowo
- Albo sygnałem 0-10 VDC sterujemy przez transoptor rezystancją fototranzystora umieszczonego na dzielniku bezpośrednio formującym poziom napięcia sterującego U2008B. Na początek wypróbuje Twoją - drugą koncepcje. Postaram się wykonać wszystkie opbliczenia rezystorów i skonfrontuje je na forum.
Masz jakiś sugestie co do transoptora jaki powinienem użyć?
Nie ukrywam, że kusi mnie też opcja steroweania pętlą 0-20mA Ale to chyba dałoby rade zrobić trochę łatwiej - na podobnej zasadzie. To prąd 0-20mA sterował by diodą. Trzeba by było go tylko odpowiednio wzmocnić.


Czyli rozumiem, że na wejściu (miedzy nóżkę 2 transoptora o R6) podaję 0-10 VDC a jasnością diody muszę sterować między 2V a 3V. W takim razie 10 VDC odpowiadaloby 3V, a 0VDC odpowiadałoby 2V (albo nieco niżej tak aby dioda nie świeciła wogóle). Jak osiągnąć stan kiedy dla np. 1vdc na wejściu odpowiadaloby 0,3V na dziodzie (taka wartość wynikałaby z proporcji)?

W tym linku do kitu co wysyłałem we wcześniejszych postach napisali: "Układ scalony U2008 zawiera blok zasilania, którego napięcie wyjściowe wynosi 14,5..16,5V".
Z tego by wynikało, że napięcie dochodzące na dzielnik (potencjometr) jest regulowane w zakresie do 14,5V lub 16,5V, więc pierwsza opcja na pewno nie pokryje całego zakresu. Zostaje tylko druga opcja. Trzeba będzie dopasować sygnał do możliwości transoptora, a przez dzielnik będzie ciężko wykorzystać pełen zakres, więc trzeba by dopasować charakterystykę w inny sposób (może z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego lub jakiegoś bardziej zaawansowanego układu).

W nocie katalogowej: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod ... oc4712.pdf

Podane są wartości R7=220k i P1=50k (patrz str. 2). Zakładając, że średnie V- = 15,5V
można wyliczyć U2 z linku

Przyjmując, że R7 i połowa potencjometru to R2, a druga połowa to R1 można wyliczyć napięcia dla skrajnych ustawień potencjometru:

R1 = 0k
R2 = 220k + 47k = 267k
(267k / (267k)) * 15,5 = 15,5V

i

R1 = 47k
R2 = 220k
(220k / (220k + 47k)) * 15,5 = 12,7715356V

oraz położenie środkowe:

(243,5 / (243,5 + 23,5)) * 15,5 = 14,1357678V

Wynika z tego, że zakres regulacyjny to zaledwie 2,728V czyli dość mało miejsca na błędy Układ musi być bardzo dobrze wyregulowany, żeby pracował jak należy.


Mając zakres od 12,772V do 15,5V (+/- 1V) nie uda się osiągnąć pełnej mocy przy 10V (chociaż układ powinien jakoś działać). Nie bardzo wiem co znaczy "przerzucić" sygnał, więc może się nie rozumiemy.

Najprościej będzie to zrobić albo na uC (jak ktoś umie programować), albo na opampach.

Dzielnik dla diody powinien wyglądać tak:

(3.3/(3.3+22))*10V = 1.3V

R2 = 3.3k

R1 = 22k

ale pewnie zakres będzie ograniczony i będzie działał w połowie lub 3/4 napięcia (sygnału) od 0 do 10V. Można by napięcie na wyjściu podnieść do 1.5V, ale wiele to nie zmieni, bo układ się będzie całkowicie wyłączał przy mniejszym napięciu. Wtedy R1 powinno wynosić 20k. a napięcie maksymalne z dzielnika wyniesie 1.41V.

Mam pomysł, jak to obejść, ale nie wiem jakie jest minimalne napięcie pracy tej diody przy jakim ona w ogóle ma jakiś wpływ na fototranzystor. Wtedy można by ograniczyć sygnał dzielnikiem i wzmocnić za pomocą opampa (odpowiednio dobierając wzmocnienie) wtedy można wzmocnić sygnał w zależności od tego czy jest mocny czy słaby o określoną wartość jak ma to miejsce w przypadku ARW. Wtedy wzmocnienie sygnału zależne jest od jego siły, więc można by oszukać w ten sposób IL300, ale tak w ogóle to powinien być do tego jakiś konkretny sterownik, bo to nie jest takie proste i jeżeli masz taki sygnał to chyba nie u siebie w domu.