Разрабатываю: эквивалент нагрузки

[sa-ta]

по резисторам...
а почему не использовать в качестве шунтов мелкосхемы - ACS712 ?

из доступных дисплеев есть еще / 2.2 inch 2.2" SPI TFT LCD Display module 240x320 ILI9341 /

[Леонид Иванович]

а почему не использовать в качестве шунтов мелкосхемы - ACS712 ?

Шумят они сильно, чувствительны к внешним магнитным полям, быстродействие не очень.

[_vintik]

ТКС резисторов разных типов может отличаться на порядок.

Посадить токовый датчик на массивный теплоотвод? и сдувать излишки тепла?
Ввести поправку в зависимости от температуры теплоотвода?

[Леонид Иванович]

Установить резисторы на теплоотвод сложно конструктивно. Есть резисторы в алюминиевом корпусе, а также в корпусах TO-220 или TO-247, но это большая редкость. Без общего теплоотвода температура резисторов может быть разной, сложно ее измерить для компенсации. Идея компенсации жизнеспособна, но это усложнит конструкцию и ПО. Не уверен, что это нужно. Самое хорошее решение - взять качественные резисторы с низким ТКС и выбрать их мощность с запасом, чтобы сильно не нагревались. Но это стоит денег. Если их нет, то можно ограничиться резисторами C5-16. Для тока 20 А планирую поставить в общей сложности 8 резисторов 0.1 Ом мощностью 1 Вт и поместить их в поток вентилятора. Нужно будет еще попробовать замерить ТКС SMD резисторов 0.1 Ом размера 2512, которые продаются на рынке. Вполне может быть, что окажутся лучше, чем C5-16. Только тепло с них сдуть сложнее, придется делать на плате большие полигоны, возможно даже, припаивать к полигонам медное оребрение из фольги.

[Demo65]

есть тормозные резисторы в алюминиевом корпусе весьма внушительных мощностей. Но и цена у них внушительна: http://ru.aliexpress.com/w/wholesale-.5 ... istor.html

Здесь подробнее о них: https://microem.ru/produkti/komponenti- ... erm/alpha/

[_vintik]

Если для повторяемости, то конечно нужно делать из чего то доступного.
Для себя наковырял из тестеров шунты. Если их выгнуть "змейкой", то можно прижать к радиатору через номаконовские прокладки, хотя у них и так ТКС низкий. А если к этому подходить щепетильно, то нужно учитывать и термо ЭДС- приваривать медные концы.
За СМД:
Все никак не проверю, оторванная фольга от стеклотекстолита имеет слой оставшегося клея? Если да, то ее можно было бы приклеить к теплоотводу, и затем вытравить дорожки. Как то же делают платы для мощных светодиодов на алюминиевом радиаторе.
----------
Набор из резисторов(СМД, С5-16), предполагает увеличение погрешности, в отличии от применении манганиновой проволоки. Нам ведь не нужна абсолютная точность, достаточно относительной, чтобы резисторы были с одинаковым сопротивлением и одинаковыми обьемными показателями. Подогнать по сопротивлению в домашних условиях, с относительной точностью гораздо выше чем 0.1%, не представляет трудностей.
Хотя, конечно, можно и из сотни 2512 скомпоновать одинаковые наборы сопротивления.

[Леонид Иванович]

Как то же делают платы для мощных светодиодов на алюминиевом радиаторе.

Печатные платы на алюминиевом основании сейчас легко заказываются, но это в данном случае перебор.

Нам ведь не нужна абсолютная точность, достаточно относительной

Нам не нужна ни абсолютная, ни относительная точность. Нужна только термостабильность.

[Телекот]

Термостабильность для радиолюбительской практики спокойно обеспечат и резисторы С5-16. 0,015% на градус.
А если кому надо большую стабильность то можно ввести температурную компенсацию с помощью терморезистора в цепи опорного напряжения..

[Леонид Иванович]

резисторы С5-16. 0,015% на градус

Многовато. Шунты нагреваются и заметно плывут. Что касается радиолюбительской практики - то да, хватит. Именно их я и планирую ставить. Но интересно обсудить возможные варианты улучшения.

[Телекот]

Но интересно обсудить возможные варианты улучшения.

Тогда надо учитывать не только стабильность резисторов, а всего устройства в целом. Стабильность ОУ, источника опорного напряжения, и простых резисторов в делителях напряжений.

[Леонид Иванович]

Само собой. Но шунт - слабое место, так как нагревается.

Вообще, пошло обсуждение второстепенных вещей. С шунтом проблема решается просто - достаточно взять хорошие резисторы. А вот на важные вопросы насчет структурной схемы нагрузки, которые были заданы здесь, никто так и не потрудился ответить. Привожу их еще раз.

1. Есть ли смысл делать нагрузку двухполярной, чтобы была возможность нагружать трансформаторы? По идее, можно обойтись однополярной нагрузкой, добавив внешний мост. В режиме CC падение на мосту никак сказываться не будет. Хотя я ставлю под сомнение всю эту затею, так как в реальной жизни обмотки трансформатора чаще всего нагружены на выпрямитель с фильтром, а это совсем другие условия по сравнению с нагрузкой на генератор тока. Правильнее электронной нагрузкой нагружать не саму обмотку, а выход выпрямителя.

2. Порог напряжения включения нагрузки - нужно ли делать его программируемым? В фирменных нагрузках иногда делают два программируемых порога - включения и выключения. Надо ли это? Должен ли обрабатываться порог включения быстро, или подойдет и программная реализация?

3. Нужен ли софт-старт и как его алгоритмически реализовать?

4. Нужна ли хорошая динамика в режиме CP, или его можно реализовать программно?

5. Надо ли предусматривать регулируемую скорость нарастания тока в режиме transient? Во многих нагрузках она программируется, в некоторых фиксирована (порядка 1 А/мкс). Но надо ли программировать? Или сделать хотя бы пару значений скорости типа Lo - Hi? Каких именно?

6. Как реализовать режим transient? Можно делать ступеньки ЦАП-ом, но он должен быть быстрым, порядка 1 мкс. Формировать разные скорости нарастания ЦАП-ом не получится, разве что очень медленные, смысла в которых не вижу. Второй способ - ключом переключать уровни двух разных ЦАП, тогда подойдут медленные ЦАП, даже ШИМ.

7. Какие нужны внешние сигналы? Очевидно, нужен ТТЛ выход синхросигнала модуляции тока. Если для модуляции используются два ЦАП, то можно организовать и ТТЛ вход внешней модуляции. Надо ли это? Можно реализовать вход аналоговой модуляции, но без усложнения схемы он будет работать только в режиме CC. Нужен ли он вообще? Часто электронные нагрузки имеют аналоговые выходы монитора тока и напряжения. Нужны ли они?

8. Какой диапазон сопротивлений должна имитировать электронная нагрузка в режиме CR? От этого зависит структурная схема.

9. Все виды защиты (OVP, OCP, OPP, OTP) можно реализовать программно. Или что-то нужно делать аппаратно? Как вести себя в случае срабатывания OVP? Нагрузки Agilent ведут себя несколько необычно - открывают транзисторы, стараясь уменьшить V. Или достаточно защититься от перенапряжения супрессором + предохранитель?

[Goblin]

На мой взгляд:

1) Двухполянная - хорошо, но вполне достаточно и одно полярной.

2) пороги включения/отключения весьма желательны, и, если порог включения вполне нормально делать программным, то порог отключения - программным при превышении рекомендованного максимального напряжения и аппаратным при превышение максимально допустимого.

3) Софт-старт можно опустить

4) достаточно программно

5) фиксированная скорость нарастания тока

6) второй способ - проще найти более простые ЦАПы

7) достаточно синхровыхода, а частоту модуляции задавать программно... мониторы тока и напряжения не нужны

ХЗ

9) аппаратно: превышение максимально допустимого напряжения и критического перегрева силовых транзисторов.

Есть ещё одна мысль, возможно бредовая - сделать отдельную кнопочку для подключения/отключения нагрузки...

[Леонид Иванович]

Кнопочка включения/отключения нагрузки есть - на рисунке она красная:



6) ЦАП-ы одинаково легко найти, супер-быстродействия не требуется. Зато по второму варианту нужны 2 ЦАП или один сдвоенный. Я бы такое решение применял, если бы нужно было модулировать ток внешним ТТЛ сигналом. Но, видимо, это не нужно. С другой стороны, если будет один SPI-ЦАП, то как генерировать синхросигнал? Допустим, задействуем в STM32 DMA для пересылок в ЦАП. Если таймер, запускающий DMA, будет еще генерить на выходе OC сигнал, будет ли джиттер относительно выходного сигнала ЦАП?

9) Зачем аппаратно делать защиту от перегрева? Это же самый медленный процесс в этой системе. Что касается защиты от перенапряжения, то как Вы это видите? Ну закроем транзистор, но ведь напряжение от этого никуда не денется (может даже возрасти при отсутствии тока нагрузки).

[Goblin]

В программировании я не силён пытаюсь что-то пописывать, но всё получается слабовато

Отключать нагрузку можно мощной релешкой, с значительным запасом по току, понятно, что оно получится не малых размеров, и процесс нагрева не мгновенный, но есть простой вариант - задумался или отвлёкся - как результат не услышал (или не придал значения) зуммеру... перегрев и не приятный запах

По ЦАПам - полюбому только заказывать, посему можно и так и так...

[Леонид Иванович]

Не понял - зачем реле? Если защита от перенапряжения, то это не поможет. В остальных случаях можно просто запирать транзисторы. Защита от перегрева не требует присутствия оператора, транзисторы закроются автоматически.

[koyodza]

Добавлю самый первый вопрос

0. Для чего вообще делается электронная нагрузка? Что именно собираемся исследовать с её помощью.
От ответа на этот вопрос зависят ответы на все последующие вопросы.
Сделать электронную нагрузку, удовлетворяющую любым требованиям, абсолютно невозможно, так как для разных случаев применения требования будут абсолютно противоречивыми.

[Леонид Иванович]

Ну не знаю. Промышленные электронные нагрузки являются универсальными и отличаются в основном максимальной мощностью, напряжением и током. Для своего варианта я эти параметры озвучил. Ну а дальше цель - создать универсальную нагрузку, с параметрами и функционалом как у средненькой фирменной.

[_vintik]

Для чего вообще делается электронная нагрузка?

Хотелось бы, для замены реостата, коего тоже нет,- только наборные резисторы в водяной бане)))

При работе с ККМ, очень жалел, что нет ни реостата, ни электронной нагрузки.
Напряжение 500В, ток – 2А. Предел по напряжению мог бы ограничится и 50-100 вольтами, остальное бы распределилось на внешнем последовательном резисторе, с фиксированным значением. По этому в 9 пункте может работать, как супрессор, так и OVP.

[koyodza]

Не согласен насчет универсальности. Но если хотите только ответы на поставленные вопросы, попробую высказать своё мнение.
1. Не могу себе представить зачем может потребоваться нагружать трансформаторы на переменке. Нагружать что-то другое, не 50Гц трансформаторы, а например УМЗЧ, вряд-ли получится - требования к динамическим характеристикам возрастают непомерно.
2. Если я правильно понял, это включение нагрузки только при превышении напряжения некоторого заданного уровня. Иногда требуется. Обязательно пороги должны быть настраиваемыми. Думаю вполне можно реализовать программно, если отклик системы будет не хуже десятка мсек
3. Насколько я понимаю это то же самое что и предыдущий пункт. Нужно обязательно.
4. Вряд-ли. Как уже было отмечено, режим СР нужен разве что для испытаний солнечных батарей и тому подобного.
5. Очень желательно. Причём весьма желательно иметь возможность установки довольно высокой скорости, если уж затевать такое грандиозное дело. Но это очень непросто.
6. Ключом переключать. Причем может даже не ЦАП, а подключать ключом дополнительные секции. Но с регулировкой скорости будет сложнее.
7. Для синхронизации удобнее вход/выход, чтобы можно было на выбор переключать внешним сигналом или синхронизировать осциллограф от внутреннего сигнала.
8. Сложный вопрос. Зависит от характеристик прибора, которые зависят от того что именно собираемся тестировать.
9. Думаю можно программно. В любом случае запас прочности должен быть приличным. Насчёт алгоритма OVP нужно определиться что мы защищаем - исследуемую цепь или сам прибор.

По опыту работы могу сказать, что нагрузка в виде стабилизатора тока абсолютно непригодна (в чистом виде) при проверке ограничения тока источников питания: возникает генерация, которую приходится подавлять подключением дополнительной нагрузки в виде мощного резистора. Поэтому режим CR должен обеспечиваться аппаратно, либо при программной реализации время отклика системы должно быть не более десятков мксек

В целом к необходимости разработки такого прибора отношусь скептически: нужен он не часто, и как правило можно обойтись несложными приспособлениями. Тратить время на такой прибор (если подходить основательно) смысла не вижу.

Хотелось бы, для замены реостата, коего тоже нет,- только наборные резисторы в водяной бане)))

Проще и дешевле будет найти реостат. Тем более если он Вам часто нужен. А если нужен не часто, то электронная нагрузка Вам тем более не нужна.

Напряжение 500В, ток – 2А

На такую мощность есть смысл делать рекуперрацию. По крайней мере в промышленных станциях тренировки аккумуляторных батарей для электротранспорта разрядный ток стараются не в тепло превращать, а возвращать обратно в сеть. Но это достаточно сложно, и накладывает ограничения на напряжение и ток не только сверху, но и снизу.
Без рекуперрации такую мощность лучше на ТЭН отправить, а не пытаться рассеять в корпусе Z-2A, пусть даже с принудительным охлаждением.

[_vintik]

Да, была мысль вкрутить ТЭН в торцевую пробку радиатора отопления.
Спасибо за ответы, реостат куплю, как только увижу)))