piątek, 24 lutego 2017

GitHub - udostępnij swój kod - jak korzystać nie znając Linuxa

Tworzymy własne puzzle - instrukcja nie tylko dla orłów

 Już kilka razy zabierałem się za poznanie co to takiego ten GitHub. Szczególnie, że obijamy się o niego bez przerwy ściągając kolejne biblioteki czy ich nowsze wersje. Mój ulubiony BLYNK w zasadzie nie istnieje poza GitHubem - więc coś musi w tej platformie być interesującego.

Kilka prób i nic. Ciągle trafiałem na poradniki fascynatów programowania zakochanych w Linuxie i w konfigurowaniu wszystkiego z linii komend. Spróbujcie spokojnie posłuchać a potem powtórzyć np. taką lekcję.  To jakiś programistyczny koszmar w dobie Windowsa, Androida czy IOS.

Ale upór dobra rzecz więc poszedłem swoją ścieżką
Prosto łatwo i przyjemnie.

Lekcja pierwsza - przestroga


Żadnych programów typu GIT instalowanych na własnym komputerze. To system stworzony dla Linuksa i jeśli nawet zainstaluje się toto na Windowsie to i tak jest to Linux

 

Lekcja druga - nadzieja


Wszystko na platformie GitHub jest przyjazne dla "normalnego" programisty-hobbysty. Nauczenie się obsługi tego portalu trwa 10 min.

 

Lekcja trzecia - beforeparty


 Trzeba założyć sobie konto na GitHubie by dostać swój kawałek podłogi w tym magazynie programów. To jedyna trudność - potem już z górki. Wypełniamy tutaj https://github.com/ trzy pola i zatwierdzamy. Potem musimy potwierdzić linkiem z otrzymanej poczty i już jesteśmy przyjęci do wielkie rodziny PROGRAMISTÓW. I możemy udostępniać swoje puzzle - programy biblioteki, opisy projektów, schematy, zdjęcia.w WSZYSTKO!!!!

 

Lekcja czwarta - start


Welcome to GitHub - nie zmieniając nic na pierwszej stronie wciskamy Continue. I ..... nie pójdziemy dalej jeśli nie zweryfikowaliśmy adresu email z otrzymanej poczty. Jeszcze raz https://github.com/ i wpisujemy swoje dane logowania (Sign in).  Jeśli weszliśmy to mamy do wyboru dwie ścieżki - Read the guide - Start a project. Proponuję przeczytać instrukcję zajmie to 10 min (1 strona) i większość spraw stanie się jasna (Chrome ma tłumacza stron :)). Jeśli już wiemy coś - tworzymy projekt. Jeśli mamy już projekt to znajdziemy link do niego w ramce Your repositories

 

Lekcja piąta - mój własny projekt na GitHubie


"Create a new repository" - A wiec wpisujemy nazwę naszego projektu MojWielkiProjet. Następna strona otwiera się na zakładce CODEQuick setup — if you’ve done this kind of thing before - nie czytamy tego wszystkiego co tam jest napisane - to dla fanów Linuxa. Szukamy napisu : We recommend every repository include a README, LICENSE, and .gitignore.i naciskamy README
To strona tytułowa naszego projektu i jego opis - wpisujemy tu co chcemy - np że to najlepszy program na Arduino do wygrywania w totolotka. Przycisk Commit new file udostępnia opis całemu światu - już mamy przygotowane miejsce na nasz wiekopomny projekt. Przyzwyczajmy się do tego zielonego przycisku - będziemy go często używać. Ukazał się nasz kawałek podłogi na GitHubie dla wprowadzonej nazwy projektu. Jeśli chcemy zobaczyć całe nasze konto ze wszystkimi projektami naciskamy na samej górze link naszego loginu - to nasza strona główna i tu będziemy składować nasze bezcenne projekty.

 

Lekcja szósta - dodajemy kod naszego wspaniałego programu


 Na stronie głównej naszego konta w ramce Popular repositories mamy nazwę naszego pierwszego (i następnych jak mniemam) projektu.Wchodzimy tam i znów mamy zakładkę CODE. Szukamy i naciskamy przycisk Upload file 
i pokazuje się piękna strona, gdzie możemy upuszczać  dowolne rodzaje plików a nawet całe katalogi z plikami. Ale
Uwaga 1 - katalogi bez plików nie zostaną zapisane
Uwaga 2 - katalogi nie mogą zawierać więcej niż 100 plików
Jak upuściliśmy plik lub katalog nie zapominamy o zielonym przycisku na końcu strony - po jego naciśnięciu pojawia się ponownie strona naszego projektu na zakładce CODE z pięknie dodanymi i udostępnionymi całemu światu plikami naszych programów i innych plików.

I to wszystko!


Proste łatwe i przyjemne.

A to adres do kodu całego programu prostownika w wersji 1.4.
 https://github.com/krzyspx/charger_desulfator

Cały kod składający się z programu dla modułu NANO i programu dla ESP (katalog z wielkimi literami modułu odnosi się do tego modułu). W praktyce zmianie ulegają tylko dwa pliki w katalogu GH_esp_ NANO/esp_NANO_prostownikv1_4
> program główny dla Arduino NANO - esp_NANO_prostownik_v1_4.ino
> biblioteka programu prostownik  prostownik.h - tu znajdują się wszystkie procedury stworzone specjalnie dla prostownika

Oczywiście program GitHub nie jest po to byśmy reklamowali się z naszymi gienialnymi (nie poprawiać!) projektami programów na mikrokontrolery. To tak  naprawdę zaawansowany system kontroli wersji i współdzielenia kodu przy tworzeniu złożonych projektów w  wieloosobowych zespołach programistów pracujących w dowolnych miejscach na świecie. Czy się przyda do czegoś ta podstawowa funkcjonalność ? Nie mam pojęcia ale spróbowałem jak to działa - FAJNIE

Krok 1 - Magazyn główny programu i podmagazyny

Obowiązujący (aktualny, ważny itd) kod znajduje się w głównej gałęzi(w magazynie głównym) programu Branch: Master
To przycisk po wybraniu, którego możemy przełączyć na istniejące lub założyć nowe dodatkowe gałęzie (podmagazyny) naszego głównego magazynu z programem.
Podmagazyn zawiera wszystkie te same pliki co magazyn główny ale niektóre z nich są zmienione - po to się zakłada podmagazyn by można było śledzić gdzie i jakie zmiany zostały wprowadzone

Krok 2 - tworzymy pomagazyn i porównujemy zawartości dwu magazynów


 Możemy to zrobić przyciskiem Branch: Master wtedy zostanie utworzona identyczna kopia magazynu głównego. I tą kopię możemy zmieniać i nią manipulować.
Podmagazyn stworzy się również gdy będziemy dodawać zmieniony lub nowy plik do magazynu głównego - dla mnie to ciekawszy bo szybszy sposób tworzenia podmagazynu. Wchodzimy więc do katalogu w magazynie głównym z plikiem, który chcemy podmienić nowszą wersją i naciskamy przycisk Upload file Pokazuje się znajoma strona umożliwiająca upuszczenie pliku z naszego komputera. Po załadowaniu pliku  nad ulubionym przyciskiem Commit changes wybieramy opcję Create a new branch i wpisujemy jakąś nazwę podmagazynu. Po akceptacji tworzony jest podmagazyn w którym wszystkie pliki są identyczne jak w magazynie głównym za wyjątkiem tego jednego dodanego przed chwilą. Od razu pojawia się też strona porównująca całą zawartość dwu wybranych przyciskami magazynów. Jednym z nich może ale nie musi być magazyn główny. W dolnej części okna mamy prezentację różnic w plikach porównywanych magazynów. Na czerwono zaznacza się to co zostało skasowane zaś na zielono co dodane.
I ten fragment programu podoba mi się najbardziej - zobrazowanie wszystkich zmian w plikach ale obejmujące nie tylko pojedyncze plika ale i całe porównywane katalogi z plikami. Dla mnie bomba - to sposób jak łatwo znaleźć co takiego namąciliśmy w nowej wersji programu że stara wersja działa a nowa za cholerę nie chce. Koniec ze żmudnym porównywaniem dwu plików na dwu równolegle sąsiadujących oknach.


A więc zostałem przyjęty do grona światowych programistów kodu open source.

i tam będziemy szukać naszego dalszego ciągu .......






sobota, 18 lutego 2017

desulfator - test serii akumulatorów - zestawienie


Ten post zawiera wyniki  z procedury odsiarczania 8 szt. akumulatorów 7 i 9 Ah

Akumulator nr 1      CSB - 9Ah

  • pierwsze ładowanie do 14,4V
  • rozładowanie I=1,6A > U= 11,9V; I= 3,2A > U= 11,2V
  • ładowanie U=15V impulsami 8us  24V z 10-15 sek rozładowaniem do 13,6 czas ładowania 48h
  • test pojemności rozładowanie I = 1,6A do U = 10 V  > t = 50 min  poj = 1.3Ah
  • ładowanie U = 15,5-15,7V impulsami 8us 18V z przerwami aż U<13,6V czas ładowania 72h
  • test pojemności rozładowanie I = 1,6A do U = 10 V  - pojemność  1,6 Ah wzrost o 20%
  • naładowanie do FULL prostownikiem mikroprocesorowym 2A /14,4V
  • ładowanie stałym prądem 0,1A - 5 dni
  • test pojemności - rozładowanie I = 1,1A do U = 10 V  >   pojemność  1.1Ah
  •  ładowanie U=14,4 V I=0,5A 
  •  ładowanie  I=0,1A - 8 dni
  • rozładowanie calkowite
  •  ładowanie  I=0,5A  - nie osiąga 14,4V zaczyna sę grzać. Przy bociążeniu 1,6A napięcie spada poniżej 10 V. Pewnie uszkodzona cela - 
  • STOP naprawiania

Akumulator nr 2      CSB - 9Ah

  • Ładowanie FULL. Rozładowanie testowe do U=10V - pojemność ok 1,5Ah 
  • Ładowanie I=0,1A - 6 dni
  • rozładowanie 1A do U=10V - pojemność 1,5 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 8 dni
  • rozładowanie 1A do U=10V - pojemność 1,4 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 10 dni
  • rozładowanie 1A do U=10V - pojemność 0,8Ah
  • rozładowanie całkowite do U ok 1V
  • Ładowanie FULL
  •  
  • STOP naprawiania
 Ładowanie stałym prądem 0,1 A nieskuteczne - pojemność spada

 Akumulator nr 3      CSB - 9Ah

  • Ładowanie FULL. 
  • Rozładowanie testowe do 1,6A napięcie spada do ok 9V (pewnie uszkodzona cela)
  • Ładowanie I=0,1A - 3 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V - pojemność 1Ah
  • Ładowanie FULL
  • Ładowanie I=0,1A - 8 dni
  • rozładowanie 1A do U=10V - pojemność Ah 1,2Ah
  • rozładowanie całkowite do U ok 1V
  • Ładowanie FULL
  •  
  • STOP naprawiania

 Akumulator nr 4      CSB - 9Ah

  • Ładowanie FULL. 
  • Rozładowanie testowe - 1A - pojemność 0o 1,5 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 10 dni 
  • rozładowanie  1A - pojemność 1Ah
  •  Ładowanie FULL
  • rozładowanie całkowite do U ok 1V
  •  Ładowanie FULL
  • Ładowanie I=0,1A - 10 dni
  • rozładowanie 1A do U=10V - pojemność 1,6Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 8 dni
  • rozładowanie 1A do U=10V - pojemność 1,6Ah 
  •  STOP ładowania stałym prądem - brak efektów odsiarczania stałym prądem
Ładowanie impulsowe - napięcie 35V impulsy ok 2- 4 usek prąd średni I = 0,075A

  Akumulator nr 5      CSB - 9Ah

  • Ładowanie FULL. 
  • Rozładowanie testowe 1,6A napięcie spada do ok 8V (pewnie uszkodzona cela)
  • Ładowanie FULL 14,4V
  • Ładowanie I=0,1A - 3 dni
  • Rozładowanie  1A napięcie spada poniżej 10 V (uszkodzona cela)
  • STOP naprawiania

  Akumulator nr 6     Vision CP1270 - 7Ah

  • Ładowanie FULL. 
  • Rozładowanie testowe  1A do U=10V  - pojemność ok 4 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 7 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V  - pojemność 5 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 10 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V - pojemność 5,2 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 6 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V - pojemność 5,2 Ah
  • STOP ładowania stałym prądem - po początkowym wzroście brak dalszych efektów odsiarczania stałym prądem. 70% pojemności znamionowej

  Akumulator nr 7     Vision CP1270 - 7Ah

  • Ładowanie FULL. 
  • Rozładowanie testowe 1,6A napięcie spada do ok 8V (uszkodzona cela)
  • STOP naprawiania

  Akumulator nr 8     Vision CP1270 - 7Ah

  • Ładowanie FULL U=14,4V
  • Rozładowanie testowe  1A do U=10V  - pojemność ok 5 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 6 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V  - pojemność 5 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 5 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V - pojemność 5,5 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 7 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V - pojemność 6 Ah
  • Ładowanie I=0,1A - 7 dni 
  • rozładowanie  1A do U=10V - pojemność 6,1 Ah
  • STOP ładowania stałym prądem - po początkowym wzroście brak dalszych efektów odsiarczania stałym prądem. 85% pojemności znamionowej



Desulfator - brazylijski tasiemiec

Ponownie P-MOSFET w akcji


Świetnie działający układ kluczujący prądem ładowania akumulatora z wykorzystaniem N-MOSFETa powędrował na półkę. Kolejny znakomity do niczego nie przydatny wytwór elektronicznego geniuszu.



Powroty bywają trudne szczególnie gdy nie ma z czego wybierać. A tak niestety jest z MOSFETami P - patrzysz w lewo - nic, patrzysz  prawo - nic. I tylko jeden smętny IRF4905 (55v 74A 0,02om 3,5 nF) przed tobą. Po prostu film polski (za wyjątkiem Vabank oczywista).


Tą razą (by zostać przy genialnym Vabanku) zaczynam od LTspice. Muszę dobrać elementy tak by móc zasilać cały układ desulfatora napięciem od 20 do 40 V. Po co ? Dla większego kopa rzecz jasna! Jeśli przy napięciu 20 V udaje się wtłoczyć do akku w impulsie energię o wielkości x to dla 40V będzie tego ponad 15-18 razy więcej! Trzeba tylko zastosować kondensatory o napięciu 50 V i wszystko zasilić np z chińskiej przetwornicy step-up za 2,5$/szt. Jak to możliwe? Jeśli akumulator jest w pełni naładowany ma zaraz po naładowaniu ok 14V to zasilanie układu z 20 V daje 6V piki napięcia z kondensatora podczas procedury odsiarczania. Zwiększenie napięcia do 40V to przyrost kolejnych 20 V. 26/6 =4 z hakiem a energia to kwadrat napięcia a więc grubo ponad 16 razy! i o to chodzi


W klasycznym układzie MOSFET-P ma bramkę zwieraną bądź do Uzas (wyłączenie) bądź do masy (załączenie). Przy 40 V bramka ulegnie przebiciu - katalogowo max to 20V pomiędzy G-S. Trzeba więc w jakiś sposób ograniczyć maksymalne napięcie bramka-źródło.



W standardowym układzie nie ma rezystora R7. Kluczowanie Q3 zmienia potencjał bramki od 0 do Vcc.

Tak wygląda przebieg na bramce przy braku rezystora R7
A tak gdy wstawimy 2 kom

Napięcie na bramce nie przekracza 18 V. Idealnie. Oczywiście można to policzyć ręcznie - ale zobaczyć to na symulowanym oscyloskopie - bezcenne.

Jeszcze tylko zerknięcie na przebiegi prądu ładowania/rozladowania bramki - dla pomiaru wstawiłem rezystor 0,001om.


Nie przekracza 450 mA - oba tranzystory Q1 i Q2 powinny bez problemu dać radę. Na schemacie wstawiłem kondensator 6800uF. To największy jaki znalazłem w bibliotece LTspice. W rzeczywistości dam 10mF więc energetycznie powinno być jeszcze lepiej.

Powrót do płytki uniwersalnej. To już trzecia wersja prostownika z tym, że obecna ukierunkowana jest na to by być lepszym desulfatorem niż ładowaczką. Pominąłem wiec pomiar prądu, wskaźniki LEDowe i załączanie żarówek. To wszystko trafi do wersji FINAL nr1 o ile taka powstanie.


Na płytce pojawiły sie trzy kondensatory: jeden 10mF zwykły i 2 x 470uF tzw bezstratne tj. z małą impedancją wewnętrzną. Powinno to nieco zwiększyć prędkość rozładowywania tej zbiorczej pojemności o ile inne oporności i impedancje nie będą za nadto przeszkadzać - np. rezystancja MOSFETa czy indukcyjności kabli połączeniowych z akumulatorem
Teraz to wszystko zasilimy uniwersalnym zasilaczem do laptopów o regulowany napięciu od 12 do 24V i wydajności 3A


I zobaczymy co z tego wszystkiego wyniknie.
Relacja na żywo z procesu odsiarczania pojawia się na stronie
http://100-x-arduino.blogspot.com/2017/02/desulfator-test-serii-akumulatorow.html

A tu czekamy spokojnie czy cdn..........






czwartek, 16 lutego 2017

Desulfator - kolejny odcinek thrillera

A może by go tak N-MOSFETem?


Wszystko musi być jak u mistrza suspensu - na początku trzęsienie ziemi a potem napięcie powoli narasta....
Właśnie to powolne narastanie impulsów napięcia podawanych na akumulator martwi mnie najbardziej. We wzorcowych desulfatorach tak pięknie opisywanych na stronach http://leadacidbatterydesulfation.yuku.com/ królują rozwiązania oparte na ładowaniu/rozładowaniu indukcyjności. Z opisów wyziera ogólnie optymizm co do skuteczności tego rozwiązania a to za sprawą uzyskiwanych bardzo dużych a jednocześnie bardzo wąskich szpilek prądu generowanych w indukcyjności i podawanych  możliwie bezstratnie na naprawiany akumulator. Z moich obliczeń wynika jednak że energia uzyskiwana w takich układach jest mniejsza niż w  obwodach zasilających z użyciem pojemności. Co więc naprawia zasiarczony akumulator? Wysoka gęstość prądu na płytach akumulatora czy podawana w impulsie wielkość energii. Bez analizy fizyko-chemicznej procesu ładowania akku nie mam szans na zrozumienie skuteczności procedury odsiarczania. A i literatura naukowa nie za bardzo odpowiada na to pytanie. Ot trzeba rozpuścić narosłe na płytach duże kryształki siarczanów i to cała teorii odsiarczania.

Tak czy siak krótkie impulsy prądu o dużym natężeniu - kilkudziesięciu A w  impulsie - powinno dać się uzyskać także w układach pojemnościowych i to znacznie łatwiej i taniej.

Pierwsza przeszkoda to oczywiście P-MOSFET. Już z prostego porównania MOSFTEów wynika dobitnie kolosalna przewaga MOSFETów  N. Kiedy najlepszy z przytoczonych tranzystorów z kanałem P ma 20 mom oporności w kanale i 75A prądu drenu to znalezienie N-MOSFETa z opornością rzędu pojedynczych mom i prądami powyżej 300A nie nastręcza żadnych problemów. I to przy porównywalnej lub niższej cenie!

Kupiłem na próbę na ulubionym portalu aukcyjnym kilka szt. takich tranzystorów a dokładnie IRLB3034 za 7 zł/szt. 200A i 1,5 mom - rewelacja. Tylko pojemność bramki spora - prawie 10 nF.

Dostosowałem więc schemat desulfatora do zmienionych MOSFETów. Teraz wygląda on mniej więcej tak


Po doświadczeniach z poprzednim układem sterowania mosfetem zmieniłem na układ dwutranzystorowy. W poprzednim by uzyskać krótkie czasy wyłączania trzeba było zmniejszyć oporność polaryzującą bramkę do wartości 100-300 om. Więc miałem grzałkę zamiast opornika. W tym układzie równoległym tranzystory przenoszą jedynie impulsy ładujące/rozładowujące kondensator bramki. Szeregowo z bramką nie ma żadnego opornika co oznacza że w impulsie prąd tych tranzystorów może sięgać 1A. Musiałem więc dać 2N222 i BC640. No i się zaczęło...
Tak prostego układu nie mogłem uruchomić przez ponad godzinę. Sprawdzałem wszystko, połączenia, luty i nic. Impulsy sterujące z mikrokontrolera pojawiają się na kolektorze transoptora a MOSFET ciągle załączony na full. Wszystko dobrze połączone i nic nie działa - skąd my to znamy.
Sprawdziłem więc wartości rezystorów odłączyłem bramkę MOSFETA by sprawdzić czy działa(działał) prawidłowość połączeń obu tranzystorów i nic. Przed demontażem całej płytki zajrzałem do kart katalogowych obu tranzystorów. 2N222 to standardowy NPN a BC640 standardowy PNP. No prawie standardowy. Po jakąś cholerę amerykanie postanowili kompletnie pozamieniać położenie złącz tranzystora i zamiast oczywistego C-B-E mamy tu E-C-B. Całkowity miszmasz!
Ale miał być Hitchcock więc jest  .....
....więc na innej stronie mamy taką konfigurację wyprowadzeń.
Pełen kryminał z wątkiem detektywistycznym. Nie tylko thriller podnosi adrenalinę - elektronika też

Wyciąłem poprzedni tranzystor BC i wstawiłem nowy pięć razy sprawdzając poprawność połączeń. Układ łaskawie ruszył ale przebiegi odnośnie szybkości były jeszcze gorsze niż  w poprzednim MOSFETcie P.
Postawiłem na transoptor i jego prędkości narastania. LTV702 ma 2 us czas narastania i 2us czas opadania  a to razem 1/2 szerokości pojedynczego impulsu 1/255 pwm (8us).
Transoptor won a zamiast niego klasyczny tranzystor.


No i nareszcie żyleta. Przy szerokości impulsu 1/255 x 2ms (8us) zbocza narastające i opadające są praktycznie niewidoczne co oznacza  przełączanie MOSFETa z prędkością co najmniej pojedynczych MHz. Uff........

Podłączam wiec nowe ustrojstwo do akumulatora zasilam z 24 V i DO ROBOTY .....
(wnioski dopisuję do postu http://100-x-arduino.blogspot.com/2017/02/mikroprocesorowy-desulfator-test-serii.html)

Wszystko działa pięknie układ delikatnie brzęczy, iskry na klemach przy podłączaniu strzelają aż miło tylko ..... Cholera że zawsze musi być jakieś TYLKO - nie mam jak pomierzyć napięcia na akumulatorze. Masa mikroprocesora znajduje się się na poziomie źródła MOSFETa a minus akumulatora wisi na drenie. Kompletny kotlet (klops Wujaszku - z klasyki polskiego filmu sensacyjnego dla harcerzy). Taki piękny układ i kompletnie bezużyteczny. Dorabianie jakiś optoizolatorów, przetworników U/f mija się  z celem. Miało być prosto i elegancko a wyszło jak zawsze.

Potulnie trzeba więc wrócić do P-MOSFET w układzie szeregowym by ciąg dalszy mógł nastąpić ....

niedziela, 12 lutego 2017

Mikroprocesorowy desulfator - test serii akumulatorów

Kupą mości Panowie

Pierwsza próba odzyskania akumulatora 7Ah - niestety negatywna. Ładował się pięknie przez tydzień ale przy kolejnych próbach obciążeń żarówką 20W nieodmiennie dawał z siebie nie więcej niż 9 V.
Trafi do kosza ale wcześniej zostanie użyty do badań mocno niszczących impulsami o napięciu 100 - 150 V. Ponoć takie solidne kopanie czasami przywraca żywotność zwartym celom.

Na razie dzięki dobroci kolegów (oby żyli wiecznie!) stałem się posiadaczem 8 identycznych akumulatorów AGM  CSB 9Ah pracujących uprzednio w UPSach  APC.  Na pierwszy rzut wyglądają jak nówki z produkcji. Ale poszły w odstawkę bo nie trzymają pojemności - a tak naprawdę to są maksymalnie zajechane. A więc ideał. Mam okazję przećwiczyć parametry i procedury odsiarczania na większej liczbie próbek. Chciałbym uzyskać w miarę obiektywne zasady pracy układu desulfatora pozwalające na pełną automatyzację odzyskiwania zasiarczonych akumulatorów. Jako że przewidywany czas odsiarczania jednego akumulatora to około 2-3 tygodni to zabawa z 8 akumulatorami zajmie co najmniej pół roku. Pierwszą połowę akku umyję zwykłym ręcznym szamponem a drugą ......Wróć - procedurą.
Mam zamiar odzyskać wszystkie sprawne elektrycznie baterie. A jest o co powalczyć bo te 2kg drobiazgi potrafią wydać z siebie nawet 130A. Do odpalenia traktorka kosiarki idealne. A i w ogrodzie znajdą zastosowanie do zasilania układu zdalnego podlewania. Oj może być ciekawie.....

Przygotowanie do testów

Pierwsze naładowanie do napięcia 14,4V impulsami o szerokości 3-5/255 (3-5 odcinków czasu z 255 wypełnienia przebiegu pwm o częstotliwości 500Hz jakie generuje NANO)  i napięciu zasilania 24V. Podwyższyłem napięcie na wejściu prostownika dla zwiększenia amplitudy szpilek prądu podawanych na akumulator w czasie odsiarczania. Znawcy tematu zalecają by szpilki prądu miały szerokość pojedynczych us i wartość maksymalną pond 100A. Ja tyle nie osiągnę ale wnioskując z wielkości średniego prądu piki mogą mieć amplitudę około 10A-20A. Na oscyloskopie (no powiedzmy na wskaźniku oscyloskopowym MINI4) tak na oko czujnik Halla ACS720 daje maksymalne wartości pików prądu czyli co najmniej 25A. Jest więc nieźle. Kondensator 10mF rzeczywiście pozwala na duże przyrosty prądów ładowanych do akumulatora w czasie 10us impulsów. Aby zmniejszyć straty na kablach zasilających akumulator skróciłem ich długość do 50 cm i zwiększyłem średnicę do 2,5 mm2. Wyraźnie (x 2) wzrosła amplituda szpilek napięcia obserwowanych na akumulatorze. Mogę jeszcze "podkręcić" szpilki prądu dodając równolegle do 10mF dodatkowe kondensatory o niskiej impedancji. Ale to dopiero w następnej wersji desulfatora - w tej główną barierą jest oporność DS obu szeregowych MOSFETów - każda po ponad 100mom. Mam już nowe tranzystory IRF9540 o  5x mniejszej oporności.

Procedura odsiarczania

  • Pierwszy pomiar oporności wewnętrznej przed rozpoczęciem procedury odsiarczania.Po naładowaniu do napięcia 14,4V obciążam baterię kolejno jedną a następnie dwoma 20W żarówkami. Czekam na ustabilizowanie się napięcia. Wyznaczam szacunkową wielkość rezystancji wewnętrznej = (U1-U2)x0,6


  • Po ponownym naładowaniu do napięcia 14,4 zaczynam podawanie na akumulator stałych impulsów napięcia o wartości 24V i szerokości 1- 2/255 x 2ms - około 8 - 16 us i prądzie 20-30A

  • Po kolejnych odcinakach czasu (12 h - 24h)  załączam na chwilę obciążenia dla pomiaru rezystancji wewnętrznej  - a w zasadzie do oceny czy jej wartość ulega zmniejszeniu po kolejnej serii odsiarczania. Jeśli tak - kontynuuję procedurę aż do ustabilizowania się  pomiarów oporności. Załączam pierwsze obciążenie i czekam do obniżenia się napięcia do w miarę stabilnej wartości w okolicach  12,6V (napięcie nominalne) po czym załączam na chwilę drugie obciążenie odczytując wartość napięcia. Wyznaczam Rwew = (U1-U2)x0,6. Procedura jest powtarzana do ustabilizowania się pomiarów Rwew.

  • Na koniec procedury generuję testowe obciążenie akumulatora prądem 3,2 A (dwie żarówki 20W) aż do spadku  napięcia do 11V mierząc czas rozładowania. . Według danych katalogowych  sprawny akumulator winien utrzymać napięcie 11V po czasie 90 min. Jeśli uzyskam 2/3 tej wartości (1h) uznaję akumulator za naprawiony

Proste? A więc do dzieła

Akumulator nr 1


1. Pierwsze naładowanie do 14,4 V   1 obc > U1 = 11,9  2 obc > Us2 = 11,2  Rwew= 0,42 om
Spora oporność w stosunku do nowego (0,019 om) więc mam tu ewidentne zasiarczenia i raczej sprawne wszystkie cele.

2. Powtórne naładowanie do 14,4 V . Podawanie impulsów 1/255 i 2/255 (8-16us)
Podawanie impulsów 2/255 powoduje wzrost napięcia na akumulatorze do 15 - 15,3V zaś impulsów 1/255 do napięcia 14,6-14,8V.  Napięcia po ustabilizowaniu się nie rosną a nawet minimalnie (0,1V) maleją

3 Pomiar oporności  po 12h. U1=12,7 U2=12,2  Rwew = 0,30 - spada a więc naprawiamy dalej

4 Pomiar oporności  po 24h  U1=12,6 U2 = 12,2 Rwew = 0,24.  Napięcie bez obciążenia po zakończeniu testu = 13,1V
Trzeba zwiększyć dokładność pomiaru napięcia do dwu miejsc po przecinku (1/1000) bo różnice napięć pomiędzy kolejnymi próbami są coraz mniejsze.

i tak przez kolejnych 5 dni
>>> Pierwsze testowe wyładowanie jedną żarówką (ok 1,6 A)
    stabilne napięcie przy rozładowaniu - 12,53V
    czas rozładowania do napięcia 11V - 50 min
    przybliżona pojemność  - 1,3 Ah  tylko? :(

Wnioski do procedury Ładowanie Rozładowanie LR
Na moje oko powyższa procedura nie sprawdza się - ładowanie impulsami o szerokości 8-16us do napięcia 15,2-15,4V a potem krótkie rozładowywanie żarówką prądem 1,6A do napięcia 13,6V nie wydłuża czasu kolejnych ładowań. Powiem więcej - raczej je skraca a to oznacza, że pojemność zamiast rosnąć raczej maleje a więc zasiarczenie rośnie. Tak może być gdyż krótkie (30-50 s) rozładowania prądem 1,6A może powiększać ilość nierozpuszczalnych kryształków siarczanów, których kolejne ładowanie impulsowe może nie rozłożyć. To gdybanie ale fakt jest taki że efekt odsiarczania po początkowym sukcesie jest raczej mizerny

Ponownie analizując artykuł naszych energetyków oraz cytowany przez nich artykuł dr Sauera 
widzę potrzebę całkowitej zmiany procedury odsiarczającej a w zasadzie konieczność wprowadzenia dwu procedur.

Procedura Ładowania z Przerwami  PLP
Procedura Stałego Ładowania PSL

Procedura PLP ma polegać na ładowaniu impulsami do napięcia 15,3 - 15,6 V a po jej osiągnięciu następuje wyłączenie ładowania do czasu spadku napięcia ponownie do wartości 13,4V. W tym trybie nie będzie dochodziło do powtórnej krystalizacji siarczanów  w wyniku pobierania prądu z akumulatora. Przerwa w ładowaniu jest po to by ustabilizowały się procesy chemiczne w akumulatorze i by nie przekroczyć napięcia powyżej tych 15,3 - 15,6 V ze względów bezpieczeństwa. Po prostu nie wiem jak i kiedy wydzielą się gazy w akumulatorze co przy szczelnym akku może skończyć się małym pif-paf. Stabilizacja ma umożliwić ponowne powiązanie w wodę atomów wodoru i tlenu, które mogą się wydzielić przy przeładowaniu akumulatora. Szczelne baterie mają jakieś katalizatory odpowiedzialne za funkcję powtórnego związania gazów.

Procedura PSL to taki trochę crash test. W pełni naładowany akumulator podłączę  na stałe do impulsów 10-20 us z maksymalnym prądem w impulsie jaki uda mi się wycisnąć z prostownika i przyłączonych kondensatorów. Powinno to dać średni prąd na poziomie 01-02 x I10. Pozwolę napięciu na akumulatorze rosnąć bez ograniczeń (no powiedzmy do 16- 16,5V). Jedynym ograniczeniem będzie czas ładowania - test zakończę gdy do akumulatora wpłynie  dodatkowo ładunek równy znamionowemu tj 9Ah. Czas ładowania procedurą PSL przy założeniu średniego prądu z prostownika na poziomie 0,1A - a tyle mniej więcej pobiera akumulator traktowany 10us impulsami - wyniesie więc około 90 h. Po tym czasie sprawdzę oporność wewnętrzną akku.



No ale przede wszystkim zabiorę się za nową konstrukcję desulfatora.
Obecny ze względu na MOSFETy od dużej rezystancji wewnętrznej - ponad 0,1om - nie pozwalają osiągnąć dużych przyrostów prądu w impulsie. I to też może być przyczyną mizernych wyników odsiarczania.
Trzeba więc wymienić MOSFETy na takie z minimalną opornością kanału DS i dołożyć kondensatory z niewielką impedancją wewnętrzną.

a więc do dzieła co by cdn.........



niedziela, 5 lutego 2017

Mikroprocesorowy prostownik - desulfator akumulatorów cz 4

Teoria teorią a praktyka sobie

Poskładany prototyp gotowy do testów.



Pomny doświadczeń z płytką stykową wszystko jest elegancko polutowane. No może z tą elegancją to przesada ale co mogłem to przytwierdziłem na stałe.
W międzyczasie uległ lekkim przeobrażeniom schemat prostownika.



Zrezygnowałem z pomiaru napięcia lupą napięciową - to pomiar via dioda zenera powinienem otrzymać 3 x większą dokładność pomiaru napięcia. Niestety nieliniowość diody zenera była na tyle duża, iż nie dało się tego zgrabnie wykalibrować w zakresie 11- 16V. Dokładniejszy okazał się pomiar całego napięcia akumulatora podawanego na wejście analogowe NANO  (Uwy_full) poprzez dzielnik. Nie ma też dużych kondensatorów filtrujących na tym dzielniku pomimo impulsowego zasilania akumulatora poza niewielkim kondensatorem rzędu nF do przejęcia ewentualnych szpilek przepięciowych jakie mogą pojawiać się w stanach nieustalonych.   Akumulator okazał się najskuteczniejszym kondensatorem filtrującym a kilku-woltowe skoki napięcia mierzone przez NANO uśredniam programowo - to całkowicie wystarcza do określenia w miarę poprawnych napięć na akumulatorze. By dokładnie określić napięcie naładowania baterii i tak trzeba będzie wyłączyć MOSFETem ładowanie a wtedy żadnych impulsów na akumulatorze nie będzie.
Odzyskane wejście analogowe przełączyłem na LEDa  wejściowego prostownika. Tym sposobem będę mógł stwierdzić czy prostownik podłączony jest do sieci i czy podawane jest napięcie zasilające MOSFETy.
Trzecie wejście analogowe służy do pomiaru prądu z układu ACS720. Niestety bracia Chińczyki dali plamę i zamiast 5A czujnika ACS przysłali mi 20A przez co czułość pomiaru spadła mi niemal dwukrotnie - miałem mieć 180 mV/A a mam 100 mV/A. Teoretycznie mógłbym mierzyć prąd 1A z dokładnością 5 mV (5V/1024) czyli 5% ale w praktyce zakłócenia od impulsowej pracy układu skutkują dokładnością na poziomie 20 - 30% a a w zakresie prądów 0,1 - 0,2  nawet 50% błędu. Trochę mało by mierzyć np. zmianę oporu wewnętrznego akumulatora po zaaplikowaniu mu uzdrawiającej procedury odsiarczania. Trzeba będzie wymyślić inny sposób badania skuteczności naprawy  akku. Dla uśrednienia mocno impulsowych przebiegów prądu z przetwornika Halla zastosowałem filtr dolno-przepustowy zasymulowany w SpiceLT (poprzedni post). Działa znakomicie.

Program jest w powijakach więc nie ma czego opisywać. Ale odczytywanie wszystkich istotnych pomiarów w telefonie za pomocą BLYNKa - bezcenne. Praktycznie nie muszę używać miernika by określić co dzieje się ładowanym akumulatorem. Dwie diody na wejściu i wyjściu prostownika to wszystko co zastosuję w docelowym rozwiązaniu jako wskaźniki - resztą zajmie się BLYNK.



Na razie zaimplementowałem dwie procedury ładowania - stałym prądem ( a w zasadzie stałym wypełnieniem) ustawianym górnym suwakiem i stałym napięciem określonym przez dolny suwak. Oba poziomy I i U ustawiane oczywiście z BLYNKa w telefonie.
Przy ładowaniu stałym prądem (stałym wypełnieniem) MOSFETy są otwierane na stałą uzależnioną od pojemności akumulatora wartość wypełnienia - najczęściej jest to maksymalna wartość prądu jaką udaje się wycisnąć z prostownika. Transformator ze starego prostownika ma dobrze dobrane napięcie wtórne samoograniczające prąd ładowania do wielkości 8-10 A dla typowych akku samochodowych, które zmniejsza się samoistnie przy wzroście napięcia na baterii. Nie ma więc zagrożenia przeładowania ale dodałem dodatkową funkcję - ograniczenia napięcia ładowania ustawianego dolnym suwakiem. Gdy napięcie ładowania przy stałym wypełnieniu osiągnie założony poziom program automatycznie zmniejsza krokowo wypełnienie tak by utrzymać napięcie na akumulatorze na określonym poziomie.
Procedura ładowania stałym napięciem działa podobnie ale prostownik ma możliwość zmiany wypełnienia w górę i w dół. Program sukcesywnie zwiększa prąd (wypełnienie) ładowania od 0 do maksimum ustawionym na górnym suwaku a potem tak reguluje wypełnienie w górę i w dół by utrzymać napięcie ładowania na stałym określonym poziomie
Procedura przy stałym wypełnieniu służy także do formowania wstępnego głęboko rozładowanych akumulatorów  oraz do procedury odsiarczania po ich całkowitym naładowaniu.
Dla mocno rozładowanych akumulatorów ustawiam wypełnienie od 1/255 do 5/255 i katuję taki akumulator do skutku aż napięcie podniesie się do około 12,6 V.
Właśnie na warsztacie eksperymentuję z niewielkim akumulatorem żelowym, 12 V 7Ah, który przeleżał się kilka ładnych dobrych lat na dworze i miał posłużyć jako element wymienny przy zakupie nowego akumulatora (30 zł taniej bo bez kaucji). Ale o dziwo wciąż wykazywał szczątkowe napięcie na poziome ok 6 V.  Jest wiec szansa, że nie ma zwartej celi co wykluczyłoby go kompletnie z prób reanimacji.



Po pierwszym naładowaniu akumulatorka do napięcia 14 V przyłączona żarówka 20 W świeciła się około 10 sek po czym zdechła a napięcie ponownie spadło do 6-7 V. Po pięciu dniach formatowania impulsami prądowymi o wypełnieniu 2/255 i średnim prądem ok 100-200 mA żarówka świeciła się  już przez kilka min przy spadku napięcia do 9V a po odłączeniu obciążenia napięcie na baterii wraca do 12,6 V. Chyba jednak akku ma jakieś wewnętrzne zwarcie na celi. Potrzymam to jeszcze kilka dni podnapięciem może coś się zmieni.
Przy okazji formatowania tego akumulatora ukazała się dobitnie nieprzyjemna cecha tranzystorów MOSFET - duża wejściowa pojemność bramki. Zmieniając wypełnienie z 1/255 na 10/255 prąd ładowania zamiast wzrosnąć dziesięciokrotnie wzrastał mi zaledwie o 50%. W zastosowanych w układzie tranzystorach IRF 9540 pojemność bramki nie jest jeszcze tak wielka - wynosi "tylko" 1,8nF. Ale to w połączeniu z rezystorem 10 k jaki zastosowałem do polaryzacji bramki daje stałą czasową przy wyłączaniu tranzystora na poziomie 20 - 40 us. Podczas gdy szerokość impulsu generowanego przez PWM wynosi 8-10 us (2ms/255)! A to oznacza, że czas wyłączenia MOSFETa jest większy od szerokości impulsu. Horror. Ratuję sytuację dziesięciokrotne zmniejszając rezystancję polaryzującą MOSFETY. Teraz jasnym się staje czemu do sterowania MOSFETami stosuje się specjalne układy przełączające mające możliwość przenoszenia dużych impulsowych szpilek prądu pochodzących z ładowanej/rozładowywanej wejściowej pojemności. O choćby taki układ
 

 Przy czym tranzystory we wtórniku powinny mieć obciążalność ok 1A by uzyskać czasy przełączania rzędu dziesiątek czy setek ns. I kto tu mówi o napięciowym sterowaniu MOSFETami?
Zmniejszyłem szybko rezystor bramki z 10k do 300 om. I prąd dla wypełnienia 1/255 radykalnie zmalał. W układzie docelowym trzeba więc przewidzieć dwa dodatkowe tranzystory do sterowania MOSFETem. Jakby nie mogli tego od razu zaimplementować w tranzystorze. A tranzystory IGBT potrafili zrobić (to połączenie MOSFET na wej i bipolarny na wyjściu). Te uwagi odnoszą się jedynie do sytuacji kluczowania MOSFETa częstotliwościami powyżej kilkuset Hz. Jeśli jest on załączany sporadycznie pojemność bramki nie ma znaczenia dla poprawności pracy układu czy strat mocy.

Testowe obciążanie formatowanego akumulatorka 7Ah żarówką 20 W wykazało ogromną przydatność tej funkcji dla pełnej automatyzacji naprawiania zasiarczonych akumulatorów.
  1. Po naładowaniu akumulatora do pełnego napięcia  krótkie załączenie obciążenia szybko stabilizuje  napięcie baterii i nie trzeba odczekiwać 12- 24 h by odczytać rzeczywisty poziom naładowania
  2. Po naładowaniu do full akku przyłączenie obciążenia pokazuje jednoznacznie czy nie ma w nim zwartej/zwartych cel. Jeśli napięcie nie spada gwałtownie poniżej 12 V a po odłączeniu obciążenia wraca do poziomu 12,4 - 12,6 V jest duża szansa na prawidłowe działanie wszystkich cel.
  3. Po pełnym naładowaniu przyłączenie obciążenia pozwala na kontrolowane rozładowanie akumulatora i ponowne uruchomienie procedury ładowania. Wg opisów pozwala to na zwiększenie zdolności magazynowania energii w naprawianym akumulatorze.
  4. Po pełnym naładowaniu obciążenie znaną opornością pozwala b. dokładnie określić rzeczywistą pojemność. Wystarczy czas pomiaru do chwili gdy napięcie spadnie do wartości granicznej 10,2-10,5V pomnożyć przez prąd obciążenia. Proste
  5. Przeprowadzanie procedury odsiarczania akumulatora tj. po pełnym naładowaniu traktowanie go impulsami prądowymi o średniej wartości prądu 0,1xI10 (1/100 pojemności) powoduje wzrost napięcia powyżej 15 - 15,5V. Trzeba więc okresowo obniżać stan naładowania akku by móc kontynuować procedurę odsiarczania a może ona trwać nawet kilka tygodni.
  6. Przyłączanie obciążenia o znanej wartości pozwala z dużym przybliżeniem określić rezystancję wejściową akumulatora. A w zasadzie dwu jednakowych obciążeń 

Procedura pomiaru oporności wewnętrznej.
- mierzymy napięcie bez obciążenia - powinno być >= 12,6 V - jeśli jest mniejsze akumulator należy doładować
- obciążamy akumulator jednym znanym obciążeniem. Mierzymy napięcie pod obciążeniem
- obciążamy dodatkowo drugim obciążeniem. Mierzymy napięcie z dwoma obciążeniami
Jeżeli jako obciążenie stosuję dwie żarówki o mocy 20W każda przybliżona rezystancja wewnętrzna to

                U1 - U2
Rwew = -------------  zakładając że I2 = 2 x I1  i  I1 = 20W/12V = 1,6 to Rwew = 0,6 (U1-U2) [om]
                I2 - I1

To wyliczenie jest ze sporym przybliżeniem w określaniu prądu (rezystancji) obciążenia. Jednak wyznaczenie Rwew z dokładnością 20-25% jest całkowicie wystarczające do oceny skuteczności (lub nieskuteczności) procedury odsiarczania.
No to czas do pracy nad programem  inteligentnego prostownika ......

cd pewnie musi nastąpić.

czwartek, 2 lutego 2017

LTspice - elektronika bez lutownicy

Lenistwa cd...

Do niedawna nawa LTspice nic mi nie mówiła. A dziś i owszem.
Komputerowa symulacja układów elektronicznych - siedzimy w fotelu i bezboleśnie testujemy nasze pomysły dowolnych konfiguracji elektronicznych. Bez płytek stykowych, lutownicy i artystycznej pajęczyny elementów elektronicznych. Nie potrzeba też multimetru a nawet oscyloskopu czy wobuloskopu - wszystko to zaszyte jest w programie i dostępne całkowicie za free - oj jak ja to lubię!!!

To początek nauki więc będą pewnie wpadki. Program jest bajecznie prosty a dwustronnicowa instrukcja obsługi całkowicie wystarcza by po godzinie można bawić się programem ze zrozumieniem. Program jest tak intuicyjny jak EAGLE i nawet dosyć podobny. Naprawdę warto spróbować.

A więc zobaczmy co widać na wirtualnym oscyloskopie w temacie  mój "intelligentny prostownik"

Wstępnie zasymulowałem taki schemat



Schemat mniej więcej odpowiada rzeczywistemu układowi.Jednak zamiast mostka prostowniczego dałem układ symetryczny zasilania pełnookresowego - mostek coś nie za dobrze działał podczas symulacji bo źródło jednym końcem nie było przyłączone do masy. Rezystancja R1 to halotronowy czujnik prądu. Rząd wielkości oporności wewnętrznej obwodu pomiaru prądu się zgadza ale przyjąłem 1,8 mom by dostać spadek napięcia równy 1/100 tego co pokazywałby układ halotronowy ACS712. V1 robi za Arduino i generuje przebieg prostokątny o zmiennym wypełnieniu ustawianym manualnie. Dodałem też kondensator, którego wartość będę zmieniał by podglądać jego wpływ na prąd w prostowniku i akumulatorze. Napięcie baterii ustawione na 14,4V ale mogę je dowolnie zmieniać tak jak i rezystancję wewnętrzną baterii. R2 i R3 symulują rezystancje wewnętrzne transformatora.

 Pierwsza próba - dwa wykresy napięć i prądów na akumulatorze dla napięcia akku = 1 V (całkowite rozładownie) i 14,4 całkowite naładowanie. Na drugim wykresie przebiegi napięcia i prądu pokrywają się co do kształtu więc jest tylko jeden przebieg


Już widać,że z 5 impulsów PWM przypadających na półokres napięcia prostownika dla normalnie ładowanego akumulatora o napięciu > 11V znaczenie dla ładowania mają co najwyżej 2 impulsy. Pozostałe 3 mają amplitudę mniejszą niż napięcie akku i nie biorą udziału w ładowaniu.
Jeśli dodam kondensator C1 o wartości 1mF  lub 10 mF przebiegi napięć ładujących akku zmienią się


Dopiero dodanie 10 mF pojemności odbija się znacząco na  efektywności ładowania - pojawiają się trzy dodatkowe impulsy ładujące. Ale 10 mF to sporo a kondensator przy takiej pracy impulsowej musi mieć niską impedancję wewnętrzną. Inaczej się zagotuje. Interesująco natomiast wygląda to od strony prądu ładującego akku.


Dodanie kondensatora 1mF powoduje pojawienie się szpilki prądowej o wartości 50% większej niż w układzie bez kondensatora. Układ upodabnia się do impulso działającego desulfatora co powinno zwiększyć możliwości odsiarczania baterii w projektowanym prostowniku.

Jeszcze ciekawsze wnioski można wyciągnąć z analizy prądów bramki tranzystora MOSFET. Od strony bramki tranzystor ten widziany jest jako pojemność o wartości 1 - 30 nF. Jeśli przełączamy tranzystor rzadko - praca w układach napięcia stałego - to bramka praktycznie nie pobiera prądu a umożliwia przełączanie bardzo dużych prądów - 100A i więcej. Po prostu ideał. Ale sytuacja znacząco się pogarsza gdy MOSFET kluczowany jest z dużą częstotliwością kHz, MHz.


Źródło sterujące bramką mające niewielką oporność wewnętrzną np 1 om w czasie załączania/ wyłączania tranzystora musi przyjąć szpilki prądu pochodzące z naładowywania/rozładowywania kondensatora bramki o natężeniu do 1 A! Ale czas trwania tych impulsów to tylko ok 100 ns. W tym czasie wydzielana moc chwilowa na tranzystorze jest największa ale na szczęście czas przełączania jest względnie krótki. Jeśli mielibyśmy sterować MOSFETem ze źródła o ograniczonej wydajności prądowej np. z wyjścia NANO to musimy ograniczyć ten prąd do co najwyżej 20 mA. Zasymulowałem to wstawiając szeregowo ze źródłem sterującym rezystor 1kom.


Napięcie bramki spada do 20% dopiero po 10 us.
 Ma to znaczenie? Oczywiście
Czas komutacji tranzystora wzrasta stukrotnie i w tym czasie mamy największy poziom traconej w tranzystorze mocy. Dla częstotliwości powyżej 50 kHz tranzystor będzie pracował bez przerwy w stanach nieustalonych związanych z przełączaniem pobierając średnio 10 mA prądu pojemnościowego w bramce. Tak więc teoria napięciowego (bezprądowego) przełączania prądu przez MOSFET jest prawdziwa ale nie do końca.
Gdy tranzystor jest przełączany z częstotliwością Hz lub pojedynczych kHz nie ma to znaczenia ale przy większych częstotliwościach trzeba bardzo dokładnie analizować ten problem i odpowiednio dobierać układy sterujące MOSFETem.

Kolejne zagadnienie do przeanalizowania w LTsice to pomiar przez NANO prądu ładowania mierzonego przez przetwornik halotronowy ACS720. Przetwornik daje na wyjściu napięcie 2,5V+/-X gdzie X to wielkość napięcia proporcjonalna do prądu = 180 mV x prąd w A. Ale jak pomierzyć to napięcie gdy prąd ma charakter mocno impulsowy. Miernik elektrodynamiczny przyłączony szeregowo do akumulatora z zasady działania uśrednia przebieg odkształconego prądu (innego niż prąd stały czy sinusoidalny). Przetworniki A/C w NANO mierzą natomiast wartość chwilową. Nie ma jak zmusić przetwornik by mierzył pik pojawiającego się na wejściu analogowym napięcia. Trzeba to zrobić inaczej.

Należy uśrednić impulsy napięcia tzn z napięcia impulsowego zrobić napięcie stałe. Fachowo nazywa się to wydzieleniem składowej stałej napięcia zmiennego i realizowane jest to przez filtr dolnoprzepustowy. Najprostszy filtr to szeregowe połączenie R i C gdzie składowa stała odkłada się na kondensatorze.


Częstotliwość graniczna takiego filtra to f=1/RC. Ale rzeczywisty filtr trzeba dobrać na co najmniej 10 krotnie mniejszą częstotliwość. Chcę odfiltrować wszystkie  częstotliwości  a najniższą jest częstotliwość sieci x 2 = 100 Hz (bo prostowanie dwupołówkowe) . Dla R = 100 k C winno być > 1 uF.


Pięknie !  Po około 1/2 sekundy napięcie ustabilizuje się na poziomie 2,5 mV ( w rzeczywistym układzie z halotronem napięcie będzie 100 x większe) co oznacza prąd o wartości 2,5/1,8 = 1,4 A. Dokładność pomiaru ze względu na tętnienia wynosi +/- 5%. Jeśli chcemy zwiększyć dokładność - zmniejszyć tętnienia - musimy zastosować większy R lub C. Zwiększenie C do 10 uF daje taki przebieg napięcia


Prawie idealnie gładki. Teraz dokładność uśredniania napięcia wzrosła 10 razy do +/- 0,5% ale czas stabilizowania się pomiaru wzrósł też 10 x do 5-6 sekund! Z zastosowaniem takiego filtra nie zdążymy np. zdiagnozować zwarcia w prostowniku  gdyż po 5 sek nie będzie już czego zbierać w spalonym układzie. Tak więc dobór filtra to zawsze kompromis pomiędzy dokładnością filtracji a czasem stabilizowania się napięcia wyjściowego z filtra. Ale zobaczyć to wszystko na symulatorze LTspice - bezcenne!!!

Zobaczmy w taki razie ile zyskamy/stracimy z prądu ładowania rezygnując z mostka prostowniczego na rzecz prostownika jednopołówkowego. Napięcie wzrośnie o 0,7V ale jednocześnie akumulator zasilamy tylko jedną połówką napięcia.


Dioda w szereg z akumulatorem symujuje drugą diodę w mostku prostowniczym.



Napięcie na rezystorze 1,8 mom spadło doz 2,6 mV do 1 mV. Wpływ dodatkowej diody jest bardzo duży bo napięcie transformatora niewiele przekracza napięcie w pełni naładowanego akumulatora

A teraz ładowanie jednopołówkowe. Wyrzucam diodę przy akumulatorze i rozwieram jedno źródło napięcia



Wynik ciekawy - tętnienia wzrosły dwukrotnie - co oczywiste bo ładujemy tylko co drugą połówką napięcia ale średni prąd wrósł!!!! Nienacznie o 20% ale jednak

Podoba mi się ten symulator coraz bardziej.

Ale lutownicy to nie zastąpi więc czekamy na cd...