Как сделать пульсацию тока
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
Ситуация - при модернизации СОПТ (добавлении второй АБ), была просьба заменить заложенные в проект ВАЗПы на УЗП-Е по причине высокой пульсации (2% у первого против 0,5 у вторых). Пошли на встречу - заменили.
Делается новая ПС. На стадии П заложены опять те же ВАЗПы и как я понимаю давно устаревшие щиты ПСН-1200 в сочетании с батареей БП (Курск). Делаем Р. Решил я проявить инициативу и предложил заменить ВАЗПы на УЗП-Е опять же сославшись на пульсации. Попросили обосновать. Вот тут случилась проблема. Прошу помощи чтобы разобраться.
В документации на ЭКРА БЭ2502 написано "Допускается наличие синусоидальной составляющей напряжения с амплитудой до 6% от среднего значения, имеющей частоту второй гармоники".
То есть верно что данный терминал допускает пульсацию 6%?
для Micom P437:
Рабочий диапазон для постоянного напряжения:
0,8 – 1,1 Uпит,ном при остаточной пульсации до 12 %от Uпит,ном
так что вполне возможно 6%.А кто попросил обосновать,эксплуатация?
. То есть верно что данный терминал допускает пульсацию 6%?
Из частных разговоров с разработчиками аппаратуры выяснил, что она выживет и при больших пульсациях. Другое дело, нормируемая величина, которая соответствует более старой аппараппаратуре. помню, как в молодые годы пришлось повозиться с реле импульсной сигнализации на подстанциях с выпрямленным оперативным током.
В свое время, работая в эксплуатации на ТЭЦ, замерил пульсации и за голову схватился. Достигали 30%. И ничего, ни повреждения аппаратуры, ни ложной работы по этому поводу не было. Пришлось срочно городить дополнительные фильтры для особо ответственных потребителей.
Но пульсация пульсации рознь. Те же ВАЗП, не подпертые аккумуляторной батареей, дают дикое искажение синусоиды (что вы хотите от тиристроной схемы выпрямления). И отключение АБ очень плохо влияет на емкостные элементы и некоторые блоки питания. Неселективный вольтметр может показать умеренную величину, а селективный или осциллограф - ого-го по высоким гармоникам.
так что вполне возможно 6%.А кто попросил обосновать,эксплуатация?
Моя инициатива - отказаться от ПСН-1200 и от ВАЗП.
А обосновать просит заказчик проекта. Пока вот такие аргументы против ВАЗП:
- пульсация выше
- нет автоматической термокомпенсации (есть только у ВАЗП-МТ, но пока не встречал нигде).
Отказ от ПСН-1200:
- определил 104 элемента в батарее. Напряжение постоянного подзаряда АБ 2,25 В/эл. При 108 элементах напряжение было бы 108*2,25 = 243 В, что выше 1,1*220=242. А если поддерживать напряжение на шинках ЩПТ 240, то будет недозаряд. А панели ПСН-1200 расчитаны на использовнаие 108 элементов.
- нет устройства поиска земли.
- не приспособлен для АСУ.
Но пока доводов мало и не убеждают никого почему-то.
Из частных разговоров с разработчиками аппаратуры выяснил, что она выживет и при больших пульсациях. Другое дело, нормируемая величина, которая соответствует более старой аппараппаратуре. помню, как в молодые годы пришлось повозиться с реле импульсной сигнализации на подстанциях с выпрямленным оперативным током.
В свое время, работая в эксплуатации на ТЭЦ, замерил пульсации и за голову схватился. Достигали 30%. И ничего, ни повреждения аппаратуры, ни ложной работы по этому поводу не было. Пришлось срочно городить дополнительные фильтры для особо ответственных потребителей.
Но пульсация пульсации рознь. Те же ВАЗП, не подпертые аккумуляторной батареей, дают дикое искажение синусоиды (что вы хотите от тиристроной схемы выпрямления). И отключение АБ очень плохо влияет на емкостные элементы и некоторые блоки питания. Неселективный вольтметр может показать умеренную величину, а селективный или осциллограф - ого-го по высоким гармоникам.
Я так понимаю основная опасность - выгорание блоков питания МП-реле при всех этих делах. А вот как определить частоту пульсации ЗУ? Я так понимаю расчетно увы никак.
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
У меня тоже аналог Тан на выходе. Правда я 3 года изучал как это работает. И придумал схему из разных решений. Получилось сложно. Проще изучить устройство выходного тр-ра. Свой путь советовать не буду.
Схему с номиналами срисовывайте и выкладывайте, может сразу кто и узнает или базы по опознанию ШИМ подкинут. А дальше можно у гугеля спросить, не обязательно тут, может получится даже быстрей.
Обычно в питании МК (микропроцессора (IC101)). Может, его и нет вовсе. Не нужен. Тогда, как Руслан и сказал - проверять всё, относящееся к радио, если на остальных входах не отключается. Правильную работу резонаторов (на IC306 точек не дано, но это pin26, pin28), ресета (pin11 у IC306).
не пишу на Си и Ассме, проблем сохранить всё ОЗУ (и регистры) нет. Сохраняю регистр MCUSR (или как он в этом МК называется) в самом начале кода, анализирую состояние до очистки ОЗУ и установки стека. Помню, в каких-то проектах МК работает на 128 кГц и спит почти всегда, перезапуск по Сбросу и дальше попёр работать. ps Никогда не использую Симуляторы: хватило пары недель опыта в самом начале пути освоения МК.
Кто-нибудь поможет? После перезагрузки контроллера, все данные стираются, а как же оперативка (RAM), питание то включено! И как записать и прочитать данные в ОЗУ? Кучу страниц уже пролистал, может я не правильно вопрос ставлю?
В статье представлен обзор характеристик светодиодов и варианты выбора источников питания для них. Описаны типовые схемы источников питания, даны подробные сведения по созданию контура обратной связи, рассмотрена проблема регулирования яркости светодиодов и приведены два способа ее решения.
Введение
По мере того как стоимость производства светодиодов снижается, они все шире используются в различных целях — от портативных устройств до автомобилей и освещения зданий. Благодаря высокой надежности, эффективности и малому времени реакции, светодиоды стали очень популярными источниками света. Стоит отметить, что, несмотря на низкую стоимость ламп накаливания, необходимость частой замены делает их неудобными и дорогими в эксплуатации. Хороший пример — лампы в уличных фонарях. Чтобы заменить перегоревшую лампу, требуется бригада рабочих и автомобиль с подъемником. Следовательно, с точки зрения рентабельности светодиодные источники света здесь более предпочтительны.
Лампы накаливания излучают свет в широком диапазоне длин волн, но часто применяются там, где требуется лишь зеленый, красный и желтый свет — например в светофорах. При этом фильтры, используемые с лампами накаливания, поглощают 60% световой энергии, в то время как светодиоды изначально дают свет требуемого цвета. Кроме того, светодиоды начинают излучать свет сразу после подачи питания, тогда как время реакции лампы накаливания — примерно 200 мс. Именно поэтому в автомобильной промышленности светодиоды применяются для фонарей стоп-сигналов. Кроме этого, светодиоды используются в качестве источников света для видеопроекторов DLP, где механический узел заменяется линейкой светодиодов, которые включаются и выключаются с большой скоростью.
Вольт-амперные характеристики светодиодов
На рисунке 1 показан график прямого напряжения для типичного светодиода на основе InGaAlP.
Рис. 1. Вольт-амперная характеристика светодиода (реальная и модель в виде резистора, подключенного последовательно к источнику напряжения)
Прямое падение напряжения на p-n-переходе светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент –3,0…–5,2 мВ/K. Это одна из причин затруднений при параллельном включении светодиодов. Светодиод, нагретый сильнее всех, стремится потреблять больше тока, что приводит к еще большему его разогреву.
Рис. 2. При токе более 1 А эффективность светодиода ухудшается
На рисунке 2 показана относительная световая отдача (световой поток) как функция рабочего тока. Очевидно, что световая отдача практически линейно зависит от тока через диод и перестает расти только при более высоких значениях тока. Это значит, что при малых токах удвоение тока диода приводит к удвоению светоотдачи. Данное правило не является, однако, справедливым при больших токах, когда увеличение тока на 100% приводит к повышению светоотдачи лишь на 80%. Это важно, поскольку светодиоды работают от импульсных источников питания, которые могут подавать на светодиод значительную пульсирующую компоненту постоянного тока. Фактически стоимость источника питания до некоторой степени определяется допустимым пульсирующим током. Чем больше величина пульсирующей компоненты, тем ниже стоимость источника питания. Но за это приходится расплачиваться снижением светоотдачи.
На рисунке 3 в количественной форме представлено снижение световой отдачи при наложении треугольных импульсов пульсирующего тока на постоянный выходной ток.
Рис. 3. Пульсирующий ток несколько ухудшает светоотдачу светодиода
В большинстве случаев частота пульсаций тока превышает 80 Гц, и пульсации не видны глазу. Более того, глаз реагирует на свет по экспоненциальному закону и не в состоянии различать снижение яркости света, составляющее менее 20%. Таким образом, даже при значительных пульсациях тока на светодиоде заметного снижения яркости света не происходит.
Пульсирующий ток неблагоприятно влияет на светодиоды, повышая рассеиваемую мощность, что может привести к нагреву p-n-перехода и значительно сократить срок службы светодиода. На рисунке 4 приведен пример, представляющий относительную световую отдачу светодиода как функцию времени и температуры p-n-перехода.
Рис. 4. Высокая температура p-n-перехода уменьшает срок службы светодиода
Рис. 5. Пульсирующий ток повышает рассеивание мощности в светодиоде
Например, ток с 50%-ной пульсирующей компонентой увеличивает потери мощности не более чем на 5%. При значительном превышении этого уровня, чтобы обеспечить приемлемую температуру p-n-перехода и, таким образом, продлить срок службы прибора, необходимо сокращать долю компоненты с постоянным током. Согласно эмпирическому правилу, срок службы полупроводника продлевается вдвое при понижении температуры p-n-перехода на каждые 10°С. Следует, правда, учитывать, что в большинстве схемных решений приходится ограничивать ток импульса в дросселе из конструктивных соображений. Большинство дросселей рассчитано на отношение Iпик./Iвых. на уровне, не превышающем 20%.
Типовые применения
Во многих случаях управление током светодиодов осуществляется балластными резисторами или линейными регуляторами. В этой статье, однако, наше внимание направлено на импульсные регуляторы. Существуют три топологии, нашедшие широкое применение в управлении электропитанием светодиодов: понижающая, повышающая и комбинированная. Выбор топологии зависит от соотношения входного и выходного напряжения.
Если выходное напряжение всегда меньше входного, то рекомендуется использование понижающего регулятора. Типовая схема представлена на рисунке 6.
Рис. 6. Понижающий преобразователь для питания светодиода
В этой схеме продолжительность включения силового ключа управляется временем установления среднего напряжения на дросселе выходного фильтра L1. Когда ключ на полевых транзисторах (в микросхеме TPS5430) открыт, он подает входное напряжение на дроссель L1 и создает в нем ток. Ограничительный диод D2 обеспечивает ток при закрытом ключе. Дроссель сглаживает этот ток при прохождении тока через светодиоды. Регулирование осуществляется за счет контроля тока светодиода (падения напряжения на резисторах R1, R3) и сравнения c эталонным напряжением, генерируемом в микросхеме. Если ток слишком мал, то продолжительность включения возрастает и среднее напряжение увеличивается — соответственно увеличивается ток. В этой схеме для повышения эффективности имеется также емкость, поскольку падение напряжения на силовом переключателе, ограничительном диоде и измерительном резисторе весьма невелико.
Если выходное напряжение всегда превышает входное, то используют повышающий преобразователь, как показано на рисунке 7.
Рис. 7. Повышающий преобразователь для питания светодиода
Рис. 8. Понижающее-повышающий преобразователь со стабилизацией тока светодиода
Шунтирование измерительного контура
На рисунке 9 показаны три возможные конфигурации: простой фильтр только с индуктором (а); типичный для источников питания фильтр (б); а также усовершенствованная схема фильтра (в).
Рис. 9. Варианты выходного фильтра
Рис. 10. Графики усиления и фазы фильтров
В варианте (а) отклик соответствовал системе первого порядка, устойчивой по определению. Усиление по постоянному току задается управляемым напряжением источником ЭДС, делитель построен на сопротивлении светодиода и резисторе для измерения тока. Выводы цепи сделаны от дросселя и сопротивления. Компенсатор построен по прямой схеме с усилителем второго типа. Цепь (б) имеет отклик второго порядка за счет добавления выходного конденсатора. Этот конденсатор может оказаться необходимым, если неприемлема значительная величина пульсирующей компоненты тока светодиода, либо из-за электромагнитных помех или других соображений. Усиление по постоянному току такое же, как в предыдущей схеме. Однако здесь существует пара комплексных полюсов при частоте, определяемой выходным дросселем и конденсатором.
Полный сдвиг фазы фильтра составляет 180°. Это может привести к неустойчивости системы, если не уделить внимания конструкции компенсирующей схемы. Компенсирующая схема — такая же, как в случае источника питания со стандартным режимом по напряжению, требующего усилителя третьего типа. По сравнению со схемой (а), при этом добавляются два дополнительных компонента и выходной конденсатор. На схеме (в) место подключения выходного конденсатора изменено, чтобы обеспечить более простую компенсацию цепи. Пульсирующая компонента напряжения на светодиодах такая же, как для схемы (б), однако пульсирующий ток дросселя течет через резистор для измерения тока R105. Это необходимо учитывать при вычислениях рассеивания мощности. Функция, описывающая эту схему, имеет один ноль и пару полюсов, так что компенсация данной схемы почти так же проста, как схемы (а). Усиление по постоянному току для данной схемы такое же, как и в двух первых схемах. Ноль функции появляется из-за наличия конденсатора и последовательного сопротивления светодиодов. Здесь присутствуют два полюса, первый из которых определяется конденсатором и резистором для измерения тока. Второй полюс определяется резистором для измерения тока и дросселем. Температурный отклик этой схемы такой же, как у схемы (а).
Регулирование яркости
Очень часто требуется регулировать яркость светодиодов, например для управления яркостью дисплея или освещения здания. Существуют два способа сделать это. Можно либо управлять током светодиода, либо быстро включать и выключать его. Управление силой тока — наименее эффективный способ, поскольку световая отдача не является полностью линейной функцией силы тока. Кроме того, при величине тока меньше номинальной существует тенденция к сдвигу цвета излучения светодиода. Не следует забывать о том, что восприятие яркости человеческим глазом экспоненциально, так что снижение яркости может потребовать существенного процентного изменения силы тока. Это оказывает большое влияние на проектирование схем. Из-за допусков на параметры схемы 3%-я погрешность регулирования при полной величине тока может обернуться погрешностью в 30% или более при 10%-ной нагрузке.
Управление яркостью за счет широтно-импульсной модуляции (ШИМ) тока — более точный способ, хотя при этом возникает проблема быстродействия устройства. Для источников света и дисплеев частота ШИМ должна превышать 100 Гц, чтобы человеческий глаз не замечал мерцания. Длительность импульса 10%-ной ширины находится в миллисекундном диапазоне и требует от источника тока частотной полосы более 10 кГц. Это требование легко обеспечивается простыми контурами, показанными на рисунке 9а и 9в.
На рисунке 11 показан понижающий силовой каскад с ШИМ для регулирования яркости.
Рис. 11. Ключ Q1 используется для ШИМ тока светодиода
В этом примере светодиод просто включается в цепь и отключается от нее. Таким образом, управляющий контур всегда активен и обеспечивает чрезвычайно быструю переходную характеристику (см. рис. 12).
Рис. 12. Метод ШИМ обеспечивает субмикросекундную скорость переключения светодиода
Заключение
По мере того как применение светодиодов становится все более распространенным, возникает множество вопросов управления их питанием. Светодиоды все шире применяются в автопроме, где надежности и безопасности придается очень большое значение. Бортовая сеть автомобиля представляет собой весьма неблагоприятную среду с точки зрения качества электропитания. Поэтому защита должна быть спроектирована таким образом, чтобы поддерживать работоспособность при скачках напряжения более 60 В, возникающих при коммутации нагрузок.
Применение светодиодов для освещения зданий также ставит сложные задачи разработки схем электропитания, поскольку такие источники света часто работают автономно, требуя коррекции коэффициента мощности и обеспечения возможности управления током и яркостью. Кроме того, светодиоды входят в состав проекционных и телевизионных устройств, где к задачам разработчиков добавляется обеспечение быстрого времени реакции, точного управления токами и контроля включения/выключения.
На мой клич о создании "народного пульсметра" (https://ammo1.livejournal.com/1289621.html) откликнулось много людей В комментариях на Дзене Вячеслав Т сообщил, что существует готовый датчик пульсации, который производит московская компания iArduino. Он называется "Датчик освещенности, люксметр, FLASH-I2C (Trema-модуль)" и стоит 320 рублей. Этот датчик построен на сенсоре APDS-9930, который на самом деле является датчиком приближения, но заодно может измерять освещённость. Датчик содержит свой процессор и отдаёт по шине I2C освещённость в люксах, пульсацию в процентах и расстояние до объекта. На сайте iArduino написано, что пульсация вычисляется по 20 последним измерениям освещённости. С какой частотой делаются измерения и по какой формуле считается пульсация неизвестно. Я специально съездил в iArduino, чтобы узнать технические подробности, но там сказали, что датчик разрабатывался давно и они ничего не помнят.
Купил датчик, собрал прибор и изучил, как он работает.
Датчик не учитывает фоновую засветку, поэтому измерения желательно проводить в темноте, чтобы единственным источником света была исследуемая лампа.
Я взял светодиодные лампы разного качества с разным уровнем пульсации и сравнил показания самодельного пульсметра с показаниями спектрометра Uprtek MK350D и прибора Radex Lupin.
"Uprtek MK350D" и "Radex Люпин" рассчитывают коэффициент пульсации по разным формулам, поэтому их показания различаются. Показания самодельного прибора на датчике iArduino близки к показаниям MK350D, считающего пульсацию по упрощённой формуле. Отсутствие пульсации (0%) и небольшие уровни пульсации (1-50%) самодельный прибор показывает уверенно и достаточно точно. При пульсации 100% показания самодельного прибора начинают прыгать от 0 до 100%, но по этому "прыганью" можно понять, что лампа совсем плохая.
Во второй строке самодельный прибор показывает освещённость в люксах.
Я снял небольшое видео с экспериментом по сравнению показаний приборов.
Для того, чтобы сделать такой же прибор самостоятельно понадобится датчик "iArduino Датчик освещенности, люксметр, FLASH-I2C (Trema-модуль)" (можно купить тут), OLED-экран 0.96" с 4 выводами (I2C) (можно купить тут или тут), плата D1 mini (можно купить тут или тут) или, если не хотите ничего паять, Arduino Nano (можно купить тут или тут) или Arduino Uno (можно купить тут или тут).
Четыре контакта датчика освещённости и четыре контакта экрана подключаются к одним и тем же контактам микроконтроллера: VCC к 5V, GND к GND или G, SCL к D1 у платы "D1 mini" или к A5 у плат Arduino, SDA к D2 у платы "D1 mini" или к A4 у плат Arduino. У платы Arduino Uno все эти контакты дублируются, поэтому одну плату (например, экран) можно подключить к 5V, GND, A5, A4, а вторую (например датчик iArduino) к 5V, GND, SCL, SDA.
Прибор можно использовать и без экрана: вся информация одновременно выводится в последовательный порт и её можно смотреть в мониторе порта Arduino.
Скетч выглядит так. При использовании платы "D1 Mini" уберите две наклонные линии перед тремя строками, отключающими Wi-Fi.
Для компиляции понадобятся библиотеки iarduino_I2C_DSL и
GyverOLED.
Для удобства всё, что нужно (скетч, библиотеки, схему подключения) можно скачать в одном архиве тут.
Но не спешите бежать в iArduino за датчиком. Как я сказал в начале, не мой призыв откликнулось много людей и двое уже создали гораздо более совершенные пульсметры.
Станислав Грицинов разработал пульсметр с аналоговым датчиком TEMT6000 и TFT-экраном.
Николай Хозяинов (директор R-LABS) сделал пульсметр с маленькой солнечной батареей в качестве датчика и OLED-экраном.
В ближайшее время мы доведём "народный пульсметр" до совершенства и я опубликую подробную инструкцию по его сборке, кроме того, возможно получится сделать так, что готовый пульсметр можно будет купить.
Читайте также: