Opamp ile Akım Kontrolünde Sorun

[Tagli]

Amacım 15 Ohm'luk direnç üzerindeki akımı, potansiyometreden belirlenen bir referans değerine göre sınırlandırmak.

İnternette bulmuş olduğum bu devreden yola çıktım:


Ancak akım ölçümü için kullandığım 1 ohm'luk direnci transistörün önüne koymanın daha sağlıklı olacağını düşündüm ve bu da bir fark yükselticisi kullanma ihtiyacı doğurdu. Bunun için de bu sitedeki şekilden ve açıklamalardan faydalandım:

Potansiyometre ile ayarı hassaslaştırmak, yani az bir çevirmenin çok bir akım değişimine sebep olmaması için 10 kat yükseltmeyi uygun gördüm.

Ancak aşağıda şeklini vermiş olduğum devreyi bir türlü çalıştıramadım. Devre potansiyometreyi çevirirken sanki atlamalı çalışıyor. Bir süre hiç akım geçmiyor, ikinci kademede 0.2 amper geçiyor. Biraz daha çeviriyorum potansiyometreyi, yine sabit kalıyor sonra bir yerden sonra birden artıyor, 0.45 amper falan oluyor.

Tampon kısmındaki opampları (aynı kılıftalar) negatif voltaj ile beslemiyordum ilk denemelerde. Bu durumda tampon çıkışlarının doğru olmadığını gördüm. Ama diğer iki opampa (ki bu ikili de aynı kılıfta) negatif besleme verip vermemek bir şeyi değiştirmiyor. Direnç üzerinden akım geçerken de fark yükselticisinin tampon çıkışları arasındaki farkı 10 kat yükseltmediğini görüyorum. Ancak yük direncini 30 ohm'a çıkardığımda bu sorun ortadan kalkıyor. Kademe sorunu devam ediyor.

Transistör yokken, yani bir sınırlama yapmadığım zaman fark yükselticisi doğru çalışıyor.
[IMG]http://www.imagedisk.net/di-J944.png[/img]

İşin içinden çıkamadım bir türlü. Bu konularda bilgim de zayıf, bir uzman görüşüne ihtiyacım var. Transistörleri sevemedim bir türlü 

[Klein]

Bu devrede fark amplifikatörün , amplifikatörden çok karşılaştırıcı gibi çalışıyor. Çünkü  transistörü  anahtar  gibi kullanmışsın.
Başlangıçta  fark amp. girişin 0V olacak.  - giriş  + girişten düşük olduğu için çıkış hızla + ya doğru gidecek. Opamp çıkışın 0.7V'u aştığında transistörün iletime geçecek. Dirençler ve transistör üzerinden maksimum akum yani 750mA akım akacak.  Transistörün iletimde olduğu için diffamp - girişinin  0V diğeri ise  0.75V olacak.  Yükseltme katsayın 11 olduğu için opamp çıkışı 7.5V olacak bu değer Referansından büyük olacağı için opamp çıkışın hızla 0'a gidecek ve transistör kesime gidecek.  ve sonra aynı şey tekrarlanıp duracak.  Bunlar çok hızlı tekrarlandığı için  transistörün hep iletimdeymiş gibi max akımı alacaksın. Veya rastgele değerler alacaksın.

Bence doğru yöntem transistörü anahtar gibi kullanmak yerine  amplifikatör gibi kullanman. yani kollektör + ya , emiter yüke şeklinde. O zaman daha iyi kontrol sağlarsın. Ama illa ki  böyle kullanacaksan opamp çıkışına küçük bir kapasite eklemeyi dene.  Transistörün kesime gitme ve iletime geçme süresini biraz uzatacağı için referansnoktasında tutabilirsin. Ama bu sana transitördeki ısınmayı azaltmak adına hiçbir avantaj sağlamaz. aksine dezavantaj bile olabilir.  Ayrıca bu şekilde fark amplifikatörüne ihtiyacun yok. sıradan bir karşılaştırıcı da işini görür.

[Klein]

@fxDev  burada bir noktada ayrılıyorum. Bu devrede Mosfet yerine BJt kullanmayı tercih ederdim. Çünkü bu devrede opamp karşılaştırıcı gibi göünse de aslında amplifikatör gibi çalışıyor.  Opampın çıkışındaki ,transistörün iletim kesimi esnasındaki gecikmeler opamp çıkışının referans gerilimine sabitlenmesini sağlıyor. Transistörün çıkışı sürekli 1-0 olmuyor.  Referans kaç V ise  transistörün beyzine uygulanan gerilim o olduğu için transistörün emiterinde göreceğimiz gerilim ( dolayısıyla akım) hep sabit kalır. Ama mosfet kullanırsak  bu hareket mosfeti hep linear bölgede tutmaya çalışacağı için pek istenen bir durum olmaz.
Ama sizin de bahsettiğiniz gibi  transistör PWM ile sürülseydi o zaman Mosfet kullanmak daha doğru bir yaklaşım olabilirdi.

[Tagli]

Benim vermiş olduğum ilk şekilden anladığım zaten transistörün amplifikatör olarak kullanılması idi. Yani anahtarlama yapmayı düşünmedim hiç ama konu hakkında pek bilgim olmayınca sanırım yaptığım şey bu olmuş. Fark alıcı devreye ihtiyacım oldu, çünkü her ne kadar bu denemede eklememiş olsam da asıl amaç yük direnci üzerindeki gerilimi okumak. Burada sabit bir direnç var, ama gerçekte yük bir SMA tel olacak, yani ısındıkça kısalan ve direnci de doğal olarak azalan bir tel. Asıl amaç bu telin uzunluğunu kontrol etmek olacak. Transistörü anahtar gibi değil, analog olarak kullanmak istememin sebebi de bu, yük üzerindeki gerilimi ve akımı rahat okuyabilmek. Telin üzerinden geçecek azami akımın 0.5 amper olacağını sanıyorum, ki muhtemelen bu değere bile ulaşmasına izin vermeyeceğim. Fazla ısınınca bu teller bozulup kasılı kalıyorlar

Devreyi ilk şekildeki gibi denediğimde normal çalışıyor, fark yükseltici işin içine girince sorunlar ortaya çıkıyor. Ama bu işin mantığını anlayamadım. Devre ilk şekildeki gibi kurulduğunda analog olarak çalışmıyor mu? Daha doğrusu akım amplifikatörü olarak? Ben sadece (-) girişine sinyali daha farklı bir şekilde sokmuş olmuyor muyum? Yani yapılan eklemenin çalışmayı nasıl etkilediğini anlayamadım. Bir şekilde fark alıcı devre kullanmam zorunlu yanılmıyorsam, yoksa yük üzerindeki gerilimi okuyamam değil mi?

[Klein]

Muhakkak ki ikisi de linear bölgede çalışacak. Ama BJT lerin üzerinde harcanabilecek maksimum güç  Mosfet üzerinde harcanabilecek max güce göre daha fazla.  Transistöre göre değişim gösterecektir muhakkak.  Ortalama 20a bir mosfet üzerinde harcanabilecek max güç 80-90W  Ortalama 20A bir BJt üzerinde harcanabilecek güç 150-160W olabilyor. Bu oran her zaman geçerli olmayabilir. Ama çoğunlukla daha yüksek.
Bu yüzden BJT kullanmak ilk tercihim olacaktır. Tabi saturasyon meselesi de ayrı konu. 
Büyük akımlarda BJT'nin beyz akımını sağlamak ciddi sorun. EE her güzelin bir kusuru var.

[Klein]

Benim vermiş olduğum ilk şekilden anladığım zaten transistörün amplifikatör olarak kullanılması idi. Yani anahtarlama yapmayı düşünmedim hiç ama konu hakkında pek bilgim olmayınca sanırım yaptığım şey bu olmuş. Fark alıcı devreye ihtiyacım oldu, çünkü her ne kadar bu denemede eklememiş olsam da asıl amaç yük direnci üzerindeki gerilimi okumak. Burada sabit bir direnç var, ama gerçekte yük bir SMA tel olacak, yani ısındıkça kısalan ve direnci de doğal olarak azalan bir tel. Asıl amaç bu telin uzunluğunu kontrol etmek olacak. Transistörü anahtar gibi değil, analog olarak kullanmak istememin sebebi de bu, yük üzerindeki gerilimi ve akımı rahat okuyabilmek. Telin üzerinden geçecek azami akımın 0.5 amper olacağını sanıyorum, ki muhtemelen bu değere bile ulaşmasına izin vermeyeceğim. Fazla ısınınca bu teller bozulup kasılı kalıyorlar

Devreyi ilk şekildeki gibi denediğimde normal çalışıyor, fark yükseltici işin içine girince sorunlar ortaya çıkıyor. Ama bu işin mantığını anlayamadım. Devre ilk şekildeki gibi kurulduğunda analog olarak çalışmıyor mu? Daha doğrusu akım amplifikatörü olarak? Ben sadece (-) girişine sinyali daha farklı bir şekilde sokmuş olmuyor muyum? Yani yapılan eklemenin çalışmayı nasıl etkilediğini anlayamadım. Bir şekilde fark alıcı devre kullanmam zorunlu yanılmıyorsam, yoksa yük üzerindeki gerilimi okuyamam değil mi?

Devre ilk şekildeki gibi kurulduğunda analog ( Linear bölgede demek daha doğru olabilir)  çalışıyor. Ama senin kurduğunda Öyle değil.
Çünkü Emiter şasede kollektör yükte çalıştığında devre akım anahtar gibi çalışır. 
Şöyle düşün :
transistörün tetiklenmesi için 0.7V gerek. Diyelim ki kesime gitmesi için de 0.68V . bu durumda Senin transistörü  0.68 ile 0.7 arasında kararsız bir bölgede tutman lazım ki iç direnci yüksek olsun. Bu aralığı 0.2V ta tutmak da oldukça zor iş.  Ama BJT yerine Mosfet kullansaydın daha iyi kontrol edebilirdin.  Çünkü mosfetin linear bölge aralığı daha yüksek. Ya da Emiteri yüke bağlamalıydın ki istediğin gibi analog çalışsın.

[Tagli]

Transistörler hakkındaki teorik bilgi eksikliğim kendini göstermiş  . Dediğin gibi transistörün yerini değiştirdim, yükü ve ölçüm direncini emiter'den sonraya aldım. Şu anda güzel çalışıyor gibi. Bu durumda, toprağa yakın tarafta ölçüm direncinin olduğunu düşünürsek sanırım fark yükselticiye de ihtiyacım olmayacak akım ölçümü için. Sadece yükün üzerindeki gerilimi okurken gerekecek fark yükseltici, öyle değil mi?

İkinize de ilginiz için teşekkürler.

[Klein]

Evet yük üzerindeki gerilimi ölçerken fark yükselticiye ihtiyacın olacak.
Eğer akım direnci üzerindeki gerilimi ölçecek ADC varsa transistörün emiterindeki gerilimi diffamp kullanmadan ölçüp , akım direnci üzerindeki gerilimi bundan çıkararak da yük üzerindeki gerilimi bulabilirsin.