Yüksek Frekanslı Yarım Dalga Doğrultmaçda Akım Ölçümü Nasıl Olabilir?

[picmanya]

http://c1111.hizliresim.com/r/j/kmf8.jpg

Devredeki trafo ferrit nüvelidir.
Devremin çalışma frekansı 25kHz. dir.
Yük omik ve değeri değişkendir.
Devre yarım dalga doğrultmaç devresidir. Tam dalga yapmam mümkün değil.
Devrede bu haliyle, Vout çıkışı  DC 0....5 V. aralığında değişmek dedir. Değişim kararsızdır.
Yük üzerinden akan akıma, hızlı tepki verebilmem için, C kondansatörlerinin değerini çok büyük kullanamıyorum.
C lerin değeri yükseldikçe Vout çıkışı daha kararlı hale geliyor. Ama bu seferde akımı değiştirmeye yeterince hızlı tepki veremiyorum.
Amacım yük üzerinden akacak akımı, istenilen bir seviyede mümkün olduğunca az bir dalgalanma ile tutabilmekdir.
Bunun için Vout çıkışını değerlendirip, Kontrol devresi ile 25kHz. pwm frekansın duty'si ile oynuyorum.

Yarım dalga doğrultmaç devresinden akan yük akımını nasıl ölçsem daha iyi olur?
Bilmediğim bir teknik - yöntem varmı? Bunu öğrenmek için bu konuyu açtım.

[z]

Cikistaki 300 Ohm dirence seri bir diyod, Cikis kapasitorune de paralel bir direnc baglarsan olur.

[picmanya]

opampın + girişinden toprağa 1000k bir direnç takılı, bu direnci şematik fazla karışmasın diye göstermedim.
bu durumda, çıkış kapasitesine paralel bağlanacak direncin ekstra bir faydası olmaz galiba.

çıkışdaki 300R ye seri diyod takmanın , opamp çıkışındaki dc gerilimi düşürmekden başka ne işe yarayacağınıda tam anlayamadım. bu diyod ölçüm hassasiyetimi azaltmazmı? silisyum diod için 0,7V. shottky diod için 0,4V. gerilim düşümü yapar.
başkada faydası olmaz sanki.

önerinizi kafama yatmasada yinede deneyeceğim. keşke çözüm bu kadar basit olsa.

[serdararikan]

bence C lerden opamp tarafında olanı kullanmana gerek yok.ayrıca Rsense direncinin düşük omajlı ve telli olmamamsı lazım.

[picmanya]

resimdeki C lerin ikiside bu tür devrelerde sık kullanılır.
amaç pi tipi filtreleme gibi bir şey anladığım kadarı ile. ölçüm daha kararlı olsun diye kullanılıyor galiba.
bahsettiğiniz C yi çıkarınca faydasını görmedim. devrede gözle görünür bir gelişme olmuyor.

Rsense direnci karbon - metal oksit - yanmaz direnç diye satılanlardan bir kaç model denedim hepsi aynı şey.
bu dirençlerin hiç birisi tel sarım direnç değil.
hatta yinede direnç indüktif bir etkimi yapıyor acaba diye düşünüp, dirence ters paralel UF4007 de attım.
hep aynı hep aynı değişen birşey yok.

Rsense direncinin değerini çok düşük kullanamıyorum.
Rsense ve yük üzerinden küçük akımlar akıyor. bu direncin değerini düşürürsem opampın yükseltme değerini arttırmam gerekir bu seferde opampın giriş ofset voltajı sorun olur.

girişdeki C lerin değerini çok fazla arttırırsam, Vout çıkışı daha kararlı hale geliyor. Vout çıkışından alınan ölçümler daha iyi oluyor. ama bu seferde yük üzerindeki akım değişimine çok hızlı tepki veremiyorum. bunu gözlemleyebildim.

sorunun yarım dalga doğrultmaç devresindeki gerilimin şeklinden dolayı olduğunu düşünüyorum.
0 ile 90 derece arası dolu bir gerilim sinyali ve sonra 90 derece ile 180 derece arasında bom boş 0V halinde bir gerilim seviye sinyali. bizim devre habire akım örnekleyip duruyor ve sonra ortalamasını alıyor.
akım ortalamasının içine 90 ile 180 derece arasındaki 0V. kısmıda giriyor tabiki. işte bu kısmı zannediyorum resimdeki C kondansatörleri biraz dolduruyor olmalı.

bunalmis 'in devresinin çözüm olacağını düşünmüyorum ama yinede onu yarın deneyeceğim.

soruyu birde şöyle sorayım belki kafalarda daha iyi bir şey canlandırabilirim. yarım dalga doğrultmeç devresi düşünün tek diyotlu yani. bu devrede filtre kondansatörü olmasın. ve bu devrede akımı ölçelim nasıl olacak akımı neye göre ölçeceğiz.
devreden akım bir akacak bir akmayacak gerilim ve akım yarı dolu yarı boş geçecek.

ben normal bir doğrultmaç devresinde sinyalin dolu geçtiği kısmı algılayıp, bu kısımlarda habire örnekleme alır durur ve sonucu ortalama olarak bulurdum.

başkaları nasıl yapardı onuda bilmek isterim.

benim bu deveremde yarım dalga dc gerilim sinyalinin dolu ve boş geçtiği anları bilmem mümkün olmuyor.
bunu tespit edemem.

[ErsinErce]

Picmanya hocam Rsense'e bağlı kondansatör akım şeklini, 1kdan sonraki kondansatör ise giriş değerinizi bozuyor
Akım ölçerken küçük voltajlarla uğraşıldığından RC filtreyi girişe uygulamaktan kaçınıyorum
opampa bağlı direnç değerlerinizi 1 dekad arttırmanızda fayda var,
300R yerine 10k-100nF RC koyabilirseniz daha düzgün sonuçlar alacağınızı düşünüyorum
ama okumayı yaparken efektif değer hesaplamanız lazım, verdiğiniz tarz bir devre için

direk ölçtüğünüz değere göre sonuca gitmek istiyorsanız yani DC ye çevrilmiş bir değer istiyorsanız
yukarıda bahsettiğim RC yerine bunalmis hocanın dediği gibi Diyot-kondansatör ve kondansatörü boşaltmaya yarayacak bir direnç koymalısınız
direnç değerini birkaç deneme ile bulmanız gerekebilir

[z]

...bunalmis 'in devresinin çözüm olacağını düşünmüyorum ama yinede onu yarın deneyeceğim....

Nasil bir analiz yaptin da bu sonuca ulastin?

soruyu birde şöyle sorayım belki kafalarda daha iyi bir şey canlandırabilirim. yarım dalga doğrultmeç devresi düşünün tek diyotlu yani. bu devrede filtre kondansatörü olmasın. ve bu devrede akımı ölçelim nasıl olacak akımı neye göre ölçeceğiz.
devreden akım bir akacak bir akmayacak gerilim ve akım yarı dolu yarı boş geçecek.

40 mikrosaniyelik peryod icinde akimdan ne siklikta ornek alabilirsin? ADC yeterince hizlimi, islemci gercek zamanda alacagi bu verileri derhal alip hesaplayabilecek guctemi?

ben normal bir doğrultmaç devresinde sinyalin dolu geçtiği kısmı algılayıp, bu kısımlarda habire örnekleme alır durur ve sonucu ortalama olarak bulurdum.

25Khz lik sinyalde her bir cycle da bu isi yapacak kadar guclu islemci kullaniyormusun?

başkaları nasıl yapardı onuda bilmek isterim.

Ya dedigim gibi analog ortalama alirsin yada bahsettigin frekansda calisacaksan DSP ile sinyali islersin.

Fakat isin uc kagidi da var. Dortgen dalgalarla beslenen omik yukun akimi da dortgen darbedir ve darbe basina bir ornek alman yeterli olur. Bu durumda on-off surelerini
olcerek hemencecik ortalama degeri hesaplayabilirsin.

benim bu deveremde yarım dalga dc gerilim sinyalinin dolu ve boş geçtiği anları bilmem mümkün olmuyor. bunu tespit edemem.

Akim darbesini komparatore girdiginde komparator, akim darbesini digital seviyeye cekmis olur. Artik bunun inen ve cikan kenarlari ile int urettirerek yazilimla yada yada timerlar araciligiyla darbe surelerini donanimla olcebilirsin.

[picmanya]

kullandığım işlemci oldukça hızlı bir işlemci.
dsp ünitesini kullanmayı bilmediğimden dolayı kullanmıyorum.
bu zamana kadar dsp kısmına ihtiyacım olan bir işle karşılaşmadım.
yada karşılaşdımda ben yine normal yollarla bu işi bitirmiş olabilirim.
yapmaya çalıştığım bu akım ölçümü işi içinde, dsp gerektiğini sanmıyorum.
normal işlemcilik bir iş bu. yapabilen bir şekilde bu işi yapıyor.


http://c1111.hizliresim.com/r/k/l837.jpg

ErsinErce ve serdararikan 'ın mesajı üzerine biraz daha araştırıp, son olarak devreyi üstdeki hale indirgeyip denemeler yaptım.
kondansatör olarak yalnızca Rsense paralel olan kondansatörü bıraktım.
bu kondansatör takmazsam akım ölçümünde çok sorun oluyor.
ölçüm sonucları ile devreyi kontrol etmek mümkün olmuyor.  işlemci kontrolde sapıtıyor.
kondansatörü çok düşük değerde kullandığımdada sorun devam ediyor.
kondansatör değerini kademeli olarak arrtırdığımda ise, akım ölçümünün giderek iyileştiğini görüyorum.
yalnız bu seferde işlemcimin devrenin kontrolüne tepkisi çok gecikmeye başlıyor.

25kHz. de %5...%90 pwm duty değerlerinde çalışıyorum.

sorunun hala yarım dalga doğrultmacın gerilim - akım eğrisinin karakteristiğinden kaynaklı olduğunu düşünüyorum.
bakın sağ üstde iki grafik verdim. burda yarım dalga doğrultmacın %100 ve %20 pwm duty oranını göstermeye çalıştım.

ben akımı adc üzerinden grafikdeki 1 olan noktalarda ölçtüğümü düşünüyorum.
ama yinede istediğim gibi bir sonuca ulaşamadım.

grafikdeki eğri tam dalga dc gerilim olmuş olsaydı, zannediyorum bu tür bir akım ölçüm sorunuyla karşılaşmazdım.
düz dc gerilimde akım ölçümüde yaptım en ufak bir sorun yok.
yarım dalga gerilimin, duty'si ne değerde olursa olsun, karedalga şeklinde olacağından, efektif değer ölçümü gerekmez desek hatamız olmaz galiba. gerilim ve akımın dalga şekilleri karedalga olmalı, çünkü sürücü devreyi ben kontrol ediyorum. sinüs şekilli bir sinyal oluşturup trafoya vermediğimden eminim. yalnızca trafonun çalışması için bir ters bir düz AC karedalga gerilim veriyorum, gerilimin yalnızca sabit frekansda duty oranı ile oynuyorum. oynamayıda akımı kontrol etmek için yapıyorum.

Rsense direncinin değerini oldukça yüksek kullanıyorum. çünkü yükün direncine oranla bu Rsense direncin değeri yine çok ama çok küçük kalıyor. Rsense direnç değerini dahada düşürürsem, bu sefer de opampın gerilim yükseltme direnç oranları ile oynamam gerekir.

başka ne yapabilirim?

Birde şunu ilave edeyim:
ADC ölçüm hızımı yüksek tutmak için ADC girişindeki direncin değerini yükseltmemem gerekiyor. en fazla 500R olabilir denilmiş.
ben 470R taktığımda bile hız biraz düşüyor gibi geldi. bence opamp çıkışında içeriden bir direnç var sanki. bu direnç 240...390R. aralığında takılmalı gibi bir neticeye ulaştım.
adc 10 bit değerde 500kbps ölçüm hızında çalışıyor. akım örneklemesini 16 / 32 / 64 / 128 ve 256 gibi değerlerde alıp ortalamasına göre çalıştım burlarda fark hissetmedim.

yüksek frekanslı, yarım dalga çıkışlı, duty oranı değişken bir gerilim ve akım sinyali üzerinden, omik yükün çektiği, akım nasıl ölçülür? sanki ölçüm mantığımızda hata var gibi duruyor. mesela ben Rsense direncini komple iptal ettiğimde veya çok küçük kullandığımda akım ölçüm sonucları niye garipleşiyor.

bir insan bir yeri bilmiyorsa bir noktada tereddütlü ise tak diye orda takılıp kalıyor.

bu pcb yi ilk tasarladığımda her şeyi en ince ayrıntısına kadar araştırıp, büyük emekle pcb yi çıkardım. en baştan beri sorun yaşarsam iki yerde yaşarım diyordum. biride bu kısımdı, diğer sorunlu kısmı aştık.

ne yapmamı tavsiye edersiniz?

[z]

Çıkışa RC filitre koy işte.

Bunu bir kaç şekilde yapabilirsin.  RC, DRCR

Eğer 25Khz lik sinyali her cycleida örnekler alarak ortalama hesaplayacaksan işlemcinin işi zor. Bu yüzden bu işi yazılımla değil analog olarak yapmanı öneriyorum.

Bu arada dediğin gibi eğer işlemcinin DSP ünitesi varsa (ki yanlış tabir ettiğini düşünüyorum DSP komut seti vardır)  DSP ünitesine akım ölçüm işini devredersin. İşlemcinin diğer bileşeni bu işle muhatap olmaz.

Güç kaynaklarında transformatörün primerine seri olarak minik bir akım trafosu konur. Bunun sekonderi yüklenir ve doğrultulup filitre edilir. Elde edilen DC gerilim doğrudan yük akımı ile orantılı olur. Sana önerdiğim Diyod + RC devresi de aynı mantığa geliyor.

[ErsinErce]

Rsense e bağlı kondansatör 25khz de direnç görevi görüyor, size sabit gözüken çıkış aslında yanlış ölçüm gösteriyor
osiloskopla baktığınızda daha net göreceksiniz ayrıca bunalmis hocanın dediklerine de kulak verin

[picmanya]

mesajımı yazmayı bitirmeden cevaplar hemen gelmiş. teşekkürler.

Çıkışa RC filitre koy işte.
Bunu bir kaç şekilde yapabilirsin.  RC, DRCR

şimdi hocam ben tam olarak ne yapayım.
bunu anlayabilirsem, hemen uygular, sonucu burda iletebilirim.

üsteki son şekildeki, sağdaki 300R dirence seri bir diyod takıp (diyodun anodu 300R tarafında, katodu ise ADC tarafında olacak şekilde takılacak)  diyodun katodundan, yani işlemci ADC girişinden toprağa, paralel 1nF. seramik kapasite atmalıyım değilmi?
birde son olarak bu 1nF. seramik kapasiteye paralel, yani işlemci ADC girişinden toprağa paralel bir direnç daha atmalıyım sizin tavsiyeniz sonucunda, yapmam gereken bumu?

burda diyot olarak 1N4148 veya UF4007 kullansam olurmu? direnç ve kondanstör değeri ne aralıkda olmalı?
benim anlamadığım nokta, diyot gerçekden böyle yazdığım gibi bağlanacaksa, diyotun üzerinde düşen gerilim düşümü (0,7V.) benim bu değere kadar olan ADC ile ölçmem gereken değerleri yok etmezmi? bu kısmıda anlayamıyorum seri diyod gerilim düşümü yapmazmı?

" Çıkışa RC filitre koy işte. " derken, yukarıda yazdığım ADC girişindeki RCD filtreden bahsediyorsunuz değilmi.
Rsense tarafındaki RC filtreden bahsetmiyorsunuz doğrumu?

[picmanya]

Rsense e bağlı kondansatör 25khz de direnç görevi görüyor, size sabit gözüken çıkış aslında yanlış ölçüm gösteriyor
osiloskopla baktığınızda daha net göreceksiniz.

henüz şu aşamaya kadar sinyal şekillerine osiloskopda bakmadım.
pcb nin diğer taraflarının çalışmasını osiloskopsuz sorunsuz şekilde çıkarabildim.
kondansatör direnç değeri gösteriyor olabilir bunu bilmiyordum.
sizce ne yapmalıyım? çözüm nedir?

[picmanya]

Gerçekte ben iyi bir şekilde çalıştırmıştım bunu.
(Resim gizlendi görmek için tıklayın.)

şematik de kesinlikle hata yok değilmi hocam, aynen çizdiğiniz gibi bir devre, ve iyi çalışıyor diyorsunuz yani.
bu devrenin yükünün besleme gerilimi, yarım dalga mıydı. yoksa tam dalga dc miydi?
tam dc besleme geriliminde sorun olmaz, bunu biliyorum.
bizimkisi yarım dalga dc ile çalışıyor, yarım dalga dc ninde duty sinin düşük olduğu kısımlar çoğunlukda.

ilk opampın + girişine dirençsiz halde, direkt bir gerilim giriliyor olmasını ben hatalı olarak biliyordum.
burda zener olmasa ve opamp girişi besleme geriliminden yüksek bir değere ulaşsa opamp kesinlikle yanar diyebilirim.
zener koymanız ve + girişi, Rsense üzerinden yüksek bir gerilim gelmiyor olması opampı koruyor olmalı.

demekki girişdeki 1k direnci iptal etsek sorun olmayacak diyebiliriz o halde.

sağdaki opampın - girişi direkt kendi çıkışına bağlı kalsa anlayacaktım. yalnız birde iki tane 10k arasına bağlanmış.
bu niye gerekli oluyor? bu bağlantı olmazsa, sorun çıkıyormu? opamp geri beslemesini iki yerden almış buda ilginc geldi bana.

ben ikinci opamp çıkışını ADC girişime bağlarken işlemcimin ADC girişinden en fazla 25mA. den fazla, anlık akım çekmemesi için, en azından ADC girişi önüne yani ikinci opamp çıkışına 200R. gibi bir direnç bağlanması gerektiğini okumuştum.
işlemcide bu yönde tavsiyede bulunuyor bildiğim kadarı ile. her türlü uygulamada bu dirençle karşılaşırım.

demekki bu şekilde dirençsiz bir bağlantıda mümkün görünüyor. direnç olmadığından kondansatörde takamayız diyebiliriz bu doğrumudur?

daha öenmlisi ben bu devreyi uygulayayımmı? bana faydası olurmu?

çıkış opampına bir önceki mesajımda bahsettiğim tip de, bir RCD devresi / seri diod eklenmesi nasıl bir sonuc verir. iyi gelirmi?

[picmanya]

konu ben den koptu hocam. kendimi Mars lı gibi hissetmeye başladım. opampı yeni yeni zor bela kullanmayı öğrenecek gibiydik. şimdi birde aktif filtre çıkdı.

ben bir yük üzerindeki akımı ölçmek ve yük akımını istediğim bir değerde sabit tutmak istiyorum.
istediğim yalnızca bu, burda sorunum akımı ölçmekden kaynaklı.
yükü beslediğim, gerilim kesintisiz tam doğrultulmuş, filtrelenmiş dc bir gerilim olsa (pil veya switch mode güç kaynakları çıkış gerilimi gibi) sorun yaşayacağımı sanmıyorum.

sorunumun yükün yarım dalga bir dc kaynakdan besleniyor olmasında ve bu beslemeyi büyükçe bir kondansatör ile filtre edmiyor olmamda diye düşünüyorum. birde bu yarım dalga kaynağın pwm duty oranı ile oynadığımda ise yüke giden gerilim temelliden azalıyor. ve çok kesintili hale geliyor. yarım dalga doğrultmacın karakteristiğinden dolayı sorun yaşadığımı düşünüyorum. konu kesintili yük akımı üzerinden, işlemci adc si ile mantklı bir akım ölçümünü beceremiyorum gibi duruyor.

şimdi ben sorunumu tam olarak anlatabildim mi, onuda bilemiyorum, aktif filtreleri inceleyeceğim. incelemeden burdan ilerleme yapmaya çalışmak herkese haksızlık olur.

son olarak şunu sormak istiyorum. aktif filtre ne yapıyorda, benim bu işi çözmemde faydası oluyor. onu anlasam şimdilik yeterli olacak gibi. verdiğiniz iki filtre devresinin çıkışında ADC ye giden akım ölçümü bilgisi kesintisiz darbesiz uygun bir aralığamı dönüştürülüyor?

yani Rsense üzerinden geçen, darbeli akıma karşın, aktif filtre çıkışında kesintisiz düz bir dc gerilimmi görüyoruz?

yani yük pil üzerinden bağlansa hani RS direncinden ne kadar düzgün akım bilgisi okunurya, aktif filtre aynen bu işi sağlayamı yarıyor.

öncelikle bu kısmı anlasam aktif filtreyi kullanmayı anlamakdan daha iyi bir iş yapmış olacağım gibi görünüyor.

aktif filtre çıkışı yarım dalga yük gerilim ve akımına karşın nasıldır? aktif filtrenin bana ne faydası olacak bunu anlamalıyım öncelikle.

[picmanya]

anladım hocam teşekkürler.
ben ne size kitabı burda yazdırayım, nede bu konuyu çok fazla uzmanlık derecesinde araştırayım istemiyorum.
amacım yalnızca işime yarayacak tarzda iyi bir akım ölçümü yapmak. hepsi bu.

anlattığınız aktif filtre, her derde deva bir şeymiş, tam aradığım şey gibi duruyor.

aktif filtrenin girişindeki dalganın tipinin nasıl olduğu ile ilgilenmediğini anladım. burası harika.
aktif filtre yalnızca girişindeki dalganın frekans bileşenleri ile ilgilenir kısmınıda anladım, ama bu frekans bileşenlerini kim neye göre belirliyor?  işte bu kısmıda anlasam artık çözüm ortaya çıkacak gibi duruyor.
frekans bileşenlerini ben kendimmi belirlemeliyim? yoksa benim kontrol ettiğim frekansı sabit duty'si değişken pwm gerilimi içerisindemi bu belirleniyor? yada ikiside işin içinemi giriyor?

mesela sizin verdiğiniz iki ayrı devrede de siz kullanılacak elemanların değerini kendiliğinizden belirleyebildiniz.
ben direkt bu devreleri kullansam işimi görürmü sizce?

eleman değerlerini değiştirme, dahada önemlisi devreyi değiştirme gereğim ortaya çıkabilirmi?
bu pcb baya dağıldı, yeni bir tane çizip bastırıp toplayacağım. bu pcb hata yapmama neden olur artık.

yardımınız için teşekkürler.