Opamp İçin DC Gerilim Elde Etmek

Başlatan Bahri Bilir, 09 Ocak 2018, 00:35:57

Bahri Bilir

Merhabalar.
300 DC PWM le sürülen, kaynaktan çekilen max 1 Amperlik akımı ölçmek için seri 1 ohm luk direnç bağlayıp üzerine düşen gerilim ile akımı hesaplamak istiyorum.

Ama PWM sinyali çıkışındaki gerilim aktif görev süresi kontrollü kare dalga olduğu için direnç üzerine düşen gerilimde genlik haricinde kaynakla aynı sinyal şeklinde oluyor.

Ama ben bu değeri opampa gireceğim ve pid kontrol sinyali olarak kullanacağım için bu max 5 volt genlikli PWM sinyalini DC ye çevirmem gerekiyor.

DC ye rc filtre ile çivirdiğimde ve salınım olmaması için büyük bir kondansatör atmam gerekiyor.Bu seferde volt değişim hızını çok yavaşlatmış oluyorum.

DC ye çevirme işlemini hem çok hızlı (~50kHz) değeri değişebilecek, hemde değer sabit kaldığında salınımsız bir dc elde etmek mümkün mü?

Herkese iyi çalışmalar diliyorum.
"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

foseydon

Alıntı yapılan: Babu - 09 Ocak 2018, 00:35:57
Merhabalar.
300 DC PWM le sürülen, kaynaktan çekilen max 1 Amperlik akımı ölçmek için seri 1 ohm luk direnç bağlayıp üzerine düşen gerilim ile akımı hesaplamak istiyorum.

Ama PWM sinyali çıkışındaki gerilim aktif görev süresi kontrollü kare dalga olduğu için direnç üzerine düşen gerilimde genlik haricinde kaynakla aynı sinyal şeklinde oluyor.

Ama ben bu değeri opampa gireceğim ve pid kontrol sinyali olarak kullanacağım için bu max 5 volt genlikli PWM sinyalini DC ye çevirmem gerekiyor.

DC ye rc filtre ile çivirdiğimde ve salınım olmaması için büyük bir kondansatör atmam gerekiyor.Bu seferde volt değişim hızını çok yavaşlatmış oluyorum.

DC ye çevirme işlemini hem çok hızlı (~50kHz) değeri değişebilecek, hemde değer sabit kaldığında salınımsız bir dc elde etmek mümkün mü?

Herkese iyi çalışmalar diliyorum.


Üstat anahtar kelime versem işini görür mü?

PWM voltage reference.

cetin1990

Op-Amp ile doğrultucu yapılsa, Sonra bunun çıkışına yine op-amp ile alçak geçiren filtre uygulansa, kondansatör bağlamaktan daha hızlı olur.



Bahri Bilir

Arkadaşlar anladığım kadarıyla önerilernizi araştırdım. Ama ingilizcem olmaması sebebiyle ulaşabildiğim bilgileri çokta çözebilmiş değilim.
Aktif filtreler süre olarak nasıl bir avantaj sağlayabilir.Sonuçta yine kondansatör şarjı ile dc elde ediyor.

Aşağıdaki devrede galiba zener gerilimi ayarlana bilen bir zener kullanılmış.Ama burada da ne kadar küçük kondansatör kullanılsa da düşük akım çekileceği için yine durulma süresinde çok bir avantaj sağlayamayacakmış gibi düşünüyorum.(Resim yükleme hatası aldım o yüzden linkini yazıyorum)

http://dangerousprototypes.com/blog/2012/03/12/digitally-adjustable-precision-reference-driven-via-pwm/

Aslında aklıma şöyle birşey geliyor.
Çekilen akım, PWM den elde etmeye çalıştığım filtrelenmiş gerilimle değilde,  direnç üzerine düşen PWM sinyalinin genliği ile doğru orantılıymış gibi geliyor.Sonuçta yük sadece anahtarlama anında akım çekecek.Ama burada da ben anahtar sürekli açık kaldığı durumdaki akım verisini elde etmiş olacağım. Bunu birde görev süresiyle ilişkilendirmek gerekiyor.

Devrede görev süresini TL494 e uyguladığım 0-5 Volt gerilimle elde ediyorum.Yani görev süresiyle ilişkilendirmek kolay. Peki PWM sinyalinin sadece genlik gerilimi ni nasıl alabilirim?

Bu arada PWM sinyalinden, 1ms den daha  kısa sürede değişimi yakalayabilecek, düz DC referans gerilimi (teknik ismini bilmiyorum) elde etmek mümkün mü?
Veya TrueRMS yöntemi gibi yöntemlerle elde edilebilir mi? Bu iş için hazır modüller var mı?
"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

Bahri Bilir

Bu arada similasyon olarak son günlerde zevk alarak kullandığım bu site sizce ne kadar güvenilir sonuçlar veriyor? Özelliklede proteusa göre?

http://www.falstad.com/circuit/

Hızlı ve kurulmadan kullanılabilmesi ve akım akışının görünüyor olması büyük avantajlarından.Malzemeleri özel malzeme ismiyle kullanamamak büyük dezavantajlarından.

Ama analog devrelerde bence çok öğretici
"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

foseydon

Birinci derece değil, ikinci, üçüncü derece filtre kullanırsanız response daha hızlı olur. Ama faz kayması da olur. Bulacağınız hazır devre şemaları işinizi görmez.50khz için filtre tasarlamaniz lazım. Hazır devrelerin baz aldıkları pwm frekansı çok daha düşüktür muhtemelen.

Akım konusuna gelirsek, devre semanizi görmeden birşey söylemek zor. Bobin gibi enerji tutan eleman varsa akım şeklinize sawtooth benzeri olur. PWM darbesi gelince artan, kesilince azalan bir form görürsünüz.

RMS to DC converter entegreler var. 50khz ve kare dalga olcebilirsiniz var mı bilmiyorum. Linear technology websitesini bit kontrol edin.

PWM sinyali den istenen hızda dc Referans oluşturmak elbette mümkündür. Maliyet? Zaman?

Falstad bence gençler ve elektroniği yeni öğrenenler için tasarlanmış. Amaç, devrenin içinde akım nasıl ilerliyor. Elemanların değerleri değiştikçe devre karakteri nasıl değişiyor rahat gorebilinsin diye tasarlanmış. Profesyonel şeyler için bu işin babası matlab, ki ben kullanmıyorum. Proteus is görüyor.

Kart üstünde işlemci var mı? Çözümünüz tamamen analog olmak zorunda mı? DAC kullanabilirsiniz misal.

Bahri Bilir

Öncelikle cevap için teşekkürler.

Devrede direnç değeri elde etmek için tasarlanıyor. Ama direnci ölçülecek malzeme yapısı gereği (bu kısım ayrıntısını bende bilmiyorum) 50-100-200-400-800 mA akımlar sabit tutulup 300V DC gerilim kontrol edilmeli.
Akım değeri sabit olduğu için sadece gerilim değeri ölçülerek direnç değeri hesaplanacak. Ve burada Max Volt 300 Volt DC, Max akım ise 1 A olması yeterli. Buda 300 Watt güç kontrolü demek. Ve güçün yüksekliğinden çok ölçümün 0.1 mA kadar hassas olması aynı zamanda da max 100 ms de bir ölçüm alabilmesi hedefleniyor.

Uğraşmaya başladığımda bu proje için olmazsa olmaz olan güç elektroniği ve analog bilgi zayıflığım dolayı tek seferde proje için doğru tercihi yapamayacağımı bildiğim için bildiklerim üzerinden denemeler yapmaya başladım.
İlk olarak gerilim kontrolü üzerine yaklaşık 1 ay uğraştım. DC Gerilim AC 220V gerilimin doğrultulmasıyla elde ediliyor.
İşlemcilerle AC kırpıcı ve elde edilen gerilimi DC ye çevirip yüke uygulamak, DC yi işlemcinin ürettiği PWM le komtrol etmek gibi testlerde, ölçümler ve kontrol için ADC ve DAC dan kaynaklı ve işlemci hızından kaynaklı gecikmelerin ve yüksek frekanstaki hesaplamaların hedeflenen sürenin çok gerisinde kaldığını ve ADC,DAC kısmındaki çözünürlülük sınırlarının aşılmasındaki zorluklardan dolayı İşlemci ile iş yükünün çok artacağını düşündüm.
Ve yaklaşık 2 ay önce yaptığım PID Motor Kontrol devresinin inanılmaz derecedeki hızlı yanıtını ve mükemmel çözünürlüğünü gördüğümdeki etki ile analog yapının bu işi çok daha kolay halledebileceğini düşündüm.

Bunu üzerinede analog olarak testlere devam etmeye karar verdim. Burada gerilim kontrolünde en hassas sonucu galib transistörlerin aktif böldeki linear yapısı ile elde edebilirim. Ama yüksek güçde 300W enerjinin transistör üzerinde yakılacağını düşününce bunun çokda mantıklı olmadığını düşündüm.Ve yaptığım güç transistörleri araştırmalarımda bu güçlerde bir transistöre ulaşamadım.

Ve mosfet-PWM ile kontrol ile bu güçteki akımı 30 TL lik mosfet ile soğutucusuz şekilde çok rahat kontrol edebildim.Ama akım algılama kısmında da yukaradaki bahsettiğim sorunlarla karşılaştım.

"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

foseydon

Alıntı yapılan: Babu - 09 Ocak 2018, 18:27:33
Öncelikle cevap için teşekkürler.

Devrede direnç değeri elde etmek için tasarlanıyor. Ama direnci ölçülecek malzeme yapısı gereği (bu kısım ayrıntısını bende bilmiyorum) 50-100-200-400-800 mA akımlar sabit tutulup 300V DC gerilim kontrol edilmeli.
Akım değeri sabit olduğu için sadece gerilim değeri ölçülerek direnç değeri hesaplanacak. Ve burada Max Volt 300 Volt DC, Max akım ise 1 A olması yeterli. Buda 300 Watt güç kontrolü demek. Ve güçün yüksekliğinden çok ölçümün 0.1 mA kadar hassas olması aynı zamanda da max 100 ms de bir ölçüm alabilmesi hedefleniyor.

Uğraşmaya başladığımda bu proje için olmazsa olmaz olan güç elektroniği ve analog bilgi zayıflığım dolayı tek seferde proje için doğru tercihi yapamayacağımı bildiğim için bildiklerim üzerinden denemeler yapmaya başladım.
İlk olarak gerilim kontrolü üzerine yaklaşık 1 ay uğraştım. DC Gerilim AC 220V gerilimin doğrultulmasıyla elde ediliyor.
İşlemcilerle AC kırpıcı ve elde edilen gerilimi DC ye çevirip yüke uygulamak, DC yi işlemcinin ürettiği PWM le komtrol etmek gibi testlerde, ölçümler ve kontrol için ADC ve DAC dan kaynaklı ve işlemci hızından kaynaklı gecikmelerin ve yüksek frekanstaki hesaplamaların hedeflenen sürenin çok gerisinde kaldığını ve ADC,DAC kısmındaki çözünürlülük sınırlarının aşılmasındaki zorluklardan dolayı İşlemci ile iş yükünün çok artacağını düşündüm.
Ve yaklaşık 2 ay önce yaptığım PID Motor Kontrol devresinin inanılmaz derecedeki hızlı yanıtını ve mükemmel çözünürlüğünü gördüğümdeki etki ile analog yapının bu işi çok daha kolay halledebileceğini düşündüm.

Bunu üzerinede analog olarak testlere devam etmeye karar verdim. Burada gerilim kontrolünde en hassas sonucu galib transistörlerin aktif böldeki linear yapısı ile elde edebilirim. Ama yüksek güçde 300W enerjinin transistör üzerinde yakılacağını düşününce bunun çokda mantıklı olmadığını düşündüm.Ve yaptığım güç transistörleri araştırmalarımda bu güçlerde bir transistöre ulaşamadım.

Ve mosfet-PWM ile kontrol ile bu güçteki akımı 30 TL lik mosfet ile soğutucusuz şekilde çok rahat kontrol edebildim.Ama akım algılama kısmında da yukaradaki bahsettiğim sorunlarla karşılaştım.


Hocam basitte olsa bir şema çizebilir misiniz. Kafamda calandiramadim şu anda. Sakin kafa bir daha bakarım.

Kullandığınız işlemci nedir?

Bahri Bilir

İşlemciler ile yaptığım denemelerin genel yapısı;



"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

foseydon

Alıntı yapılan: Babu - 09 Ocak 2018, 19:29:17
İşlemciler ile yaptığım denemelerin genel yapısı;





Üstat şimdi anladım olayı. Akımı sabit tutarak ( çünkü direncini ölçmek istediğiniz malzeme belli akımlara izin veriyor ) voltajı ayarliyorsunuz. Buradan direnç değerini bulmak istediğiniz için direnç üzerine düşen voltajı olcmeniz gerekiyor.

Yine anladığım kadarıyla voltaj kontölunu voltage chopper ile sağlıyordu iz. Benim düşündüğüm gibi boost etmiyorsunuz.

3 tane işlemciniz var. ST nin işlemcisi bayağı özellikli imiş ve üstelik 72mhz. Neden İşlemcinin adc sini kullanarak direnç üzerine düşen voltajı olcmuyorsunuZ? Hızınız yeterli olur, işlemciye yük oluşturmaz. Adc 12 bit çözünürlükte gayet iyi. Direk ölçmek istediğiniz direncin üzerindeki potansiyel farkını ölçüp kullanın.


Bahri Bilir

Arkadaşlar en sonunda çözüme PSIM de denemeler sonucunda ulaştım.Ve hem hızlı yanıt hemde çok düşük salınımlara lc filtre ile ulaşılabiliyor.Aşağıdaki devre girişlerine 50kHz 5V PWM sinyali giriliyor.Ve görüldüğü üzere salınım 1 ms den daha kısa sürede gürültülü değeri yakalıyor.Ve 500 MicroVolt salınım yapıyor.

Bu PSIM de elde ettiğim sonuçlar. Gerçek devrede bu gün yarın deneyeceğim.
"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

Bahri Bilir

"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

foseydon

Hocam benim anlamadığım neden illa analog çözüm istiyorsun. Zaten adc kullanıyorsun, adc ile ölçsen daha pratik olmaz mı?

Bahri Bilir

Dijitalde çözünürlük ve yanıt süreleri analog kadar iyi olamıyor. Mesala normalde 16 bit adc veya 24 bit adc hesaplandığında çok yüksek bir çözünürlük gibi görünsede analog devre bunun çok daha üzerindeki çözünürlüklerde çalışabiliyor.Veya benim 20 mhz lik osilaskobumda takip edemediğim hızda yanıt verebiliyor.
"Hedeflerin bittiği tek yer, YENİ hedeflerin başlangıcıdır"

foseydon

Alıntı yapılan: Babu - 16 Ocak 2018, 04:20:42
Dijitalde çözünürlük ve yanıt süreleri analog kadar iyi olamıyor. Mesala normalde 16 bit adc veya 24 bit adc hesaplandığında çok yüksek bir çözünürlük gibi görünsede analog devre bunun çok daha üzerindeki çözünürlüklerde çalışabiliyor.Veya benim 20 mhz lik osilaskobumda takip edemediğim hızda yanıt verebiliyor.


Filtreden sonra yine adc den geçiyorsun uzun ama. Adc çözünürlüğü yine sizi kısıtlıyor. Ha adc kızın sample rate I yetersiz 50khz sinyal için. Sample rate 30khz imis. Daha yüksek sample rate ile istenen response yakalanır bence. ATM bunu adcsini bilmiyorum, ama pic lerde 1mega sample per sec. Adc var. PWM I uretende işlemci ön e senkronize örnekleme yapılsa iş görür diye düşünüyorum. Yoğurt yiyin diyelim. Sistemi bilmiyorum sonuçta.