ШИМ и управление напряжением. странности

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 14 фев 2016, 10:08

собрал схему на LM358 + C945+2N3055, подаю Ардуинский ШИМ(с pin3 или pin10) на вход получаю две странности.
первая: регулирование напряжения происходит в диапазоне analogWrite 1...90, вместо 1...254.
вторая: при 19в на входе, выход не поднимается выше 9.6в. куда девается?

есть косяк в схеме, но вот в чём.
толи R1C1, толи R5R3, толи питание ОУ +12в от отдельного источника, толи пара C945+2N3055, толи всё вместе.

может кто нибудь сказать куда копнуть в первую очередь?

кроме схемы прилагаю еще пару графиков происходящего на выходе Оу и на выходе схемы, один график для 8.8в на входе, второй для 19.4в на входе.

DWD · Сообщение **DWD** » 14 фев 2016, 11:40

Проблема в напряжении питания ОУ - у Вас всего 12В.

Расклад получается такой...

Транзисторы включены на выход ОУ как составной эммитерный повторитель, по этому напряжение на эммитере Q1 (на выходе) равно разности напряжения на базе Q2 и падений напряжения на базовых переходах транзисторов. То есть, на 0,7В+0,7В=1,4В меньше.

Согласно даташиту на ОУ его выходное напряжение под нагрузкой меньше на 1,5-2В напряжения питания. То есть на выходе ОУ в данном случае будет не больше 12В-1,5...2В=10,5...10В.

Вот и получается, что при любом напряжении на коллекторах транзисторов (хоть 300В или 3000В) выходное напряжение ни когда не поднимется выше 12В-2-1,4=8,6В.
Что и подтверждается практически - у Вас 8,8В.

ШИМ при этом может меняться не только до 256, а хоть до 1024 - не поможет, так как ОУ ни когда не выдаст напряжение выше 12В-2=10В.

Для выхода из положения Вм нужно увеличить напряжение питания ОУ до значения, превышающего сумму падения напряжений на транзисторах ОУ и выходного каскада. Если в Вашем случае оно получилось 12В-8,8В=3,2В, значит, для получения выходного напряжения, например, 20В, напряжение питания ОУ должно быть не меньше 20В+3,2В=23,2В.
Или, с учётом максимального допустимого напряжения питания ОУ 36В, на Выходе Вы сможете получить напряжение не более 36В-3,2В=32,8В.

Добавлено (14.02.2016, 11:40)
---------------------------------------------
Теперь о косяках в схеме...

Фильтр R1C1 не правильный. Сопротивление резистора R1 нужно увеличить (не менее 10КОм) что бы не перегружать выход МК, а C1 расчитать или подобрать по допустимому остаточному уровню пульсаций импульсов ШИМ.

Делитель R5R3 определяет максимальное выходное напряжение схемы при максимальном упарвлящем напряжении 5В (амплитуда ШИМ импульсов).
В данном случае коэффициент деления резисторов R5R3 равен:
k=R5/R3+1=3,3КОм/1КОм+1=4,3 раза.
Значит, максимальное напряжение на выходе схемы равно:
Uшим*k=5В*4,3=21.5в.
Естественно, при этом напряжение питания ОУ должно быть не меньше, чем 21,5В+3,2В=24,7В, а напряжение на коллекторах выходных транзисторов не менее, чем 21,5В+1,4В=22,9В.

Теперь, думаю, Вы сами сможете рассчитать, какие должны быть напряжения и сопротивления для получения требуемого Вам выходного напряжения схемы.

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 14 фев 2016, 11:50

DWD писал(а):выходное напряжение ни когда не поднимется выше 12В-2-1,4=8,6В.Что и подтверждается практически - у Вас 8,8В.

о. спасибо. очень подробно.

но вот для случая низкого Uвх=8.8в, когда вроде как всё ок, как растянуть, чтобы всей шкалой шим управлялось, а не только 0...90.

В данном случае коэффициент деления резисторов R5R3 равен:
k=R5/R3+1=3,3КОм/1КОм+1=4,3 раза.
Значит, максимальное напряжение на выходе схемы равно:
Uшим*k=5В*4,3=21.5в.

этого достаточно, выше не будет

значит с R1C1 разбираться.

DWD · Сообщение **DWD** » 14 фев 2016, 12:44

SirYorik писал(а):но вот для случая низкого Uвх=8.8в, когда вроде как всё ок, как растянуть, чтобы всей шкалой шим управлялось, а не только 0...90.

Для этого нужно изменить коэффициент деления R5R3, который и привязывает максимальное значение выходного напряжения к напряжению управления (ШИМ).

SirYorik писал(а):значит с R1C1 разбираться.

Нечего с ней разбираться. Поставьте R1 на 10КОм и забудьте.

В общем, если трудно самому рассчитать элементы схемы, то сообщите, какое должно быть максимальное напряжение на выходе и при каком максимальном токе. Посчитаю...

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 14 фев 2016, 14:07

DWD писал(а):максимальное напряжение на выходе и при каком максимальном токе.

16в 5а

Для этого нужно изменить коэффициент деления R5R3, который и привязывает
максимальное значение выходного напряжения к напряжению управления
(ШИМ).

Делитель R5R3 определяет максимальное выходное напряжение схемы при максимальном
упарвлящем напряжении 5В (амплитуда ШИМ импульсов).

сижу, туплю

Добавлено (14.02.2016, 13:09)
---------------------------------------------

Цитата SirYorik ()значит с R1C1 разбираться.
Нечего с ней разбираться. Поставьте R1 на 10КОм и забудьте.

ну да, хоть 2к\44мкф, хоть 10к\6мкф - одинаково

Добавлено (14.02.2016, 13:37)
---------------------------------------------

похоже всё "не то" определяется питанием ОУ, осталось найти где взять вольт 30...

Добавлено (14.02.2016, 14:07)
---------------------------------------------
кстати, тут схема по номиналам точно такая же, видимо в одном месте передрали, только в цепи питания ОУ стоит батарейка на 5в в дополнение к Uin .
мне вариант с батарейкой не нравится.

помню, что видел некий повышающий преобразователь на транзисторе и конденсаторах тактируемый самой ардуиной килогерцами, но вот где видел?

DWD · Сообщение **DWD** » 14 фев 2016, 14:48

От же дебильный движок у форума... Расписал целую портянку, нажал отправить - выскочило сообщение, что какой-то тег не закрыт и всё пропало...

Переписывать лень, по этому только выводы.

R1=10КОм, R3=10КОм, R5=22КОм (сопротивление R3 на 1КОм это мало).

Напяжение питания всей схемы с учётом пульсаций напряжения питания - 24В. ОУ подключить к этому напряжению через резистор на 100Ом...1КОм.

Транзистор Q2 SC945 не подойдёт, так как его масимальный ток коллектора 0,2А, а для раскачки выходного Q1 2N3055 с КУ не более 10 нужен ток 5А/10=0,5А.
Q2 нужен помощнее - с током не менее 0,5...1А.

И вообще, лучше вместо сборки Q1 и Q2 поставить один полевик, снятый с убитой материнки. Они там все на 30В и не менее 20А...50А, да ещё и низкопороговые (1,5В...3В).
И перегрузку полевики держат не впример лучше биполярных.
Имея практически неограниченый КУ на постоянном токе подключаются непосредственно к выходу ОУ.

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 14 фев 2016, 15:24

DWD писал(а):Q2 нужен помощнее - с током не менее 0,5...1А.

попробую кт630.
незнаю, может высокочастотность подсуропить?

поставил кт630 и питание ОУ 22.4в
имею при
18.7 на входе - рабочий диапазон ШИМ 0...200, выходное 0...17,7
8.5 на входе - рабочий диапазон ШИМ 0...90, выходное 0...7,8

и сойдет пока....

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 16 фев 2016, 13:33

собрал вторую часть схемы для измерения тока нагрузки (схема в приложенном архиве).

измеряю ток ардуиной, постоянно колбасит измерения, если жестко усреднить то занижает на 25% по сравнению с мультиметром и всё тут.

добыл осциллограф. тыкаю в Q3e-R7 - вижу смачную пилу, которую ардуино честно измеряла.

протыкал всё. везде омерзительные пульсации с частотой ШИМа. а местами еще и промодулированные шимом 50гц. осциллограммы в архиве.

вот на кой такой грязный источник питания? надо избавляться от регулирования ШИМом.

DWD · Сообщение **DWD** » 16 фев 2016, 17:09

Фильтруйте ШИМ.

Я сейчас играюсь с зарядным на UNO, так для контроля значения ШИМ фильтруется реистором на 10КОм и конденсатором на 680мкФ...

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 16 фев 2016, 21:09

DWD писал(а):Фильтруйте ШИМ.

мне кажется мало поможет. или будет слишком долго устанавливать изменения, хочется еще както отрабатывать стабилизацию напряжения/тока.

попробую. но мне чтонить вроде резисторного цап уже больше нравится.

Добавлено (16.02.2016, 21:09)
---------------------------------------------
аха,

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 16 фев 2016, 22:55

небольшой эксперимент подтвердил, что 2 каскада 3ком+6.8мкф превращают шим в прямую линию. засим это и проверю в схеме бп...

DWD · Сообщение **DWD** » 17 фев 2016, 13:29

Ни чего удивительного. Один каскад - фильтр первого порядка, а два - уже второго. АЧХ круче, фильтрация лучше. Один каскад такого не обеспечивает.

SirYorik · Сообщение **SirYorik** » 18 фев 2016, 20:00

добавил step-up китайский модуль для получения +30в на ОУ, и поменял фильтры ШИМ и измерения U\I.

все пульсации пропали, везде ровно и горизонтально,
остались только на коллекторе Q1(сила) при мощной нагрузке, но это нормально типа.

теперь нужно простроить таблицы программой коррекции измеряемых напряжения и тока, а то погрешность по сравнению с мультиметрами большая, и запилить прошивку для БП и ЗУ.

FlProg