[Nikkolaj 0]

1 hour ago, Herz said:

Почитайте в Википедии, что такое скважность, и в каких единицах она выражается.

Посмотрел. Спасибо за справедливое замечание.
Подразумевал коэффициент заполнения, величину обратную к скважености.

[Herz 4]

7 минут назад, Nikkolaj сказал:

к скважености

К скважности.

[Nikkolaj 0]

14 minutes ago, Herz said:

К скважности.

Замечание опять справедливое. Спасибо.

[Tanya 4]

4 часа назад, Nikkolaj сказал:

Не уверен, что правильно понял Ваш вопрос.
Можно чуть подробнее, о форме установления тока Допустимой и Недопустимой.

 

В основном варианте 10А, ток только в одну сторону.
Но есть и вариант когда ток будет двухсторонний,
правда там максимальное значение тока будет порядка 2А, и диапазон напряжений тоже поменьше.
Для реалиазации двухстороннего тока пока рассматриваю два варианта.
1. Переключение полярности нагрузки с помощью 4 ключей на MOSFET.
    Тут всё понятно, только надо заложить 4 MOSFET с достаточно низким сопротивлением канала.
 

Буквально надо понимать - при изменении задания ток будет меняться. Вы должны знать, какая функция ток(время) допустима, и что надо сделать, чтобы не допустить недопустимую. Про мощность. Вот, к примеру, ток должен меняться линейно от времени до нового значения с некоторой скоростью. Тогда напряжение на выходе должна быть ступенька (она даст линейное нарастание на индуктивной части нагрузки) плюс линейная для резистивной ее части. При достижении задания первая часть исчезает. Это при правильной системе управления.

Мощность будет квадратично расти от тока ( тепловая) и линейно для роста поля. Должно хватать. А при обратном процессе куда должна деваться энергия катушки, и какое при этом будет напряжение. Также надо предусмотреть аварийный режим - катушка с максимальным током и выходной каскад без управления. Или с неправильным управлением.

[Nikkolaj 0]

On 6/9/2021 at 4:00 PM, Tanya said:

Буквально надо понимать - при изменении задания ток будет меняться. Вы должны знать, какая функция ток(время) допустима, и что надо сделать, чтобы не допустить недопустимую. Про мощность. Вот, к примеру, ток должен меняться линейно от времени до нового значения с некоторой скоростью. Тогда напряжение на выходе должна быть ступенька (она даст линейное нарастание на индуктивной части нагрузки) плюс линейная для резистивной ее части. При достижении задания первая часть исчезает. Это при правильной системе управления.

Мощность будет квадратично расти от тока ( тепловая) и линейно для роста поля. Должно хватать. А при обратном процессе куда должна деваться энергия катушки, и какое при этом будет напряжение. Также надо предусмотреть аварийный режим - катушка с максимальным током и выходной каскад без управления. Или с неправильным управлением.

Спасибо за разъяснения.
У меня нет требований, задающих как должен меняться ток при переходе от одного значения к другому, функция ток(время).
Хотя, если получится сделать, что он будет меняться более - менее линейно, то это было бы конечно хорошо.
Защиту от аварийного режима также надо предусмотреть, пока об этом не думал.
 

О выборе типа регулировки, линейный или импульсный.
Пока рассматриваю варианты импульсной регулировки,
не хочу рассевать много тепла на линейном регулирующем элементе.  

О модулях DC/DС.
Готовый модуль DC/DC с подходящими характеристиками подобрать, конечно можно.
Возникает два вопроса.
1. Как управлять выходным напряжением?
2. Надёжность и качество работы этих модулей DC/DC?

Об управлении напряжением.
Пока я вижу только один реальный вариант управления напряжением,
- заменить механический потенциометр, регулирующий выходное напряжение,
 на цифровой потенциометр.
Поскольку регулирующий потенциометр находится под выходным напряжением,
нужно выбирать цифровой потенциометр с допустимым напряжением не ниже 36В.
Такой потенциометр нашёл только один MCP41HVX1. (8 бит, протокол SPI, номинал 5к, 10к, 50к, 100к)
Похоже, что такой вариант управления напряжением будет работать.

О надёжности самих модулей DC/DC.
Все они производятся неизвестными фирмами.  Вопросов по ним возникает много,
как долго и надёжно они будут работать, да и вообще, как долго будут выпускаться?
Возможно, кто-то знает более – менее надёжную фирму, выпускающую такие модули DC/DC?
Пока я такой фирмы не нашёл.

Есть ещё вариант, применить регулируемый стабилизатор напряжения AC/DC.
Я нашёл несколько регулируемых стабилизаторов напряжения от 0 до 30В, и от 0 до 24В.
Заменив механический потенциометр на цифровой, использовать их можно.
Но остаются те же вопросы, что и по модулям DC/DC, качество работы, и надёжность фирмы.
Более – менее известной фирмы, производящей такие регулируемые стабилизаторы напряжения,
я пока не нашёл.  Если кто знает, подскажите.  

В обсуждении несколько раз поднимался вопрос измерения тока.
Схема измерения тока, будет стандартная: Токовый шунт – Усилитель шунта – АЦП.
 

Изменено 18 июня, 2021 пользователем Nikkolaj

[wim 6]

2 часа назад, Nikkolaj сказал:

нужно выбирать цифровой потенциометр с допустимым напряжением не ниже 36В

Можно поставить его в нижнее плечо делителя. Непонятно только, как Вы собираетесь получить точность 0,2% с 8-разрядным потенциометром.

3 часа назад, Nikkolaj сказал:

Возникает два вопроса.
1. Как управлять выходным напряжением?
2. Надёжность и качество работы этих модулей DC/DC?

Первый вопрос, который должен был возникнуть у разработчика - как получить точность 0,2%. Ответ на это вопрос сразу бы отсеял большую часть коммерческих источников питания.

3 часа назад, Nikkolaj сказал:

Уточню, хороший токовый шунт и хороший усилитель.

Такое гипертрофированное внимание к несущественным частностям наводит на мысль о наличии ещё и хорошего STM32.

[Nikkolaj 0]

2 hours ago, wim said:

Можно поставить его в нижнее плечо делителя.

 

В готовом источнике вряд ли будет возможность поменять схему управления напряжением.
Во всяком случае я смотрел схему управления одного из источников, делитель выходного напряжения там не такой простой.
Он состоит из 4 резисторов и потенциометра 50к. С разных резисторов снимаются напряжения для различных целей.
Одно дело, выпаять потенциометр, который для удобства регулировки установлен в доступном месте, на краю платы, практически не меняя схемы, и совсем другое -  переделывать схему.

 

2 hours ago, wim said:

 Непонятно только, как Вы собираетесь получить точность 0,2% с 8-разрядным потенциометром.

Первый вопрос, который должен был возникнуть у разработчика - как получить точность 0,2%. Ответ на это вопрос сразу бы отсеял большую часть коммерческих источников питания.

 

Для получения такой точности я планирую включать последовательно 2 цифровых потенциометра.
Например, 50к и 5к.   
Для грубой регулировки 50к, для точной 5к.  
Для того, что бы суммарное сопротивление не превышало 50к,
программно ограничить установку первого потенциометра на 45к. 

 

3 hours ago, wim said:

Такое гипертрофированное внимание к несущественным частностям наводит на мысль о наличии ещё и хорошего STM32.

Согласен, тут я не прав.
Отредактировал.
Мысль о Хорошем STM32 понравилась и заставила улыбнуться, спасибо.
 

[Tanya 4]

7 часов назад, Nikkolaj сказал:

Спасибо за разъяснения.
У меня нет требований, задающих как должен меняться ток при переходе от одного значения к другому, функция ток(время).
Хотя, если получится сделать, что он будет меняться более - менее линейно, то это было бы конечно хорошо.
Защиту от аварийного режима также надо предусмотреть, пока об этом не думал.
 

О выборе типа регулировки, линейный или импульсный.
Пока рассматриваю варианты импульсной регулировки,
не хочу рассевать много тепла на линейном регулирующем элементе.  

 

 

Узнайте, как должен или может меняться ток - это должно быть ясно с самого начала.  Только после этого можно думать об управлении.

[Herz 4]

7 часов назад, Nikkolaj сказал:

О модулях DC/DС.
Готовый модуль DC/DC с подходящими характеристиками подобрать, конечно можно.
Возникает два вопроса.
1. Как управлять выходным напряжением

Вы же, кажется, собирались строить стабилизатор тока. Теперь же совсем не о том стали думать. Главный вопрос: как стабилизировать ток в нагрузке индуктивного характера.

Советую хорошенько подумать об этом. Затем уже переходить к возможным способам задания напряжения. Вот золотые слова:

41 минуту назад, Tanya сказал:

Узнайте, как должен или может меняться ток - это должно быть ясно с самого начала.  Только после этого можно думать об управлении.

 

1 час назад, Nikkolaj сказал:

Для получения такой точности я планирую включать последовательно 2 цифровых потенциометра.
Например, 50к и 5к.   
Для грубой регулировки 50к, для точной 5к.  

Что 50к, что 5к не обеспечивают 0.2% точности. Поэтому придётся калибровать.

[byRAM 24]

18.06.2021 в 19:11, Herz сказал:

Что 50к, что 5к не обеспечивают 0.2% точности. Поэтому придётся калибровать.

Сильно сомневаюсь, что  0.2% точности нужны ТС. Особенно после выбора ШИМ 

Изменено 21 июня, 2021 пользователем byRAM

[Nikkolaj 0]

On 6/18/2021 at 6:28 PM, Tanya said:

Узнайте, как должен или может меняться ток - это должно быть ясно с самого начала.  Только после этого можно думать об управлении.

О том, как может меняться ток.
Упрощённо, алгоритм работы примерно такой.
Устройство посылает стабилизатору значение тока, который нужно установить.
После того, как стабилизатор установит заданный ток,
устройство начинает снимать определённые характеристики при данном токе.
Время снятия характеристик может быть от нескольких секунд,  до 1-2 минут.
В течении этого времени стабилизатор должен обеспечивать стабильность тока с заданной точностью.
После окончания снятия характеритстик, устройство задаёт стабилизатору новое значение тока.
После того, как стабилизатор установит новое значение тока,
устройство начинает снимать характеристики при новом токе.

При переходе от одного значения тока к другому,
устройство не производит никаких действий, и для него не имеет значения какой ток будет протекать через катушку.
Ограничение разве только одно, не установить ток больше максимально допустимого для данной катушки,
но это ограничение действует не только на время перехода.
Поэтому, форму перехода тока от одного значения к другому, можно выбирать такую,
какую будет удобно реализовывать в стабилизаторе.

On 6/18/2021 at 7:11 PM, Herz said:

Вы же, кажется, собирались строить стабилизатор тока. Теперь же совсем не о том стали думать.

 

Думаю, что эту задачу можно решить двумя способами,
- используя стабилизатор тока,
- используя регулируемый источник напряжения, с обратной связью по измеренному току.
Рассматриваю оба варианта.
Реализация второго варианта (если он получится),
может оказаться существенно проще, поскольку можно использовать готовые изделия.
Поэтому  вначале рассмотриваю вариант с регулируемым источником напряжения.
Но в любом случае, решение буду принимать только после рассмотрения обоих вариантов.
 

On 6/18/2021 at 7:11 PM, Herz said:

 Главный вопрос: как стабилизировать ток в нагрузке индуктивного характера.

Советую хорошенько подумать об этом. Затем уже переходить к возможным способам задания напряжения.

 

Как стабилизировать ток.
Для начала, рассматриваю самый простой алгоритм решения.
Нужно установить заданный ток. 
Номинальное сопротивление катушки известно.
По номинальному сопротивлению и току вычисляю необходимое напряжение,
 и задаю его с помощью цифровых потенциометров.
Делаю паузу на установление тока в индуктивности, и измеряю ток.
Если паузу сделать достаточной, то ток уже не будет зависеть от индуктивности,
он будет определяться только выходным напряжением источника
 и активным сопротивлением катушки.  
Сравниваю замеренный ток с заданным значением, и корректирую напряжение источника.
Опять, пауза - измерение тока - коррекция напряжения…
И так постоянно.
За 3-4 таких приближения нужное значение тока будет установлено, и дальше поддерживаться.

Теперь о времени.
От времени в этой схеме изменяются 3 параметра.
1. Ток в катушке, при изменении напряжения.
Постоянная времени, изменения тока в индуктивности равная L/R,  будет порядка 5мс.
Порядок индуктивности 10 мГн.
Минимальное сопротивление катушки порядка 2 Ом.
Время, достаточное для установления тока в индуктивности,
после изменения напряжения, будет порядка 25мс.
Можно даже взять с хорошим запасом, например 50мс.

2. Активное сопротивление катушки, которое будет меняться при нагревании от тока.
Точных данных о времени нагрева катушки у меня, конечно нет, но думаю, что это процесс медленный и измеряется секундами. Предполагаю, что за 50мс сопротивление катушки от тока существенно не изменится.

3. Изменение напряжения на выходе источника,
после задания нового значения цифрового потенциометра.  
Как быстро установится напряжение на выходе источника не знаю.
Наверное, это время будет разным для разных источников.
Надеюсь, что оно будет порядка 10-20мс.

Как считаете, будет работать такой алгоритм?
 

О калибровке.
Точность установки тока в данном случае обеспечивается точностью измерения тока,
 и возможностью регулировать напряжение с достаточной дискретностью.
Измеритель тока, конечно надо будет калибровать.

[Tanya 4]

 

[Herz 4]

9 часов назад, Nikkolaj сказал:

- используя регулируемый источник напряжения, с обратной связью по измеренному току.

А как эту самую ОС будете организовывать, учитывая, что ток отстаёт от напряжения? Методом предсказания?

9 часов назад, Nikkolaj сказал:

3. Изменение напряжения на выходе источника,

Самый третьестепенный параметр. Если на выходе источника не будет большого конденсатора, то будет устанавливаться быстро. Но, всё же, напряжение Вас должно волновать в последнюю очередь.

[Tanya 4]

11 часов назад, Herz сказал:

А как эту самую ОС будете организовывать, учитывая, что ток отстаёт от напряжения? Методом предсказания?

Фактически, это мне вопрос. Ещё раз изложу свою концепцию.

Есть два времени - быстрое и медленное. Правильный регулятор тока в индуктивной нагрузке - быстрый регулятор напряжения, управляемый медленным регулятором по току. Это же можно рассмотреть как печку с ПИД - регулятором. Там полная аналогия. Отличие в том, что надо задумываться о пути возврата энергии при уменьшении тока, ограничении скорости нарастания задатчика и защите при авариях.

[Plain 168]

В теме нагрузка не индуктивная, а индуктивно-резистивная, но обе задачи решаются стабилизатором тока, ограниченным по напряжению — зеркально, по отношению к емкостной и резистивно-емкостной нагрузкам, которые решаются стабилизатором напряжения, ограниченным по току.