Регулятор напряжения и тока на Arduino Pro Mini

в чем тут может быть проблема прогнозаZoldrax, 04 Апр. 16, 19:15

Проблемы прогноза нет. Есть проблема в действующем напряжении (RMS) на входе. Ни для кого не секрет, что его форма не идеальна. А дело в том, что в зависимости формы сигнала на входе ты получаешь форму сигнала на выходе порезанную триаком на какую-то величину. Причем, триаку все равно какой формы сигнал на входе. Он просто отрежет часть его, в пропорции как тебе надо. И вот из того что осталось будет формироваться действующее напряжение. А теперь представь, две ситуации
1. синусоида симметрична по вертикальной оси.
2. синусоида не симметрична по вертикальной оси.

Теперь при открытии триака допустим на 50% и входном 230в (RMS) ты получишь
- В первом случае, примерно 162вольта RMS
- во втором случае, даже близко ничего похожего, так как ты не знаешь отрезана амплитудная точка синусоиды или нет .
Хотя в обоих случаях входное RMS напряжение и амплитудное, измеренные по полной синусоиде, одинаковые.
Попробуй в EXCEL промоделировать.      

Так вот, качество стабилизации зависит от того насколько точно ты знаешь что происходит у тебя на входе. А так как ты только догадываешься какая форма сигнала на входе, то и о результате на выходе можно только догадываться. Это и есть прогноз. А теперь попробуй ввести стабилизацию прогноза - это как в черной комнате ловить черную кошку. Вероятность что ты ее обнаружишь 50%, а вероятность что поймаешь ...

в чем тут может быть проблема прогноза:Zoldrax, 04 Апр. 16, 19:15

прогноз просадки сети хромает

Без гальванической развязки?vchu, 04 Апр. 16, 17:51

разумеется гальваника присутствует по напряжению управления на adum1201

Мне все же нравится схема со смещением нуля.vchu, 04 Апр. 16, 17:51

моё - противоположное точность измерения при таком раскладе падает в два раза + опора смещения должна быть стабильной.

- а что, диодный мост не вносит искажения? Есть осциллограмма?vchu, 04 Апр. 16, 17:51

в теории должен вносить.на практике они мизерны. я сужу по напряжению на нагрузке - в диапазоне 50-200в  измеренное = установленному +/- 0,5в,  200-220 +/- 1в. если интересны осцилограммы завтра попробую скинуть.
не нравится диодный мост - выпрямитель можно организовать на операционнике.

Но мне кажется можно сделать еще лучше, введя интегральную составляющуюvchu, 04 Апр. 16, 17:51

нафик не нужно, знаковая арифметика и тд. скользящее регулирование замечательно работает, собсно это аналог компаратора.

точность измерения при таком раскладе падает в два раза + опора смещения должна быть стабильной.m16, 04 Апр. 16, 20:41

Опора смещения должна быть стабильной - согласен. В чем ее не стабильность в моем включении?
Кстати, есть схемы с операционником для поддержания средней точки. Как утверждает первоисточник это дает улучшенный результат.

Про точность измерения я тоже не понял. Почему она падает в два раза? У меня отклонения от эталонного RMS вольтметра меньше одного вольта.


Добавлено через 1мин.:

нафик не нужно, знаковая арифметика и тд. скользящее регулирование замечательно работает, собсно это аналог компаратора.m16, 04 Апр. 16, 20:41

Пожалуй соглашусь, но попробовать попробую.


Добавлено через 1мин.:

если интересны осцилограммы завтра попробую скинуть.m16, 04 Апр. 16, 20:41

Хорошо бы... после adum1201 и после моста если можно

Про точность измерения я тоже не понял. Почему она падает в два раза?vchu, 04 Апр. 16, 21:01

разрядность ацп на измерение одной полуволны уменьшается в два раза . положительную полуволну  ты измеряешь от 2,5в до 5в, отрицательную - от 2,5в до 0в. с диодным мостом  обе полуволны измеряются от 0 до 5в в полные 10-ть разрядов.

Хорошо бы... после adum1201 и после моста если можноvchu, 04 Апр. 16, 21:01

ты невнимательно читал

- напряжение с выхода регулятора через диодный мост и делитель на вход ацп. с трансформатором связываться нет желания.m16, 03 Апр. 16, 22:41

через adum идёт управление через шим , он же гальваническая развязка.

прогноз просадки сети хромаетm16, 04 Апр. 16, 20:41

m16, Так мы замеряем напряжение на входе в момент включенного ТЭНа, т.е. просадка сети учитывается. Разница лишь в падении напряжения на триаке и процессе его реального открытия от момента установки флага открытия, чем можно пренебречь.

разрядность ацп на измерение одной полуволны уменьшается в два раза . положительную полуволну  ты измеряешь от 2,5в до 5в, отрицательную - от 2,5в до 0в. с диодным мостом  обе полуволны измеряются от 0 до 5в в полные 10-ть разрядов.m16, 04 Апр. 16, 21:58

У меня нет отрицательной полуволны. У меня обе полуволны укладываются в диапазон от 0,2 до 4,5 вольт за те же самые 10-ть разрядов. У меня нет нулевой точки. Обсчет идет обеих полуволн. Ухудшение может быть только за счет меньшей амплитуды синусоиды на входе АЦП. Это если у тебя реально от 0 до 5вольт. На самом деле думаю что меньше.


Добавлено через 1мин.:

через adum идёт управление через шим , он же гальваническая развязкаm16, 04 Апр. 16, 21:58

Можешь схему показать?


Добавлено через 13мин.:

Так мы замеряем напряжение на входе в момент включенного ТЭНа, т.е. просадка сети учитываетсяZoldrax, 05 Апр. 16, 10:48

Мне кажется, что здесь путаница в терминологии.
Просадку напряжения ты конечно учитываешь, но ты не учитываешь искривление синусоиды.
Вернее сказать, ты конечно посчитаешь RMS напряжение на входе, но вот что получится на выходе когда ты отрежешь какую-то часть кривой синусоиды ты уже не сможешь.

но вот что получится на выходе когда ты отрежешь какую-то часть кривой синусоиды ты уже не сможешь.vchu, 05 Апр. 16, 17:50

На это может влиять только процесс открытия триака, а он практически мгновенный в масштабе АЦП. Естественно мы подразумеваем, что ТЭН - активная нагрузка. Если учитывать реактивную составляющую, то и после триака измерение напряжения не поможет, нужен еще ток.

 Zoldrax, при чем здесь открытый или закрытый триак? У тебя (меня) форма синусоиды уже в розетке кривая, не зависимо от состояния включено-выключено. Она просто кривая - не соответствует закону SIN() даже в отсутствие триака. И вот именно это не позволяет использовать заранее рассчитанную таблицу для стабилизации напряжения.
Давай так, если есть что показать - покажи. В противном случае твои теоретические рассуждения так и останутся теоретическими. Ты углубился в теорию, а у меня реальный результат, хочешь верь - хочешь поверь.

Она просто кривая - не соответствует закону SIN() даже в отсутствие триака. И вот именно это не позволяет использовать заранее рассчитанную таблицу для стабилизации напряжения.vchu, 05 Апр. 16, 19:24

Что будем делать?

Добавлено через 4мин.:

Только парни, без трех страниц теорий, схема - алгоритм. Спасибо за понимание.

Что будем делать?sebra, 05 Апр. 16, 23:12

sebra, ты оказался в непростой ситуации. Прости, но выбор за тобой.
Я просто выложил результаты своих исследований и пришел к выводу что мерить напряжение на входе можно, и даже можно пытаться это стабилизировать. Но у этого подхода есть серьезное ограничение - форма входного сигнала. Кому то это может показаться несущественным. И он будет прав, но для его условий.
Для себя я решил мерить напряжение на выходе (на нагрузке). Результат проверок подтвердил что это возможно. Более того, коллега m16 подтвердил это направление применив у себя гальваническую развязку без трансформатора и пропорциональный алгоритм стабилизации. На мой взгляд - это хороший подход, осталось только подобрать элементную базу и посчитать стоимость.
Мой подход хорош тем, что делается из подручных материалов. Может быть менее точен чем у m16, но гораздо лучше чем стабилизация по входному напряжению.

К сожалению, не услышал серьезных аргументов против последнего подхода. Некоторые коллеги приводили теоретические обоснования. Но они так и остались теоретическими. Мои аргументы подтвержденные результатами в ранних постах.

Попробуй мой вариант или вариант от m16 (к сожалению я пока не видел схемы) и убедись сам насколько просто и точно это работает.

Единого мнения нет. Поэтому выбор за тобой.

Хорошо бы... после adum1201 и после моста если можноvchu, 04 Апр. 16, 21:01

осцилограммы на входе ацп при выходнщм напряжении 220, 160, 110 , 80в. по второму каналу синоипульс "ноля" сетевого. после адума банальный шим 58кгц  что его показывать.

Можешь схему показать?vchu, 05 Апр. 16, 17:50

при чем здесь открытый или закрытый триак? У тебя (меня) форма синусоиды уже в розетке кривая, не зависимо от состояния включено-выключено. Она просто кривая - не соответствует закону SIN() даже в отсутствие триака. И вот именно это не позволяет использовать заранее рассчитанную таблицу для стабилизации напряжения.vchu, 05 Апр. 16, 19:24

Так я и предлагаю мерять реальное среднеквадратическое напряжение, просто подключаться не к ТЭНу, а ко входу (я за частное среднеквадратичное всех измерений). Рабочий участок синусоиды одинаково кривой, что на входе что на выходе. А вырезать из всей кривой синусоиды рабочий участок предлагаю программно. Это позволит измерять сразу две величины. Одна RMS вырезанного участка а вторая RMS целого полупериода.
Может я неправильно объясняю, но я предлагаю считать среднеквадратичное именно обрезанной кривой синусоиды, просто подключаться ко входу, а отрезать в программе.

Рабочий участок синусоиды одинаково кривой, что на входе что на выходе.Zoldrax, 07 Апр. 16, 12:05

Zoldrax, поясни, что ты называешь рабочим участком? У синусоиды все участки рабочие.

Одна RMS вырезанного участка а вторая RMS целого полупериода.Zoldrax, 07 Апр. 16, 12:05

Зачем отдельно мерить вырезанный и целый участки полупериода? Чем не нравится замер полного периода?

Может я неправильно объясняю, но я предлагаю считать среднеквадратичное именно обрезанной кривой синусоиды, просто подключаться ко входу, а отрезать в программе.Zoldrax, 07 Апр. 16, 12:05

Чего я не понимаю в твоих объяснениях.
Как ты собираешься ее обрезанную считать если ты ее реальную не видишь, а только догадываешься? По таблице?


Добавлено через 23мин.:

m15, спасибо за осциллограммы и схему.
Синусоида у тебя примерно такая же как и у меня. Я о кривизне. Для подсчета годится - никаких ужасных искажений. Результат подсчета RMS будет более чем удовлетворительный.

Однако по схеме не понял. Где у тебя гальваническая развязка от сети? У тебя в наличии прямой контакт входа АЦП (pin 2) с сетью.
ADUM стоит в сторонке. Зачем он тут нужен? Куда подключаются его пины 1-4?

Честно, не понимаю зачем здесь ADUM. Необходимый сигнал ты уже завел в АЦП. Что и от чего изолирует ADUM?

Добавлено через 2мин.:

Задачу по реализации регулятора на текущей схеме считаю выполненной.sebra, 06 Апр. 16, 21:27

тогда к чему вопрос?

Что будем делать?sebra, 05 Апр. 16, 23:12

ADUM стоит в сторонке. Зачем он тут нужен? Куда подключаются его пины 1-4?vchu, 07 Апр. 16, 18:45

сам рм гальванически связан с сетью.  адум  изолирует цепь управления мощностью PWM со стороны внешнего контроллера и синхросигнал SYNC с удвоенной частотой сети  из рм  в контроллер. SYNC ещё является диагностическим, отсутсвие импульсоа означает неисправность триака.

сам рм гальванически связан с сетью.  адум  изолирует цепь управления мощностью PWM со стороны внешнего контроллера и синхросигнал SYNC с удвоенной частотой сети  из рм  в контроллер. m16, 07 Апр. 16, 19:52

я слегка в шоке! У тебя как минимум два контроллера!
Я не спрашиваю, что еще умеет твое устройство, но для простого стабилизатора напряжения это выглядит очень сложно.
Про сигнал SYNC почти понятно - он тебе нужен зачем-то во внешнем контроллере и для диагностики.
Но зачем тебе сигнал PWM с внешнего контроллера заводить на блок РМ (pin 3)? Ты его используешь для замера или стабилизации или...?
Как же я без него обхожусь? Похоже я пропустил что-то важное...

Может быть ты внешним сигналом PWM открываешь-закрываешь триак? А сама TINY не сможет это сделать получив на тот-же пин простой аналоговый сигнал и сформировать необходимый сигнал внутри?

Зачем надо было заводить еще один контроллер для замера и регулировки напряжения? Нельзя было сделать все одним более мощным?

vchu, основной контроллер автоматики должен же регулировать мощность

vchu, не первый раз складывается впечатление что ты мои посты читаешь по диагонали.

 что тут сложного, проще не сделать рм с внешним управлением.
что есть ШИМ + ФНЧ(R3,R4,C2,C4) = аналоговый сигнал  поступающий на ADC2 тыньки. скважностью ШИМ-а я задаю выходное стабилизированное  напряжение 50-220в на нагрузке с внешнего контроллера. тынька занимается исключительно стабилизацией напряжения заданного ей в аналогом виде.  а теперь посмотри - к выходу адума 6-й пин вешаем ещё два канала на тыньках по оставшимся двум фазам.
итого: трёхфазный рм с общим управлением, чем я сейчас и занимаюсь. шесть фаз- пожалуста , 12- нет проблем

 основной контроллер занят опросом датчиков температуры, датчиков давления, управлением охлаждения и клапанами, управлением подводимой мощности и нагружать его измерениями и расчётами имхо ни к чему. скажем лепить внешнее управление по уарту, i2c или spi - смешно. городить огород чтобы выплюнуть три байта. а так  ШИМ-ом занят один 8-ми разрядный таймер, который работает в автомате и жрать не просит.

если есть желание всё совать в один жирный контроллер , кто мешает?

а теперь посмотри - к выходу адума 6-й пин вешаем ещё два канала на тыньках по оставшимся двум фазам.
итого: трёхфазный рм с общим управлением, чем я сейчас и занимаюсь. шесть фаз- пожалуста , 12- нет проблемm16, 07 Апр. 16, 21:51

Так а не лучше 3 контроллера на arduino pro mini c с опторазвязанной общей линией управления. Так универсальность, IMHO, больше - один законченный блок на каждую фазу.

Добавлено через 2мин.:

Zoldrax, поясни, что ты называешь рабочим участком? У синусоиды все участки рабочие.vchu, 07 Апр. 16, 18:45

Это тот участок, когда открыт триак (подключен ТЭН). RMS по полной синусоиде сначала предлагается как бонус с перспективой на аддитивный режим.

m16, все ясно.
У тебя огромный кусок периферии которым занимается отдельный контроллер. А так как в перспективе управление больше чем 1й силовой линией, то решение оправдано.

У меня одна arduino mini на которой висит LCD16x2, два датчика температуры, датчик давления, 4 аналоговые кнопки, два датчика напряжения по схеме описанной ранее через трансформаторы и все это стабилизируется.
Как-то работает. Работа с кнопками у меня хромает, но это вопрос времени. Видимо уже осеннего.

Zoldrax, извини, но я все равно не понимаю что и как ты делаешь. Все как то запутано. 

vchu, У всех все по разному. Мне вот тоже приятней cubieboard в качестве опорной рулилки сделать и снимать все показания (вода, температуры, давления, потребление) на него + web интерфейс + hdmi + usb, куда можно воткнуть обычный huawei и поиметь sms и интернет.

А реалтайм задачу - на mini или nano. Управляемся по RS485 (modbus) или CAN. Если стабилизатор не получал от мастера пакета в течении минуты - отключаем нагрузку, предполагая разрыв линии..