Регулятор напряжения и тока на Arduino Pro Mini

и еще добавляются свои искажения.vchu, 10 Марта 16, 18:25

позволь, а как ты эти искажения узрел? и как они влияют на результат измерений?
  вопрос не праздный, поскольку этот вариант пид регулятора в связке с ACS712-30 дал не плохой результат в диапазоне 0-3А - +/- 40мА . показания сравнивались с образцовым rms цифровым амперметром. причём на резанной синусоиде .
  вопрос не праздный-2. вот скажи  с какой точностью регулятор мощности должен окучить куб для нормальной ректификации?

vchu, Какой АЦП используете для измерений? АВРа? Сколько выборок он делает за половину периода? Чуть меньше сотни на стандартных частотах. Точность установки угла открытия тиристора 1/2500 за тот же период. Если по простому, то изменение угла, соотсветсвующего мощности в 1%, ваш измеритель попросту не увидит, а это на 3-х киловаттном ТЭНе 30Вт. О каких долях вольта в данном случае может идти речь?
По-поводу трансформаторов почитайте теорию. Гармонические, нелинейные искажения, гистерезис, насыщение и т.п. Честно, очень долго объяснять придется. Можно вспомнить и про "теплый ламповый звук", немалую роль в котором играют именно трансформаторы. Даже от марки "железа" зависит сколько искажений даст транс.

Поясните цель такой стабилизации мощности нагрева, да еще и прямым преобразованием хз какой синусоиды из розетки.
Хотите мега точный регулятор мощности, выпрямляйте 220в или 380в, потом стабилизируйте и это не прибегая к контроллерам, а уж потом хоть с точностью до миливата регулируйте. Хотя КПД будет пониже и железо намного дороже, но ведь миливаты.

А стабилизации (измерение абсолютной величины меня не интересует) +-1В, а это +-0,5%, более чем достаточно особенно с учетом инертности, да еще и на копеешных ардуине и симисторе. Но пытаться получить на них стабилизацию в доли вольт не получится, только ради изучения и спортивного интереса. Можно конечно поизвращаться, но стоит ли усложнять?

Более точный регулятор можно получить заменив элементную базу на тот же stm. И не нужно городить огород с выпрмлением и ШИМ с огромными размерами и никаким КПД. Нужно это или нет, каждый решает сам, забывая правда иногда, что банально открытая дверь в мастерскую сводит всю "прецизионную" работу на нет

без ИОН точность на АЦП думаешь возрастет?

Какой АЦП используете для измерений? АВРа? Сколько выборок он делает за половину периода?sevpro, 10 Марта 16, 22:25

   докладываю. авр tiny45 - тактовая 8мгц, ацп гонялся в двух режимах 96 и 192 выборки на период сетевого. опорное - напряжение питания 3,3в от  lm1117-3,3 . напряжение сети снимаю с оптопары . максимальное отклонение измеренного rms  напряжения в диапазоне 50-250 составило 2 вольта (сказывается нелинейность оптопары) сравнивалось с показаниями rms вольтметра В7-78/1. влияние  количества выборок на результат измерения я не заметил. точность поддержания напряжения  на нагрузке в диапазоне 60-200в  +/-2в при изменении напряжения сети 60-240в. имхо за глаза и гоняться за прецизионностью нет смысла. для ректификации этого более чем достаточно.
  точность можно улучшить измеряя непосредственно сетевое напряжение через делитель как это сделано в РМ2, но мне нужна гальваническая развязка у ущерб ненужной прецизионности.

напряжение сети снимаю с оптопары . максимальное отклонение измеренного rms  напряжения в диапазоне 50-250 составило 2 вольтаm16, 11 Марта 16, 09:10

Можешь подсказать марку оптопары и схему ее включения. В свое время искал такую оптопару, которой напряжение можно измерять, не очень удачно.

без ИОН точность на АЦП думаешь возрастет?mak, 11 Марта 16, 07:09

Да дело даже не в опорнике, это уже, так сказать, доводка. Первоочередная задача - вытащить из АЦПа побольше значащих разрядов правильным конструктивом. Возьмем для примера AVR. Atmel честно говорит, что абсолютная точность АЦП 2 МЗР и это при условии принятия специальных мер как-то: правильная топология печатной платы (полигоны, развязка цифровой и аналоговой земли, разводка питания,), правильное аналоговое питание, ИОН, перевод процика на время измерения в спящий режим и т.п. И честно сказать, 9 разрядов из него вытащить вполне реально. Сложно, но реально. И тут уже ИОН на какой-нибудь LM4040 может пригодиться. Но ведь итальянцы наплевали на все, что можно. Под проект msg31 была мной куплена настоящая arduino mega2560 r3, т.е. последняя модификация (с якобы исправленными ошибками)самой крутой ардуины. Повертев ее в руках, я подофигел немного. Бл.ть, у макаронников сил не хватило даташит до 277 страницы дочитать? Или они атмегу никогда в руках до этого не держали и решили стартап замутить? Земля гуляет по плате как ей хочется, питание АЦП сидит на одной шине с "цифрой" без малейшей фильтрации, конденсатор, подключенный к Areff находится от процика в паре сантиметров и соединен с ним отличной антенной. О каких восьми разрядах можно вообще говорить? А потом люди говорят: "я ловлю на ней доли вольта..." Возьмем (с учетом последних законодательных новшеств по качеству электроэнергии) амплитудное значение напряжения в сети 360В на восьми призрачных разрядах (в последнем из которых у ардуины чистый мусор) получим точность хуже 1,4 вольта, а на ACS712-30 с учетом ее шкалы 0,23А. Это недостижимый предел, больше на данной элементной базе не вытянуть и внешний ИОН ничего не даст.

Добавлено через 7мин.:

В свое время искал такую оптопару, которой напряжение можно измерять, не очень удачно.msg31, 11 Марта 16, 09:15

Я давал в вашей ветке название "оптопары" с типовой нелинейностью 0,06% и максимальной 0,4%.

Добавлено через 9мин.:

докладываю. авр tiny45...m16, 11 Марта 16, 09:10

Я спрашивал коллегу, который меряет резанную синусоиду после тиристора. И смысл был в том, что с учетом конечной скорости измерения АЦП, изменения угла отсечки тиристора эквивалентные периоду счета АЦП будут не видны его измерителю

Добавлено через 8мин.:

максимальное отклонение измеренного rms  напряжения в диапазоне 50-250 составило 2 вольтаm16, 11 Марта 16, 09:10

температурный дрейф учитывался?

msg31  оптопара копеечная рс817. нелинейность корректировал аппроксимацией. при напряжении на входе 220в пиковое на выходе оптопары 2,3в. ограничение наступает при входном >250в . пробовал рс814 - отстой , полуволны знчительно различаются по амплитуде.
https://cloud.mail.ru/public/56Yf/eGnibRLZp

копеечная рс817m16, 11 Марта 16, 09:54

у нее CTR при изменении температуры от 15 до 40 градусов больше чем на 10% уплывает, да и долговременная стабильность никакая - чисто цифровой оптрон

а на ACS712-30 с учетом ее шкалы 0,23А.sevpro, 11 Марта 16, 09:25

неправда, у меня получилось 40мА

изменения угла отсечки тиристора эквивалентные периоду счета АЦП будут не видны его измерителюsevpro, 11 Марта 16, 09:25

я измеряю сетевое напряжение а не резанный синус

температурный дрейф учитывался?sevpro, 11 Марта 16, 09:25

нет. а зачем? задача так не стоит.

Добавлено через 1мин.:

у нее CTR при изменении температуры от 15 до 40 градусов больше чем на 10% уплывает, да и долговременная стабильность никакая - чисто цифровой оптронsevpro, 11 Марта 16, 10:01

ну и что?

неправда, у меня получилось 40мАm16, 11 Марта 16, 10:05

На пределе 30 ампер? Это как?

я измеряю сетевое напряжение а не резанный синусm16, 11 Марта 16, 10:05

прочтите внимательнее, это писалось изначально вообще не Вам

нет. а зачем? задача так не стоит.m16, 11 Марта 16, 10:05

ну и что?m16, 11 Марта 16, 10:05

вопросов нет

sevpro, это все ни к чему совершенно
для колонны как верно сказал m16 хватит и существующей точности
если по каким-то причинам хочется бОльшего то ade7753 закроет ВСЕ проблемы

На пределе 30 ампер? Это как?sevpro, 11 Марта 16, 10:22

апшипся - 60ма. 40ма это у 20-ти амперного . опорник ref198 - 4096mv , цена младшего разряда ацп - 4мв. ACS712-30 - коэффициент преобразования 66мв/а .
1/(66/4) = 0,06 А.
показания сравнивались с цифровым rms амперметром , разница в показаниях была в 60ма, т.е. скакал только младший разряд.

m16, Сами себе протворечите. "разница в показаниях была в 60ма, т.е. скакал только младший разряд"
т.е. пишите, что в последнем разряде мусор. О какой точности в 10 бит (60А/0,06А=1000) может идти речь? Минимум 120 мА с учетом ИОН и прочего.

sevpro, это все ни к чему совершенноmak, 11 Марта 16, 10:51

Я не оспариваю вопрос, нужна ли такая точность. Сам считаю, что для наших вялотекущих процессов точности в 1% более чем.

оптопара копеечная рс817. нелинейность корректm16, 11 Марта 16, 09:54

Когда я интересовался этим вопросом, на каком-то форуме вещали коллеги, что пол оптопара для этих целей "стареет" очень быстро. То ли светодиод там внутри слабнет то ли фототранзистор. Нет об этом информации?

Добавлено через 1ч. 49мин.:

Да дело даже не в опорнике, это уже, так сказать, доводка. Первоочередная задача - вытащить из АЦПа побольше значащих разрядов правильным конструктивом.sevpro, 11 Марта 16, 09:25

По-моему все задачи на этом форуме разумнее ставить в контексте потребностей наших коллег. Все-таки не радиолюбительский форум.

Коллеги, что мы сильно залезли в теорию.
Я всего лишь хотел сказать что метод стабилизации без обратной связи и только лишь по входному напряжению значительно проигрывает системе с обратной связью. Система без обратной связи подразумевает идеальную синусоиду и вполне конкретную нагрузку. Если этого нет, то можно только догадываться о величине сигнала на выходе.

Система с датчиком тока ACS712(как обратная связь) не плоха, но на мой взгляд избыточна. В конечном итоге мы регулируем напряжение. Давайте его и только его и измерять.

Кстати, форма сигнала на выходе датчика тока до тиристора и после него одинаковая, и повторяет форму резанной синусоиды. Это было для меня открытие. К сожалению, измерить реальный RMS ток я не могу - нечем, поэтому этот способ стабилизации для меня пока забыт.

Возвращаемся к напряжению. Да, трансформатор вносит искажения. Вероятно, некоторые виды трансформаторов особенно в этом преуспели. В моем случае, трансформатор от зарядки тоже вносит искажения, и они видны на осциллографе. Но, искажения не значительны. Сравнительные измерения резанной синусоиды на цифровом осциллографе и обсчетом на Ардуине показали расхождения менее вольта в диапазоне 100-250Вольт. Для наших целей и этого в избытке. А уж организовать стабилизацию по методу П-регулирования проще простого.

Я согласен, система не идеальна и не учитывает "тонкие материи", но наша цель организовать стабилизатор напряжения для ректификации, а не разработать "коллайдер" с умопомрачительной точностью замера. Для этого должна быть другая элементная база.
Как мне (пока) кажется стабилизатор получился, немного увеличенный в размерах из-за еще одного трансформатора, но очень бюджетный.

Добавлено через 6мин.:

позволь, а как ты эти искажения узрел? и как они влияют на результат измерений?m16, 10 Марта 16, 22:01

Никак. Я их не видел. Но постоянный дрейф в 40-50мА меня вводил в ступор.
Кроме того, отсутствие RMS амперметра не позволяло оценить правильность подсчета. Поэтому, пошел по другому пути.

Добавлено через 7мин.:

дал не плохой результат в диапазоне 0-3А - +/- 40мА . показания сравнивались с образцовым rms цифровым амперметром. причём на резанной синусоиде .m16, 10 Марта 16, 22:01

Скорее всего ты прав. У меня нет возможности качать напряжение 100-250Вольт с силой тока в 3А.
А отсутствие RMS амперметра усугубляет ситуацию.

m16А почему бы не управлять углом открытия триака только по измеренному току? У меня была такая схема, но я от нее отказался по указанной выше причине. Зачем еще знать и напряжение на входе?

Добавлено через 6мин.:

вопрос не праздный-2. вот скажи  с какой точностью регулятор мощности должен окучить куб для нормальной ректификации?m16, 10 Марта 16, 22:01

пока не знаю. При ручной стабилизации пытался удержаться на одном напряжении. Получалось не всегда. Отсюда и головная боль с этой стабилизацией.

Кстати, управляя только по напряжению на входе стабилизация получалась плохая - рано или поздно давление уходило из желаемого диапазона. Получалось чуть лучше чем при ручной стабилизации.


Добавлено через 11мин.:

vchu, Какой АЦП используете для измерений? АВРа? Сколько выборок он делает заsevpro, 10 Марта 16, 22:25

... буквы знакомые, но ничего не понимаю.
Я ректификатор-любитель. Программирование и схемотехника то же только хобби, причем попутное.
Для обсчета и установки угла триака использую библиотеки других людей, для которых мое второе стало первым.

Нет об этом информации?msg31, 11 Марта 16, 15:15

чес говоря первый раз об этом слышу.

Я всего лишь хотел сказать что метод стабилизации без обратной связи и только лишь по входному напряжению значительно проигрывает системе с обратной связью.vchu, 11 Марта 16, 20:34

путаница , ей богу. разве нет ОС в алгоритме регулирования напряжения на нагрузке в зависимости от напряжения сети?

Система с датчиком тока ACS712(как обратная связь) не плоха, но на мой взгляд избыточна. В конечном итоге мы регулируем напряжение.vchu, 11 Марта 16, 20:34

ты не прав. т.к. источником рассогласования есть ток в нагрузке то производной регулирования должна быть мощность а не напряжение.

m16  А почему бы не управлять углом открытия триака только по измеренному току?vchu, 11 Марта 16, 20:34

чуть выше ответил. если измеряем ток то нужно управлять углом открытия триака по рассогласованию заданной и измеренной мощности. формулу я приводил .
  я как бы не теоретизирую , всё пройдено через руки о ноги, работает прекрасно в железе не первый год. в этом сезоне обкатаю регулятор по напряжению сети, думаю "сюрпризов" не будет.

путаница , ей богу. разве нет ОС в алгоритме регулирования напряжения на нагрузке в зависимости от напряжения сети?m16, 11 Марта 16, 22:15

в твоем случае ОС присутствует - у тебя есть датчик тока, который отслеживает реальное состояние на нагрузке.

В системах где идет регулирование напряжения на нагрузке в зависимости от напряжения сети (и только по напряжению в сети) такой связи нет. ОС в ее классическом понимании подразумевает, что система точно знает что происходит у нее на выходе. А в этом случае она только догадывается. Разница налицо.

Еще раз повторюсь, твоя система с датчиком тока имеет ОС и вероятно, для нее не имеет значение как изуродована форма сигнала на входе - датчик тока вводит корректировку на регулировку, произведенную по напряжению на входе. Да, это должно работать. Как раз такой корректировки мне и не хватало, а вводить еще один датчик и особенно усложнять алгоритм не хотелось. Поэтому зашел с другой стороны. 


Добавлено через 13мин.:

источником рассогласования есть ток в нагрузке то производной регулирования должна быть мощность а не напряжение.m16, 11 Марта 16, 22:15

Если мы говорим о стабилизированной системе, то источником рассогласования выступает напряжение на входе. При изменении этого напряжения происходит изменение тока. Ток на нагрузке это всего лишь результат и заметив его изменение мы начинаем двигать угол открытия триака (читай изменять напряжение на выходе) - так добиваемся стабилизации.
Поправь если ошибаюсь.



Добавлено через 15мин.:

нужно управлять углом открытия триака по рассогласованию заданной и измеренной мощности. формулу я приводил .m16, 11 Марта 16, 22:15

Да, это понятно. Формула описывает закон изменения мощности от угла. И измерив мощность и напряжение на входе ты выставляешь угол.
А что если отказаться от измерения напряжения и контролировать ситуацию только по току на нагрузке, при этом двигая угол в зависимости от колебаний тока - без формулы, только прибавляя или убавляя угол на минимальную величину.
К сожалению, сам не могу проверить - нет подходящего оборудования.


Добавлено через 8мин.:

я как бы не теоретизируюm16, 11 Марта 16, 22:15

я ни разу не сомневаюсь.
Система с датчиком тока точно знает что происходит на ее выходе.

msg31  оптопара копеечная рс817. нелинейность корректировал аппроксимацией. при напряжении на входе 220в пиковое на выходе оптопары 2,3в.m16, 11 Марта 16, 09:54

А подскажи, почему используются две оптопары? Ведь у каждой может быть свой коэффициент усиления и отсюда разниwа напряжений положительной и отрицательной полу-волны. Может, логичнее было использовать диодный мост и одну PC817? Кстати, с какой буквой использовал PC817A?