Tiedepalsta.fi

Täällä on ollut toisinaan keskustelua säädettävästä keinokuormasta ja kuinka sellainen kannattaisi toteuttaa. Nettiä selatessani tuli vastaan tällainen idea/toteutus:

https://www.nutsvolts.com/magazine/arti ... ight-Bulbs

Tuossa on ideana käyttää hehkulamppuja keinokuormana niin että hehkulamppuja ohjataan pulssinleveysmodulaatiolla (PWM). Tuota esitettyä ideaa voisi parantaa vielä niin että mikrokontrolleri mittaisi samanaikaisesti sekä kuorman virran että jännitteen. Tällöin saadaan määritettyä kuormaan menevä teho, ja mikrokontrolleri voisi pitää kuorman tehon vakiona tietyissä rajoissa pulssin leveyttä säätämällä. Tällä toteutuksella olisi myös mahdollista toteuttaa MPPT-säätöä.

Tämä design toimii luonnollisesti myös tehovastuksilla hehkulamppujen sijaan.

Jos haluaa vakioresistanssikuorman, niin pitäisi tehdä virta- ja jännitetakaisinkytkentä. Ja tehovastus on parempi kuin hehkulamppu, jonka pieni vastus kylmänä voi tuottaa epävakautta säätöön. Muuten tuo on harvinaisen asiallinen kytkentäkaavio netistä löydetyksi ja ansaitsee vain pientä marmatusta.

78-sarjan regulaattori vaatii 330 n input-konkan ja laittaisin erillisen 100 n mikrokontrollerin Vcc-pinnille.
IRF540N ei ole varsinainen logic level-fetti ja mikrokontrolleri ei pysty syöttämään paljoa hilavirtaa (hitaat tilan muutokset aiheuttavat FETin lämpenemisen tuossa). Tuo voi toimia pienillä taajuuksilla ja kuormilla, mutta tekisin hilaohjauksen suoraan 9 voltista.

Toteutus verolevyllä on välttävämpi. 78L05:n output-konkka on jaettu mikrokontrollerin kanssa ja aivan liian kaukana pinnistä. Ja hakkuri verolevyllä on aina kammottava ajatus, kun piirilevyjä voi tilata muutamalla kympillä. Ei tuolla kannata mennä yli tuon 8 kHz ilman piirilevyä ja tukevaa hilaohjausta.

Itellä olisi myös ajoittain tarvetta ja oon miettiny moisen rakentamista. Ehkä Raspberry Pi Pico (5€ mikrotietokone) hattuna. Tohon on kattavat hyvät softakirjastot valmiina ja saa tehtyä vaikka web ui:n helposti, niin voi wifi verkossa säädellä kuorman asetuksia tietokoneella tai puhelimella, ja samalla logittaa virtaa ja jännitettä.

Yksi tapahan on tehdä toi lineaarisesti mosfeteillä, eli pitää ne puolijohtavana sopivalla gate jännitteellä, kuormana jopa ihan oikosulku...? Sillon kaikki teho hukataan fettien kautta lämpönä. Hyvä puoli on tasaisempi kuorma ja vähemmän komponentteja, mut suuri haitta on että fetit lienee paljon vaikeampaa pitää ehjinä tollasessa käytössä kuin järeät tehovastukset. Kannattaako edes yrittää oikosulkuun ohjaamista?

PWM:llä tehtynä tarvii varmaan jonkun LC suodattimen tehovastuksen kanssa sarjaan? Tai riippuu tietysti ihan siitä miten herkän laitteen perään toi tulee kuormaksi.

MOSFET on suosittu komponentti säädettävissä lineaarisissa kuormissa yksinkertaisen toteutuksen takia.

MOSFET tulee valita kuitenkin niin että se on tarkoitettu käytettäväksi lineaarisella alueella (vs. käyttö kytkimenä). Useimmat MOSFETit ovat nykyään näitä kytkinkäyttöön tarkoitettuja, joten kannattaa tarkistaa datalehdestä että komponentti pystyy toimimaan myös lineaarisella alueella ja käsittelemään siihen jäävän tehohäviön (ks. datalehdestä SOA parametrit pelkkien maksimijännite ja -virtojen lisäksi).

Noin yleensä aktiivinen kuorma toteutetaan tyypillisesti kuten alla, jolloin MOSFET toimii em. lineaarisella alueella:
https://electronics.stackexchange.com/q ... nt-dc-load

Aloitusviestissä esitetty idea käyttää kuitenkin kuorman toteutukseen PWM-säätöä ja LC-suodatusta, jolloin ohjaukseen käytetty MOSFET toimiikin kytkimenä, sen sijaan että MOSFET toimisi lineaarisella alueella.

Aloitusviestissä oleva artikkeli kertoo tarkemmin myös LC-suodattimen tarpeellisuudesta, suunnittelusta ja toteutuksesta.

Tehdäänpä totetutus kummalla tavalla tahansa, niin mikroprosessorin avulla on helppo toteuttaa säädettävä kuorma vakiovirralle, vakioteholle ja vakioresistanssille.

Säädön stabiilisuus kannattaa miettiä jo suunnitteluvaiheessa.

Lineaarisen kuorman tapauksessa MOSFET:n kytkeminen suoraan maahan ilman takaisinkytkentää ja virtaa mittaavaa sense-vastusta ei toimi käytännössä. MOSFETien ominaisuudet vaihtelevat sen verran paljon komponenttikohtaisesti ja lämpötilan suhteen että kuorman virtaa ei saada käytännössä säädettyä haluttuun arvoon tai pidettyä halutussa arvossa.

KultaKikkare kirjoitti: ↑Eilen, 15:37 Itellä olisi myös ajoittain tarvetta ja oon miettiny moisen rakentamista. Ehkä Raspberry Pi Pico (5€ mikrotietokone) hattuna. Tohon on kattavat hyvät softakirjastot valmiina ja saa tehtyä vaikka web ui:n helposti, niin voi wifi verkossa säädellä kuorman asetuksia tietokoneella tai puhelimella, ja samalla logittaa virtaa ja jännitettä.

Yksi tapahan on tehdä toi lineaarisesti mosfeteillä, eli pitää ne puolijohtavana sopivalla gate jännitteellä, kuormana jopa ihan oikosulku...? Sillon kaikki teho hukataan fettien kautta lämpönä. Hyvä puoli on tasaisempi kuorma ja vähemmän komponentteja, mut suuri haitta on että fetit lienee paljon vaikeampaa pitää ehjinä tollasessa käytössä kuin järeät tehovastukset. Kannattaako edes yrittää oikosulkuun ohjaamista?

PWM:llä tehtynä tarvii varmaan jonkun LC suodattimen tehovastuksen kanssa sarjaan? Tai riippuu tietysti ihan siitä miten herkän laitteen perään toi tulee kuormaksi.

Tuollaisessa käytössä FETille voi laittaa pienen vastuksen sourcelle, joka tuottaa negatiivisen takaisinkytkennän hilaohjaukselle. Vaikka niin, että vastuksen yli on voltti tai pari nimellisvirralla. Bonuksena virran voi mitata AD-muuntimella source-vastuksen yli.