[Projekt] Elektronische Last

Der chaotische Hauptfaden

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Fritzler
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[Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Wie gewünscht jetzt als eigenes Thema, es gibt was neues.

Die neue Software für die "neue" Hardwarerevision ist fertig!
Die alte Version mit dem AVR und dem 10Bit ADC sowie dem 10Bit PWM DAC war einfach nur grottig.
Zudem reichte auch die Rechenleistung nicht.
Hat man den "Wattmodus" gewählt und einen Gleichrichter angeschlossen so zappelte das Amperemeter in der Werkbank gut, weil der AVR zu lahm war den neuen Strom den 50Hz hinterherzurechnen.

Links zu Posts was bisher geschah:
Rev1 fertig: https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewt ... st#p198645
das Menü bisher: https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewt ... st#p198910
Die neue HW Revision, aber noch ohne Software: https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewt ... st#p204177
Sowie auch immer die nachfolgenden interessanten Posts.

Die Software ließ sich recht einfach vom AVR auf den STM32F205 portieren (120MHz HRHR!).
Nur der ADC ärgerte mich indem er ab und zu Müll sendete.
Aber die "Data Valid" Bits waren jedesmal auf valid.
Statt den ADC 1000mal/Sekunde per Timer angestoßen auszulesen nutze ich nun den IRQ Ausgang des ADC.
Dann kommen immer passende Werte, aber eben 3900mal/Sekunde :lol:
Also trotz Double Latches und Data Valid Bits kommt sonst Müll raus, das riecht irgndwie nach nem Silicon Bug?!

An der Hardware musste aber trotzdem noch was geändert werden.
Trotz den guten OPA213 von Matt gabs doch nen deutlichen Offset beim Strom messen.
Da sind jetzt Chopper Opamps reingewandert (aua mein Geldbeutel :evil: )
Als Regler bleiben die OPA aber drinne, also nur den Ausgangspin abgezwackt und die Choppers rangefädelt:
Bild

Aber der Aufwand lohnt sich: 5mA eingestellt und die werden auch gezogen.
Dabei ist die Elast fähig bis zu 16A zu vernichten.
Bild

Bei 1004mA weichts dann etwas ab, aber das bekomm ich auchnoch hin.
zB wird das Rudel Widerstände zum Strom messen gegen ordentliche Shunts ersetzt, die liegen hier schon rum.
Bild

Was kommt jetzt noch?
Die Elast wird noch auf 4 Kanäle zu 8A/100W erweitert.
Das wird also eine 400W Elast die 32A vernichten kann.
Sowie viele neue Softqarefeatures, der Atmega32 war fast schon voll.
Momentan nutze uch 67k von 1MB Flash.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Kann direkt weitergehen, also auf 4 Kanäle aufbohren.
Denn bei 200W Verlust wird der Kühlkörper nur 52°C warm und der Lüfter ist von der Lüfterregelung noch laaaaange nicht voll aufgedreht.

Also mal die 2 weiteren Leistungsbrummer an den Kühler gebrummt:
Bild

Ordentliche Shuntwiderstände gabs auch gleich obendrauf.
Ab Lötzinnblob unten kommt dann die Masse von der Bananenbuchse:
Bild

Die Signalverkabelung nimmt langsam überhand:
Bild

Noch den Strooom verkabeln:
Bild
Bild

Nochmal zusammengebaut von der Seite:
Bild

Mein 12V 22A Netzteil kann ich mit dem Ding jetzt voll auslasten.
An xanakinds 5V/60A Aalnetzteil kann die Last locker 32A nuckeln, dann kommen aber nurnoch 3,8V an der Last an :lol:

Bei nem 35V/10A Netzteil fängts wohl ab 5A an zu schwingen, da muss ich nochmal am Regler basteln.
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reutron
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von reutron »

Sieht ja super aus.....ist aber ganz schön eng geworden.....weißt du schon ob die Wärmeableitung auch im Dauerbetrieb praktikabel ist?
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Ja das Gehäuse hab ich von Anfang an schön klein geplant.
Es besteht aus Aluplatten zu 15x15cm und 15x20cm.
Somit ist das nen Gehäuse mit BxHxT von 15x15x20cm.

Am Anfang waren auch nur 2 Kanäle mit zusammen 200W geplant, aber die Kühlkörper performen besser als gedacht, daher die Aufrüstung.
Zuerst war auch nur "eine Schicht" an Platinen an der Front mit dem AVR.
Aber das performte ja mal so garnicht, der AVR steuert nurnoch das LCD und nimmt die Tasten entgegen.
Als zweite Platine dahinter die mit dem ARM und dem neuen Analogfrontend.
-> das machts noch enger.

Den Dauerbetrieb mit 400W konnt ich eben nicht testen, am 25V NT fngs ab 6A an zu schwingen.
Das NT fiepte dem Tode nahe obwohls 10A kann :lol:
11A waren eingestellt und 7A wurden gemessen, mitm Oszi an die Basis eines Transis gekucht -> schwingt.
Da muss ich eben nochmal bei und dann wirds mit 400W getestet.
Ich bin selber gespannt :geek:
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Interessant, es schwingt auf 17 - 25MHz und das bei Opamps mit nem Gainbandbreitenprodukt von 3,4MHz bzw 2,5MHz.
Vor allem mit einer so hohen Amplitude :shock:
HÄ?
Bild
Bild

Mal noch der Plan zur Vollständigkeit:
Bild
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barclay66
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von barclay66 »

Hi,

vielleicht hast Du Dir mit C1 und R2 plus Leiterbahninduktivität einen Schwingkreis geschaffen?
Rechner.JPG
Gruß
barclay66
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ferdimh
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von ferdimh »

So ein MOSFET im Linearbetrieb kann auch ganz ohne Opamp schwingen, sofern er nur im Linearbetrieb bleibt... Aufgrund der großen Kapazitäten brauchts da auch nicht viel Induktivität für und auch die Hand in der Nähe zeigt relativ wenig Wirkung.
Dann ist Voodoo mit Widerständen direkt vorm Gate oder Ferritperlen angesagt...
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Der kleine IRML ist nur dazu da den Kanal fest auf GND zu zu ziehen (= abzuschalten) wenn er nicht gebraucht wird.
An J1-3 hängt ein NPN Darlington aus MJE340 und MJL3281.
An der Basis des MJL sind noch 5,6R zum MJE.

Hmm wobei der dicke MJL hat dann wiederum eine Bandbreite von 30MHz.

@barclay:
Wär natürlich doof son Schwingkreis, aber sone Leiterbahn hat eher 1,2nH pro cm.
Damit da die 800nH zusammenkommen hätte ich das mehrmals über die Platine routen müssen.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Hier mal mit eingezeichneter Endstufe für die bessere Übersicht:
Bild
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Bastelbruder
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Bastelbruder »

In der Zeichnung fehlen einige Komponenten die in der Praxis doch vorhanden sind.
Ich tippe auf T2, der blöderweise in dieser Richtung garnichtnicht spezifiziert ist. Allein mit Q2 dürfte sich mit wenigen Zusatzbauteilen ein "2W-UKW-Prüfsender" realisieren lassen, bei 12V und 50 mA reicht das Verstärkungs-Bandbreiteprodukt. Helfershelfer ist Q1 mit seiner "Ausgangskapazität" hier geschätzt 1 nF bei 2 V, die die Basis für HF auf Masse (wasimmerauchdasseinmag) zieht. Dann ist da eine nicht genannte Induktivität in der 35 Volt-Leitung, in deren auf "Masse" bezogenem Verlauf ein qualitativ hochwertiger Schwingkreis entsteht. Dieser Schwingkreis hoher Güte taucht schließlich in der Basiskette wieder auf und bewirkt den schwer zu begreifenden Oszillator nach Huth-Kühn. Der schwingt auch mit dem primären Wirkwiderstand in der Emitterleitung. Und ist dank der zusätzlich notwendigen Phasenverschiebung von 90° prädestiniert zum Betrieb nahe der Grenzfrequenz von "NF-Transistoren".

Es ist übrigens nicht unüblich*, daß Emitterfolger-Treibertransistoren in Netzteilen klammheimlich Hochfrequenz produzieren, die eigentliche Funktion wird bei der Gelegenheit nicht nennenswert beeinflußt.

Die Schwingung abstellen sollte hier ein RC-Glied 50 Ohm 100 pF zwischen Basis und Emitter, eventuell zusätzlich ein Megahurts to minihurts-Konverter in der Leitung bei J1-3

*Ich tippe auf mehr als 10% aller Bratregler-Netzteile weltweit.
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Sunset
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Sunset »

Ich bin immer wieder fasziniert, wie Bastelbruder hier in kürzester Zeit jede Schaltung analysiert und konkrete Verbesserungen vorschlägt.
Respekt!
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Da bin ich auch echt erstaunt welches Wissen da jedesmal kommt und es ist auch gut nachvollziehbar.
Schade, dass man sowas in der Uni eben nicht erfährt.
Interessant ist zu wissen, dass mir da wohl der "Kanal abschalt FET" die Füße wegreißt, sodass es schwingt.
Also wär nen BC848 (3pF) dort zu verbauen auch noch ne Möglichkeit die Schwingneigung trotz des RC Glieds weiter zu verringern?
Son Logiclevel NFet hat da ja ziemlich große Strukturen (140pF).

Aber leider kann ichs heute nicht mehr testen, in der Firma ist heute Sommerfest, vor 2 Uhr bin ich da nicht Zuhause :lol:

Nach der Bandbreite vom MJE habe ich gesucht und wirklich in keinem DB eine Angabe gefunden.
Vllt bei den nächsten Schaltungen doch lieber bei den guten alten BD2xx bleiben.
Den MJL habe ich nur nach seiner Größe ausgesucht, damit der ordentlich was wegheizen kann.
Laut DB kann der 230W bei unmöglich zu haltenden 25°C, daher ist es mit Luft nach oben für 100W pro MJL ausgelegt.
DIe E-Last ist bisher nur bis 50V ausgelegt, da ab dort das Derating der SOA Kennlinie beginnt.
Das ist nurnoch eine Softwaresache, dann kann man den SOA mit 4 Kennpunkten in die SW eintippen und dann könnte das auch eine 200V Elast werden :ugeek:

Gestern hatte ich dann auch mal das 35V/500W SNT abgeklemmt und was mit nem 1200VA/24V Trafo + Gleichrichter + Elko gebaut um irgendwelche Dreckeffekte eines SNT auszuschließen.
Was soll ich sagen? Igor! Jetz schwingts mit derselben Amplitude auf 42MHz!
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Bastelbruder
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Bastelbruder »

Der IRLM hat nicht bloß 140 pF, dieser Wert ist bei 16 Volt angegeben. Bei geringerer Spannung - ich vermute mal 2 Volt - ist der Kurvenschar 350 pF zu entnehmen. Und beim BC848 ist der relativ geringe Wert auch bei mindestens 10 Volt gemessen. Praktischerweise werden solche variablen Kapazitäten bei spice-Simulationen (natürlich) auch nicht korrekt berücksichtigt, das haben wir erst kürzlich rausgekriegt.

Es gibt aber noch eine Variante, die besteht im Aufteilen von R1 in beispielsweise zweimal 470 Ohm.

Die Schwingfrequenz ist stark von der Betriebsspannung abhängig, die Grenzfrequenz des Oszillatortransistors steigt mit zunehmender U_CE und hat ihr Maximum beim hfe-Maximum. Vielleicht ist auch die Induktivität im Lastkreis etwas kleiner geworden. Ich sag' bloß Voodoo!
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

R1 auftrennen wird eher nix, denn bei 470R und 12V fließt beim Ausgang ausknipsen sonst zu viel Strom über den Opamp*.
Die werden bei "Kanal aus" jetz schon nett Warm.
Daher die Frage nach bipolar statt FET, aber das sieht ja eindeutig aus.
(Die 2x100R am AD82xx jucken nicht, da kommen eh nie mehr als 200mV bei raus)
Bei 2x1k als R1 kann ich dann bei 5V am Lasteingang nicht mehr die vollen 4x8A ziehen, weil die Transistoren dann nicht mehr so aussteuern können.
Daher ist der OPA213 auch nicht komplett gegen einen Chopper Opamp ersetzt, die gibts nur bezahlbar in 5V.
Bei den 12V Typen fängt man an zu weinen beim Preis :cry:
Auftrennen also erst wenn alles Andere nicht wirken sollte.


*Das muss ich ja nur so machen wegen dem VIO der Opamps.
Manche Kanäle der E-Last ziehen dann trotz DAC Wert auf 0 so bis zu 30mA.
Wenn das 4 Kanäle machen ist das schon ordentlich.
Sobald ich den Ausgang kurzschließe dreht der Regler aber voll auf und der Opamp gibt daher gut Spannung aus.
(Oder wenn der VIO andersrum gepolt ist dann fließt erst Strom wenn der DAC deutlich mehr Strom verlangt, also bei nem Soll von 100mA fließen dann nur 70mA)

Ja Voodoo!
Die Kabellänge waren die Gleichen, kommt eben auch drauf an obs noch ne Drossel am Ausgang des SNTs gab.
Voodoo!
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ferdimh
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von ferdimh »

Eine alternative Auftrennung könnte auch 820 Ohm/ 100 Ohm oder so sein. 100 Ohm sollten reichen, dass die Basis der Endstufe hochohmig genug wird, dass es da keinen Oszillator mehr gibt.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Ich verkünde hiermit: Die Schaltung wurde gebastelbrudert!

Die Erkennung des Oszillators brachte es auf den Punkt.
Er ließ sich aber nicht durch das RC Glied beruhigen, auch der Hurts Konverter besserte nichts.
Der IRLML musste gegen einen bipolar NPN getauscht werden -> RUHE!

Die anderen 3 Kanäle habe ich dann nur durch den Taush des NFET -> NPN beruhigt bekommen.

Ich starte jetzt mal den Lasttest mit 300/400W und gucke ob bei 50V auchnoch Ruhe ist.
shaun
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von shaun »

Sehr schön! Die Erfahrung, dass Emitterfolger schwingen, muss glaube ich jeder mal machen.
Ich hatte es unlängst gerade, simple Stabilisierung für einen Zweidrahtbus (M-Bus), BD679 als Darlington-Emitterfolger. Ein C-Footprint war sogar schon vorgesehen, ohne diesen C hatte ich eine muntere Schwingung im KW-Bereich und einigen Vss Amplitude auf meiner Leerlauf-Ausgangsspannung von 36V. In dem Fall habe ich das Ganze dann mit 1,5nF beruhigt bekommen, das ist weit entfernt von zu viel für die lächerlichern 2400 Baud.

Meinem Darlington drehe ich übrigens den Saft ab, wenn mehr als 70mA fliessen, bei Dir sehe ich einen MOSFET, der die Basis direkt nach Masse zieht. Wenn da was Kapazitives am Ausgang hängt wird es Dir ziemlich sicher die B-E-Strecken reissen.
shaun
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von shaun »

Blödsinn, Du hast den Darlington ja mit Emitter an Ground. Vergiss den letzten Absatz. Aber die Erkenntnis, dass einzelne Transistoren teilweise besser schwingen als ganze Verstärker und sowieso besser als Oszillatoren sollte man sich ins Hirn tätowieren
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

@shaun:
Tjo, ist eben die Frage obs jetzt eine Emitterschaltung oder ein Emitterfolger ist :mrgreen:
Einen Lastwiderstend / eine Last gibt es ja nicht.
Emitter und Kollektor hängen direkt an +-
Falls ich die BE Spannung überschreite durch den NFET (jetzt NPN), dann brennt eh schon der Shunt, also daher egal :lol:

400W rausblasen quittiert die E-Last mit 65°C am Kühlkörper bei 22°C Raumtemperatur und der 12cm Lüfter läuft auf seinen vollen 3100rpm.
Also sag ich mal mehr als 30°C solltens nicht sein wenn 40=W verblasen werden sollen.

Die Last kommt mit zum Treffen falls wer seine Netzteile testen will.
50V/32A/400W, was zuerst begrenzt.
Für 32A müssen aber mindestens 3,8V anliegen.
shaun
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von shaun »

Es ist eine Emitterschaltung, daher ist wie gesagt mein letzter Absatz hinfällig.
An der Schwingneigung ändert es wie Du gemerkt hast nichts, ich hatte mein Beispiel auch mehr darauf bezogen, dass ein Emitterfolger auf den ersten Blick am unverdächtigsten erscheint, aber selbst der schon Tücken hat. In Deinem Fall - mit Regelkreis - vermutet man ja eher erstmal irgendeine Schleife um den Transistor herum als so ein primitives Bauteil, aber da hat die Frequenz Dir ja schon einen Hinweis gegeben
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Heute mal noch die Selbstkalibrierung angepasst.
ADC/DAC Werte bei 5A und 0A nehmen hat nicht gereicht.
Jetzt gibts alle 10mA bei u100mA Stützstellen sowie alle 100mA ü1A, sonst alle 1A.

Damit läuft das jetz (man erinnere sich an das 1004mA Bild weiter oben):
Bild

Sobald die Shunts warm sind wars das dann aber mit 1mA genau.
Vllt mal noch Tempsensoren auf die Shunts kleben um das wegzurechnen :geek:
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Heute habe ich mal noch die Auswirkung des Temperaturkoeffizienten von +-50ppm/K der Shunts untersucht.

Zuerst die E-Last mit 22A schön anbraten und dann mal auf 5A gestellt.
Extern war noch ein überbrücktes Ampmeter angeschlossen, überbrückt damit dessen Shunt kalt bleibt.
Statt 5,000A flossen dann 5,021A.
Nach ein paar Minuten dann wieder 5A genaustens.
5,000/5,021 wären 84K Erwärmung der Shunts bei 50ppm.
So warm wurden die aber nicht.

Zudem zeigte auch der per internem ADC bestimmte Messwert 5,021A.
Der müsste ja stabilf auf 5A bleiben, weil die Regelschleife und der ADC am selben Shunt abgreifen.

Was ist denn da jetzt los?
Die Steuerplatine wird jedenfalls nicht warm angeblasen, da strömt eher kalte angesaugte Luft drüber.
Da muss ich nochmal drüber grübeln.
Matt
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Matt »

Dosenwinter punktuell einsetzen ?


Achja, gescheite Netzteil habe ich schon , der nennt sich : Farnell AP60-50

Grüss
Matt
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Dosenwinter hab ich nicht, aber ich kann Heißluft punktuell einsetzen :mrgreen:
Dein NT ist eeeetwas zu stark für meine E-Last ;)
Matt
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Matt »

Nicht 1kW Leistung von Farnell ausnutzen, sondern was deine E-Last herauskotzen könnte ;-)

Ja, Heissluft kann man natürlich auch nehmen, ist besser für Umwelt (Dosenwinter = R134a schleuder )

Grüss
Matt
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ferdimh
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von ferdimh »

Also: DeltaI von 21mA sind DeltaU von <1µV an diesem Shunt! Da reicht irgendeine depperte Temperaturspannung oder 5K am OPA213... Oder dein DAC läuft um 0,05%/~8µV weg... klingt für mich jetzt nicht so unplausibel. Gibts da zufällig noch ne Lüfterregelung, die etwas Verschiebung verursachen kann?
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Bastelbruder
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Bastelbruder »

Guck Dir nochmal das Datenblatt genau an. Bei manchen Widerständen wird unter 1 Ohm die TK-Angabe je Dekade bloß verdoppelt. Und oft kommt dann noch ein Thermoelement dazu.
Ich kenne eine Serie ernsthafter Netzgeräte deren Strombegrenzung bis 5 A auf 1 mA langzeitstabil (über mehrere Jahre) ist.
Wenn ich 40 Ampere einstelle, läuft der Wert in den ersten Minuten um 100 bis knapp 400 mA hoch.
Wenn ich dann 1 A einstelle ist der Wert 2.5 bis 10 mA zu hoch, es dauert ein paar Minuten bis der alte Wert wieder erreicht wird.
Bei 10 mA ist kein Zusatzfehler zu erkennen, also keine Thermospannung.
Ergo ist das der Shunt. Verbaut ist ein goldener Dale 10 mΩ 50 W ohne nennenswerte Zusatzkühlung, der darf das.

Interessant in diesem Zusammenhang daß der Strom mit der Temperatur grundsätzlich zunimmt, also ist der TK negativ.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Es gibt durchaus ne Lüfterreglung damit der Lüfter mir nicht immer die Ohren zudröhnt.
Bisher war das in den Posts auch nur zwischen den Zeilen zu lesen.
Ab 45°C wird der Lüfter mit seiner Leerlaufspannung von 4,5V betrieben und bei 65°C am Kühler dann mit Vollstof auf 13,8V.
Dazwischen wird linear die Spannung erhöht.

Hmm, da hätt ich wohl nicht nur an den ppm rumrechnen sollen, sondern auch mal an absolzen Werten.
<1µV ist schon ne Hausnummer, da wird nicht mehr viel zu rütteln sein.

Der DAC hat mehrere Kalibrierpunkte, ein weglaufen über diese Dekade würde ich mitbekommen.
zB sind die Kalibrierpunkte bei 1A 2A 3A usw.

Ein erwärmen des Opamp, weil er mehr Ausgangsstrom liefern muss, klingt dann doch plausibel und das verdammte VIO der Opamps hängt von der Temp ab.
Somit weichen der DAC Kalibrierwert und die IST Vorgabe zum ausregeln ab.

@Bastel, gut mal was vom Verhalten von ordentlicher Hardware zu hören.
Das hier wäre der Shunt: https://www.mouser.de/ProductDetail/588-FCSL110R025FER
Im DB steht bei 25mR und 5W ein TCR von +-50ppm und ja die TCR Angabe verändert sich so wie von dir vorhergesagt.
Ein Thermoelement ist nicht erwähnt, das hätt ich dann schon in Software weggerechnet.
Bei 8A durch den Shunt gehen 1,6W flöten (zur Wiederholung: man bedenke, dass die E-Last aus 4 Kanälen zu 8A/100W besteht)

Ne dicke NickelChrom Welle als Shunt einbauen wird dann auch etwas teuer.
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von ferdimh »

<1µV ist schon ne Hausnummer, da wird nicht mehr viel zu rütteln sein.
Trick 17: Live nachkalibrieren. Den Sollwert ein ganzbisschen verstellen, dass der Istwert passt. So machen das auch die (garnicht mal schlechten, bis auf ESD-Empfindlichkeit) ELV-Prozessornetzteile.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

An nem kleinen Nachsteller schreib ich grade.
Wobei die Idee eher daraus besteht mittels laaangsamen SW I Regler nachzuregeln und der darf nur um +-40mA am Sollwert rumspielen.
Bevor ich das auf die HW loslasse guck ich aber noch für andere Werte ob der ADC imemr passend ausließt.

Vorher wollt ich eben wissen, dass das nicht in die falsche Richtung geht und da sonstnochn Deckeffekt reinspielt.
Ihr wisst da mehr als ich!
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Nochmal kurz der Schaltplan zum draufgucken:
Bild

Beim Betrieb ohne angeschlossenes Netzteil, aber eingestellten 5A ist ersichtlich, dass trotzdem Strom fließt.
Denn der Basistrom von T2 fließt mit über den Shunt.
Das ist eigentlich kein Problem, das wird mit der Kalibrierung mitgemessen.

AAAABER! T2 wird ja von T3 eingeheizt, damit ändert sich dessen Verstärkung und somit auch der benötigte Basistrom.
Der IC1A Regler regelt das aus und schwupps misst der ADC mehr Strom.
Der aufgesetzte SW I Regler regelt das jetzt brav aus!

Vllt doch lieber Highside messen, aber dann bindet man sich andere Probleme ans Bein.
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ferdimh
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von ferdimh »

Der Basisstrom von T2 wird schon keine 20 mA betragen, wenn T3 5A fressen muss. das wäre ein Gesamt-Beta von 250... Noch viel weniger wird der 20mA schwanken. Da suchst du an der falschen Stelle.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Wir reden von 4 mal T2 ;)
Also 4x5mA, das kann schon hinkommen.
Zudem ist das ja nur ein Effekt von den anderen hier im Fred auch erkannten.
E_Tobi
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von E_Tobi »

Moin,

korrigiert mich wenn ich falsch liege, aber die einzige Stelle die wegen der Drift falsche ADC-Werte erzeugen kann ist IC1A/IC1B mit Aussenbeschaltung?

Die Spannung überm Shunt ist die Größe die per Integrator auf Ushunt*Gain_IC1B geregelt wird.
Ströme die aus unbeabsichtigten Quellen kommen wirken sich in der Konstellation so aus, dass der tatsächliche Laststrom sinkt, während der angezeigte Wert konstant bleibt.

Wenn der Shunt-Widerstand driftet, wird der Spannungsfall überm Shunt trotzdem konstant geregelt. Der Tatsächliche Strom weicht dann ab, der Anzeigewert nicht.

Wenn dagegen IC1B "nach unten" driftet kommt genau die Diskrepanz zwischen Anzeigewert und Sollwert zustande, weil IC1B nicht ausgeregelt wird, bzw. der Abgriff vom Shunt vor IC1B passiert, und erst nach IC1B der Integrator sitzt. Das gleiche gilt für die Eingangsstufe von IC1A.

Von da her würde ich sagen, Offset/Gain von IC1B oder Offset von IC1A...max. 1.5µV/K driftet die Offsetspannung...

Grüße
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

@E_Tobi:
Im Prinzip ja, nur dass der ADC richtige Werte des Stromflusses ausgibt währenddessen der Regler auf was anderes regelt.

Der "Gain_IC1B" ist 1, also wird direkt U_shunt geregelt.
Da könnt man durchaus mal x2 draus machen.

Da wird dann wohl wirklich das VIO vom OPA213 rumdriften.

Ganz abgefuckt wäre ja noch den Spannungsabfall über dem 1k zur Basis zu messen um den Basistrom auch direkt rauszurechnen :lol:
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Bastelbruder
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Bastelbruder »

Da würde ich vorher einen zwei JFETs spendieren (einen als Konstantstromsenke nach PGND) und einen Sourcefolger zur Ansteuerung. Vielleicht braucht der Folger noch eine Diode in der Sourceleitung daß bei U_G Null die Transistoren auch aus gehen.
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von E_Tobi »

Fritzler hat geschrieben: Im Prinzip ja, nur dass der ADC richtige Werte des Stromflusses ausgibt währenddessen der Regler auf was anderes regelt.
Ja, genau. Ein Offset von IC1B oder eine Verschiebung seines Gains taucht im Regler über einen verfälschten Istwert auf, aber nicht im ADC, weil der ADC direkt abgreift.
Fritzler hat geschrieben: Der "Gain_IC1B" ist 1, also wird direkt U_shunt geregelt.
Naja, zumindest ist die Hoffnung dass über die ganze Schaltung aus R3, R4, R5, R6 dann wieder x1 rauskommt. Die Drift von Widerständen kann erheblich sein, je nachdem welche du da genau eingesetzt hast, und wie das Layout ist. Das meinte ich mit Außenbeschaltung. Die Offsetspannung von IC1B wird auch mit 2 verstärkt.

Nur aus Interesse, was ist das für ein ADC und warum hast du den ohne Verstärkung direkt an den Shunt geschaltet?
Ich hab den ADC bisher immer nach dem ohnehin nötigen Verstärker abgegriffen, zwecks Aussteuerung usw...
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Moderne Delta Sigma ICs brauchen kaum noch externe Beschaltung, diesem ADC reicht ein externes RC Tiefpass.
Der ADC ist ein MCP3903 https://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP3903
Er hat auch 6 echte ADCs und nicht nur 6 Kanäle auf einen ADC.
Zudem ist er direkt differentiell und hat seine Vollaussteuerung bereits bei 500mV.
Weiterhin lässt sich noch eine Verstärkung zuschalten.
-> Also wozu sollt ich da noch nen Opamp vorschalten ;)?

Der Chopperopamp hat nen Offset von <1µV, da darf man den auch x2 nehmen :lol:

@Bastel:
Ich merks mir mal vor falls ne neue Hardwarerevision kommt.
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Nachdem die Hardware brauchbar funktioniert hab ich auch wieder Bock weitere Features zu proggen.
Laut Roadmap wäre damit die Testversion fertig :mrgreen:
Bild

Was kann die Kiste denn jetzt alles?

Den normalen E-Last Modus natürlich.
Einstellen der Werte als Strom/Leistung/Widerstand.

Akkus entladen mit loggen der Ah und Wh.
Die Entladeschlussspannung ist selber wählbar oder man gibt Zellenanzahl+Typ an.

Step Modus.
Die Werte Strom/Leistung werden im gewissen Zeitabstand erhöht bis das Device Under Test abfac... äh die eingestellte MInimalspannung unterschritten wird.
Von dem Unterschreitungsereignis wird ein Snapshot angefertigt.

Transient Modus.
Hin und her schalten von 2 Strom/Leistung/Widerstand werten in Zeitabstand x um die Impulsantwort/Ausregelung des Netzteils zu sehen.
Die Angabe kann auch in Periodendauer und Dutycycle erfolgen.

Unter der Haube läuft jetzt FreeRTOS.
Das Ganze ist schon so komplex, dass es nicht mehr in einer Schleife abhandelbar ist.

Was soll noch kommen?
Loggen auf USB Stick.
Listing Modus, so ähnlich wie der Step Modus, nur mit frei definierten Daten aus einer Datei vom USB Stick.
Meinen Modbus Stack vom AVR auf den STM32 portieren.
Triggereingang
0-10V Eingang
Akkuinnenwiderstand messen
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Nachdem ich den verbuggten USB Host Stack von ST gezähmt habe funktioniert nun auch das Loggen auf den USB Stick.
Ich kann auf 10ms runtergehen zwischen 2 Logeinträgen und das funzt, mal sehen ob auch 1ms geht :geek:
120MHz ARM Power!

So wirklich nen Menü dazu gibt es nicht, einzig ein kleines wo der Abstand zwischen 2 Logeinträgen einstellbar ist, sowie der Zustand des USB Stack zu sehen ist.
Ich gehe einfach davon aus, dass jemand loggen will sobald er den USB Stick reinsteckt und schon gehts los.

Dann kann ich ja mal noch am Listingmode arbeiten.
Da arbeitet die E-Last vom Benutzer vorgerfertigte Listen ab um Lastszenarien abzuspielen.
Manchmal reicht der Stepmode eben nicht.
Also ist dort alles frei definierbar!

Das Protokoll soll sehr einfach aufgebaut sein, hier eine Beispielzeile:
I1000 1000
Soll heßen: 1000mA Strom für 1000ms
Pro Zeile kann der Modus des Sollwertes geändert werden, zur Auswahl stehen I (Strom in mA), P (Leistung in mW), R (Widerstand in mR).
Das Ganze als Dateiname.list abspeichern und rauf auf den USB Stick.
Als Zeilenende werden alle 3 Typen erkannt.

Da im Listingmode ein USB Stick steckt wird auch direkt mitgeloggt!
Matt
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Matt »

Dann planst du Remote-Steuerung per SCPI-Kommando ? :-D

Bitte wird laut, wenn du deine E-Last ordentlich belasten werden, aber, ich wird wohl Farnellchen ohne deine Zustimmung mitnehmen ;-)



Grüss
Matt
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Moin Matt,
ich hab genug Netzteile um die E-Last zum kochen zu bringen.
48V/10A sowie 5V/50A :twisted:

Remotemodus wirds nur per Modbus geben, aber nicht zum Treffen.

Gibt es denn Freewareprogramme welche SCPI über UART/TCP unterstützen und wo man sich ein Messgerät definieren kann?
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von sysconsol »

Beim Hameg-Oszi stellt man eine Verbindung über RS232 her und gibt den SCPI-Befehl in das Terminal ein.
Den Rest macht das Oszi.

Beim Rigol geht das per TCP über NetCat (nc) Port 5555, wobei der SCPI-Befehl über echo und eine Pipe übergeben wird. Das Oszi ist aber LXI-fähig.

Oder verstehe ich deine Frage nicht ganz?
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Fritzler
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Also wenn ich langeweile habe könnte ich ja durchaus SCPI in die E-Last einbauen.
Die Frage ist das andere Ende, wer soll der SCPI Master sein?
Gibts da was fertiges?
Kommandozeile hacken geht natürlich immer.

Zur E-last gibts, wenn fertig, auch alles OpenSource zum Nachbauen.
Falls wer will, daher könnte SCPI vllt den einen oder anderen erfreuen.

:MEASure:VOLTage:DC?
klingt ja nicht nach Hexenwerk, nur nach Aufwand :mrgreen:
sysconsol
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von sysconsol »

Gute Frage.
In der Wissenschaft und Industrie nutzt man LabView.

Aber was nutzt man privat?
Wer nutzt das überhaupt?
Die Anwendungsfälle dürften recht wenig sein.

Letztendlich baut sich derjenige, der es mal eben braucht, wohl ein Script zusammen.
Und das greift auf vorhandene Hardwareschnittstellen zu.

Edit: eez-open studio bei github. Keine Ahnung, was das wirklich kann. Aber das könnte so eine Art Messtechnik-Automatisierung sein.
Matt
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Matt »

Fritzler hat geschrieben:Also wenn ich langeweile habe könnte ich ja durchaus SCPI in die E-Last einbauen.
Die Frage ist das andere Ende, wer soll der SCPI Master sein?
Gibts da was fertiges?
Kommandozeile hacken geht natürlich immer.

Zur E-last gibts, wenn fertig, auch alles OpenSource zum Nachbauen.
Falls wer will, daher könnte SCPI vllt den einen oder anderen erfreuen.

:MEASure:VOLTage:DC?
klingt ja nicht nach Hexenwerk, nur nach Aufwand :mrgreen:
so etwa ja, wobei man erste Doppelpunkt weglassen muss.

Es geht auch: MEAS:VOLT:DC ?
Wobei Kleinschreibung sogar auch zulässig ist.

Wenn man mit Scriptschreiben gut klarkommt, den traue ich Fritzler gar nicht (ironie) zu.
Dann ist Möglichkeit mit ihm auf einmal gross.

Ich befasse aktuell SCPI wegen Fernbedienung von Agilent 34970A , damit ich Messfunktion direkt und schnell zugreifen kann.
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Zu eez-studio:
Build and run from source (all operating systems)
Install Node.JS 8.9.x or newer
ABGELEHNT!

Die E-Last soll ja kein Standalone Projekt sein, es ist ja noch ein neues (Dual) Labor NT in Planung das soll auch ModBus bekommen.
Damit ließen sich ja zB schonmal DCDC Wandler durchquälen obd er CHinamann hält was er verspricht.

Die Software dazu muss ich wohl eh selber schreiben, dann bleib iahc wohl eher bei Modbus.
Registerklimpern ist mir irgendwie lieber als mit Strings zu hantieren.
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Re: [Projekt] Elektronische Last

Beitrag von Fritzler »

Listing Modus wäre damit auch fertig.
Natürlich kann in diesem auch geloggt werden.

Hier mal etwas Sinusförmige Stromaufnahme:
Bild
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