Arduino Programmable Constant courant puissance résistance charge fictive (2 / 16 étapes)

Étape 2: Comment ça marche

Ne laissez pas l’image d’intro vous effrayer ! J’ai expliquer tout dans cette étape.

Si vous débutez en électronique et électrique théorie en général, cette étape vous guidera à travers la théorie derrière tout cela, comment il fonctionne et pourquoi. Si vous avez fait électronique pendant un certain temps puis il peut être intéressant de survoler cet article juste pour rafraîchir votre mémoire et voir quels principes sont utilisés.

La plupart de la théorie électrique revient à la bonne vieille Loi d’Ohm,

V = I x R

V = tension j’ai = actuel R = résistance

Et cette charge fictive n’est pas différente, en fait, il y a une autre formule utilisée dans ce projet tout entier et qui est,

P = V x j’ai

P = puissance V = tension j’ai = courant

C’est tout ! assez facile vraiment.

La façon dont cela fonctionne de la charge fictive, c’est qu’il utilise un MOSFET (renseignements sur les MOSFET dans une minute) comme une grosse « résistance variable » pour combien de courant de commande est louée par le système. Par une tension de détection et d’alimentation qui retour au MOSFET via un ampli-op (plus sur les amplificateurs plus tard aussi) il sait combien courant sa laisse passer et ajuste sa résistance interne en conséquence pour maintenir le courant c’est censé pour être laisser des flux. Si cela vous semble un peu confus, respectez-le et il sera plus judicieux que nous passons.

Le flux d’électricité peut être étroitement comparé à l’écoulement de l’eau, pensez à la tension car la pression de l’eau, plus la pression plus vous pouvez faire avec lui, par exemple, une haute pression eau nettoyant, va nettoyer beaucoup plus de saleté et utiliser beaucoup moins d’eau qu’un tuyau d’arrosage faisant le même travail. Pensez à actuels comme l’écoulement de l’eau, plus d’eau vous avez qui coule plus vite vous pouvez remplir la baignoire. Pensez à la résistance comme un coude dans le tuyau, quand vous mettez un coude dans le tuyau, vous devez une pression beaucoup plus élevée (tension) pour pousser la même quantité d’eau (courant) à travers le coude. Penser de pouvoir comme la baignoire, quel que soit votre débit d’eau (courant), il faudra toujours la même quantité d’eau (puissance) pour remplir la baignoire, plus vite le flux (plu courant) le plus vite il remplira et vice versa. Dans notre charge fictive, le composant principal est le pli dans le tuyau, le MOSFET. Nous devons contrôler que la résistance (coude) pour maintenir le courant (flux) à notre valeur, indépendamment de la tension d’entrée (pression).

Vous demandez peut-être ce qu’est un MOSFET ou à quoi il sert. Un MOSFET est comme un robinet variable, nous pouvons envoyer une tension à elle, connue comme une tension gate, et cela change comment grand ouvert le robinet d’arrivée. Il existe deux principaux types de transistors MOSFET, un type N et un type de P. Cet article fait un très bon travail d’expliquer la différence entre les types et ce qu’ils font. Cette charge utilise un type de N MOSFET pour contrôler le courant. En général, A MOSFET a trois broches, porte, drain et source. Le drain et la source peuvent être bien du tuyau et la porte est comme la valve de robinet. Dans le cas d’un type N MOSFET courant conventionnel est du drain par la source, je sais que cela semble un peu confus mais c’est à cause de l’écoulement des électrons réelle, nous n’obtiendrez pas dans cela ici car cela peut porter à confusion vous ! Permet il suffit de considérer de courant conventionnelle pour l’instant. Dans le cas de notre N type MOSFET, plus la tension porte la plus large, que le robinet est ouvert, le plus proche de 0 V le plus proche qui puisent obtient à la fermeture.

Comme vous vous en doutez probablement que nous devons régler cette résistance (coude) très rapidement pour assurer que notre courant est aussi stable, il peut être. Pour cette raison, nous ne pouvons pas compter sur le microprocesseur au sens du courant, de calculer quelle devrait être l’actuel, calculer ce que la résistance devrait être obtiennent que courant, convertir que sous une tension le MOSFET doit être fixé à cette résistance, puis l’envoie du MOSFET. Façon trop long ! Beaucoup trop instable ! De plus de venir ce problème nous contourner le microcontrôleur tous ensemble et utiliser un ampli-op pour faire tout le travail !

Avant d’arriver sur les amplis op-nous avons besoin couvrir un autre aspect du circuit et c’est ces 10 résistances juxtaposées R1 - R10. Ils sont 10 x 1 ohm résistances en parallèle, en parallèle de la résistance peuvent être un peu déroutants pour calculer la résistance totale de cet article, cependant, étant donné qu’ils sont tout de même valeur nous pouvons tricher un peu, nous pouvons diviser la valeur de 1 résistance par combien y a-t-il, dans ce cas, c’est 1 divisé par 10 ou 0,1 ohms , Si vous mettre un multimètre dans l’ensemble de ces résistances, il aurait lu 0,1 ohms, cela s’appelle la résistance de sens. Pourquoi 10 ? Pourquoi ne pas juste 1 résistance de 0,1 ohm ? Eh bien pour trois raisons.

1. Précision
2. Dissipation de puissance
3. Coût

Nous avons des amélioration dans la précision c’est parce que que 10 résistances en parallèle auront tendance à l’autre même dehors dans leurs erreurs et se retrouver avec une valeur plus précise de la résistance que se vous utilisé résistance 1 x 0,1 ohm. Une chose que nous n’avons pas vraiment regardé c’est pouvoir. Comme le courant passe à travers une résistance, il baisse tension (chute de pression lorsqu’il traverse un coude) cette chute de tension est connue comme la dissipation de puissance, puissance peut être beaucoup de choses, dans ce cas, sa chaleur. Beaucoup de choses dépendre de la chaleur hors résistances, votre bouilloire, chauffage salle de bains, sèche-cheveux, service de l’eau chaude et la liste continue. Dans ce cas, ses un sous-produit malheureux. Cependant, permet juste de faire quelques calculs rapides sur la façon de calculer la quantité d’énergie est tout simplement là. Cette charge est capable de transporter 8 ampères, laisse la première œuvre combien tension nous passera à travers la résistance de notre sens de 0,1 ohms,

V = I x R
= 0, 8 x 1
= 0,8 volts

Maintenant, nous savons combien notre tension a chuté que nous pouvons travailler sur notre dissipation de puissance

P = V x j’ai
= 0,8 x 8
= 6,4 watts

Permettez-moi de vous dire, c’est beaucoup de puissance dissipée d’une résistance ! Ce qui m’amène à l’autre élément de coût, une résistance de 0,1 ohm avec une précision de 1 % qui peut dissiper 6,4 watts y dans l’ordre de 7 $ - 10 $ seulement pour une résistance comme 10 x 1 ohm résistances qui peuvent dissiper 1 watt chaque 0,30 $ chaque.

Le but de ces résistances de sens est elle nous permet de mesurer exactement le courant dans le circuit contre une résistance connue, pas de mater quoi, ohms droit s’applique toujours, comme nous l’avons montré, s’il y a 8 ampères en passant par une résistance de 0,1 ohms, il y aura toujours une chute de tension de 0.8V. Comme sage, que si nous mettons 1 ampère à travers la résistance de 0,1 ohm nous obtiendrons une baisse de 0, 1V, toujours. Essayez-le, mettre n’importe quelle valeur de courant dans la formule ci-dessus et vous obtiendrez une chute de tension proportionnelle dans l’ensemble de ces résistances. N’oubliez pas ceci, nous verrons pourquoi c’est important dans un peu de temps.

OK, temps de l’ampli-Op ! Les amplificateurs peuvent être bêtes très compliqués et nous n’allons certainement pas à couvrir tous les aspects de l’ampli-op dans ce instructable. Si vous voulez lire qu'un peu plus dans l’ampli-op alors ce est un très bon tutoriel pour leur expliquer en détail. Pour ce projet que j’ai utilisé un LM324 qui est une puce qui a 4 amplificateurs à l’intérieur, de l’ampli-op, que nous examinons en ce moment est montré dans l’image ci-dessus comme U2a - LM324a.

Op la plupart ampères il y a 5 broches, une entrée non inversible (broche 3), une entrée inverseur (axe 2), une sortie (broche 1) et une d’alimentation (broches 4 et 11). Une propriété importante de l’ampli-op qu’il faut tenir compte, c’est qu’il fera tout ce qu’il peut éventuellement sur la sortie pour essayer de garder les entrées à la même tension. L’ampli-op déteste avoir une différence de tension sur l’entrée. En fait, c’est très important de comprendre les circuits d’amplificateur inverseur et non inverseur .

La charge fictive fait usage de cette fonctionnalité très utile de l’ampli op pour contrôler la porte MOSFET (le coude dans le tuyau) afin qu’il peut garder le courant au niveau nous définir. Comment sait-il ce qui est le courant ? En lisant la résistance de sens. Nous allons jeter un oeil à cela pendant une minute, dans l’image ci-dessus, les résistances de sens sont R1 à R10 en parallèle, comme nous l’avons décrit le sens résistance va baisser une tension qui est proportionnelle à l’ohm de quantité de courant qui le traversent, comme la très prochaine connexion dans le circuit est moulue (ou 0 Volt) Loi dit que si nous avons 1 ampère traversant les résistances de sens qu’elles relâcheront 0,1 volts. Cela signifie que, si nous avons 0,1 volts au dessus des résistances sens et 0 volt au fond alors il faut avoir 1 amp qui coule !

Nous arrivons enfin à l’amusement partie ! Maintenant, si vous jetez un oeil sur le circuit ci-dessus, le haut de ces résistances se nourrissent à l’inversion entrée de l’ampli-op (il le fait passer par quelques autres résistances et condensateurs mais s’il vous plaît ignorer pour l’instant, nous parler d’eux dans une autre étape, croyez-moi quand je dis, que 0,1 v est nourris de retour à l’entrée inverseur). Vous remarquerez également que la porte de la MOSFET (M1 - BUK954R8-60F) est connectée à la sortie de l’ampli-op. Revenir à ce que nous avons déjà dit, que l’ampli-op fera tout elle peut sur sa sortie pour garder ses entrées même, donc dans cet esprit, si nous fixons une tension de 0,1 volts sur l’entrée non inverseuse de l’ampli-op, il fera tout possible sur sa sortie pour obtenir 0,1 volts sur l’entrée de l’inverseur. Ainsi, il mettra autant de tension car elle doit s’ouvrir suffisamment pour que 1 a se jette sur la porte de la MOSFET (ouverture du robinet). Même si nous fixons 0,8 volts sur l’entrée non inverseuse, elle fera tout en que son pouvoir sur la sortie pour obtenir 0,8 volts sur l’entrée de l’inverseur. Voilà comment cela fonctionne, tension ce que jamais vous définir, il conduira le MOSFET assez pour obtenir la même tension sur l’autre entrée. C’est aussi simple que ça !