Arduino programable constante actual potencia resistencia carga ficticia (2 / 16 paso)

Paso 2: Cómo funciona

No deje que la imagen de intro asustarle! Explicarlo todo en este paso.

Si eres nuevo en electrónica y teoría de la electricidad en general, este paso le guiará a través de la teoría detrás de él, cómo funciona y por qué. Si ha estado haciendo electrónica por un tiempo entonces cabe filtrado sobre este artículo sólo para refrescar tu memoria y ver qué principios se utilizan.

Teoría eléctrica más baja de nuevo a viejo buena ley de Ohm,

V = I x R

V = Voltaje I = corriente R = resistencia

Y esta carga ficticia no es diferente, de hecho, sólo hay una otra fórmula utilizada en este proyecto y que es,

P = V x I

P = potencia V = Voltaje I = corriente

Eso es todo! bastante fácil realmente.

La manera en que esto funciona carga ficticia es que utiliza un MOSFET (más sobre los MOSFETS en un minuto) como una gran "resistencia variable" para controlar cuánto actual es dejó a través del sistema. Mediante la detección de una tensión y alimentación que volver a lo MOSFET a través de un op-amp (más en el op-amp más adelante también) sabe cuanta corriente su dejando a través y su resistencia interna se ajusta en consecuencia para mantener la corriente se supone que ser dejando flujo. Si eso suena un poco confuso, palo con él y hará más sentido como seguimos.

El flujo de electricidad de cerca se puede comparar con el flujo de agua, piensa en la tensión como la presión del agua, cuanto mayor sea la presión más que puede hacer con él, por ejemplo, una alta hidrolavadora agua, limpiar la suciedad mucho más y mucho menos agua que una manguera de jardín haciendo el mismo trabajo. Creo que de la corriente como el flujo de agua, más agua tienes que fluye más rápido puede llenar la bañera. Piensa en la resistencia como una torcedura en la manguera, cuando pones un retorcimiento en la manguera necesita una presión mucho más alta (tensión) para empujar la misma cantidad de agua (corriente) a través de la torcedura. Pensar en energía como la tina del baño, sin importar el flujo de agua (corriente) todavía tendrá la misma cantidad de agua (energía) para llenar la tina del baño, más rápido el flujo (corriente más alta) cuanto más rápido se llenará y viceversa. En nuestra carga ficticia, el componente clave es la torcedura en la manguera, el MOSFET. Tenemos que controlar que la resistencia (torcedura) para mantener la corriente (flujo) en nuestro valor, independientemente de la tensión de entrada (presión).

Usted se estará preguntando qué es un MOSFET o para qué se utiliza. Un MOSFET es como una corriente variable, podemos enviar una tensión que se conoce como voltaje de la puerta, y esto cambia cómo el grifo está abierto. Hay dos tipos principales de MOSFETs, un tipo N y P. Este artículo hace un muy buen trabajo de explicar la diferencia entre los tipos y lo que hacen. Esta carga utiliza un tipo de N MOSFET para controlar la corriente. En general, un MOSFET tiene tres espigas, la puerta, dren y fuente. El dren y la fuente pueden ser aunque de la manguera y la puerta es como la válvula del grifo. En el caso de un tipo de N MOSFET convencional corriente es el drenaje a través de la fuente, sé que parece un poco confuso pero es debido al flujo de electrones real, no entramos en que aquí ya que puede confundirle. Consideremos a un flujo de corriente convencional por ahora. En el caso de nuestro tipo N MOSFET, cuanto mayor sea el voltaje de la puerta la mayor que el grifo está abierto, el más cercano a 0 V más cerca que llega al cierre.

Como probablemente imaginarás que necesitamos ajustar esa resistencia (torcedura) muy rápidamente para asegurar que nuestro actual sea tan estable puede ser. Debido a esto, no podemos confiar en el microprocesador al sentido de la corriente, calcular la corriente que deberá calcular lo que debería ser la resistencia obtener que corriente, convertir que un voltaje el MOSFET debe fijarse en que la resistencia y luego enviarlo a lo MOSFET. Manera demasiado! Demasiado inestable! A sobre este tema el micro controlador de puente todos juntos y usar un op-amp para hacer todo el trabajo duro!

Antes de llegar a los op-amperios necesitamos para cubrir un aspecto más del circuito y las resistencias de 10 al lado de uno R1 - R10. Son 10 x 1 ohm resistores en paralelo, paralelo de la resistencia pueden ser un poco confusos calcular la resistencia total de esa sección, sin embargo, teniendo en cuenta que las mismas se valoran nos podemos engañar un poco, podemos dividir el valor de la 1 resistencia por sean cuántos hay, en este caso, es 1 dividido por 10 o 0,1 ohmios , Si usted donde poner un multímetro a través de los resistores leería 0,1 ohmios, esto se conoce como la resistencia de sentido. ¿Por qué 10? ¿por qué no solo 1 resistencia de 0,1 ohm? Bien por tres razones.

1. Precisión
2. Disipación de energía
3. Costo

Tenemos mejora en exactitud es debido a que 10 resistores en paralelo tenderá a incluso unos a otros por sus errores y terminan con un valor de resistencia más preciso que la if utiliza resistencia 1 x 0.1 ohm. Una cosa que realmente no hemos mirado es poder. Como actual pasa por una resistencia de baja tensión (baja la presión al pasar por un estrechamiento) esta gota en voltaje se conoce como disipación de la energía, el poder puede ser muchas cosas, en este caso, su calor. Muchas cosas dependen de resistencias de calor, su caldera, calentador de baño, secador de pelo, servicio de agua caliente y la lista continúa. En este caso, su un subproducto lamentable. Sin embargo, permite hacer unos cálculos rápidos sobre cómo calcular a cuánta energía existe. Esta carga es capaz de transportar 8 amperios, deja primer trabajo Cuánto voltaje caerá en la resistencia de nuestro sentido de 0.1 ohms,

V = I x R
= 8 x 0.1
= 0,8 voltios

Ahora ya sabemos cuánto nuestra tensión caído podemos resolver la disipación de energía

P = V x I
= 0,8 x 8
= 6,4 vatios

Te diré, que es bastante un montón de potencia disipada de una resistencia. Que me lleva a otro elemento, costo, una resistencia de 0,1 ohm con una exactitud de 1% que puede disipar 6,4 vatios es en el orden de $7 - $10 para una resistencia donde como 10 x 1 ohm resistencias que pueden disipar 1 vatio cada $0,30 cada uno.

El propósito de estas resistencias de sentido es que nos permite medir con precisión la corriente en el circuito una resistencia conocida, sin importar qué, ohmios de ley siempre se aplica, como hemos demostrado, si hay 8 amperios va a través de una resistencia de 0,1 Ohm, siempre habrá una caída de tensión de 0.8v. Como sabio, si ponemos 1 amp a través del resistor de 0,1 ohm nos pondremos una gota de 0.1v, siempre. Prueba, poner cualquier valor de corriente en la fórmula anterior y se obtendrá una tensión proporcional a través de los resistores. Recuerda esto, vamos a ver por qué es importante en un poco de tiempo.

OK, tiempo de Op-Amp! OP-Amps pueden ser bestias muy complicados y sin duda no vamos a cubrir todos los aspectos de lo op-amp en este instructable. Si desea leer que un poco más en el op-amp y luego este es un tutorial muy bueno para explicar en detalle. Para este proyecto que he utilizado un LM324 que es un chip que tiene 4 amplificadores operacionales dentro de, el op-amp que estamos considerando en este momento se muestra en la imagen superior como U2a - LM324a.

En la mayoría op amperios hay 5 pernos, una entrada no inversora (pin 3), una entrada inversora (pin 2), una salida (pin 1) y un fuente de alimentación (pines 4 y 11). Una propiedad importante de la op-amp que debemos tener en cuenta es que hará todo que lo posible en la salida para tratar de mantener las entradas a la misma tensión. El op-amp odia tener una diferencia de voltaje en la entrada. De hecho esto es muy importante para entender los circuitos de amplificador de inversión y sin inversión .

La carga ficticia hace uso de esta característica muy útil del amplificador op para controlar la puerta MOSFET (torcedura en la manguera) de modo que se puede mantener la corriente al nivel que. ¿Cómo sabe lo que es la corriente? Mediante la lectura de la resistencia de sentido. Vamos a echar un vistazo a que por un minuto, en la imagen de arriba, las resistencias de sentido son R1 a R10 en paralelo, como hemos descrito el sentido resistencia caerá una tensión que es proporcional a los ohmios de la cantidad de corriente que fluye a través de él, como la siguiente conexión en el circuito es de tierra (o 0 voltios) la ley dice que si tenemos 1 amperio que fluye a través de las resistencias de sentido que caen 0,1 voltios. Esto significa que si tenemos 0,1 voltios en la parte superior de las resistencias de sentido y 0 voltios en la parte inferior tendremos que 1 amperio que fluye!

Finalmente llegamos a la diversión parte! Ahora, si usted tiene una mirada en el circuito de arriba, la parte superior de estas resistencias de alimentación a la entrada inversora del amplificador operacional (pasar por algunos otros resistores y capacitores pero por favor ignorarlos por ahora, vamos a hablar de ellos en otro paso, confía en mí cuando digo, que 0.1 v se alimenta de nuevo a la entrada inversora). También notarás que la puerta del MOSFET (M1 - BUK954R8-60E) está conectada a la salida del amplificador operacional. Volviendo a lo que dijimos antes, que el op-amp hará todo lo en su salida para mantener sus entradas el mismo, así que con eso en mente, si establece una tensión de 0,1 voltios en la entrada de no inversión del op-amp, hará todo lo puede en su salida a 0,1 voltios en la entrada inversora. Así, se puso tanta tensión como hay en la puerta del MOSFET (se abre el grifo) abrir lo suficiente para que fluya de la 1A. Además si fijamos 0,8 voltios en la entrada de no inversión, hará todo que lo posible en la salida a 0,8 voltios en la entrada inversora. Así es cómo funciona, voltaje lo que se establece, que impulsará el MOSFET lo suficiente para conseguir la misma tensión en la otra entrada. Es tan simple como eso!