N-mosfeto valdymas optronu

Posted: 2016-05-07 in Darbeliai
Žymos:, ,

Mano temų jovalo savaitėlė baigėsi, dabar vėl grįžtu prie to, kuo užimta galva — elektronikos.

Ilgokai svarsčiau, kaip daryti PWM valdymo išvadus apšvietimui. Kažkada jau minėjau, kad mano įleidžiami šviestuvai turi EN kojytę, kuri nenaudojama, tačiau ją prijungus prie „žemės“ šviesa dingsta: LED draiveris sustoja. Dideliu dažniu (>100 Hz) junginėjant tą kojytę įvairiom proporcijom galima reguliuoti šviesos intensyvumą.

Šviesos diodų juostos su rezistoriais tuo tarpu gali būti tiesiog šeriamos impulsiniais signalais ir taip būti reguliuojamos.

Aš jau programiškai priartėjau prie savo įsivaizduojamo šviesos valdymo agregato. Tačiau reikia sugalvoti, kaip iš ARM procesoriuko perduoti realų valdymą lempoms ir juostoms. Labai teoriškai padarius bendrą žemę lempų EN kojytes būtų galima prijungti tiesiai prie procesoriaus kojyčių. Visgi tai labai nesaugu, nes ir laidai kur nors gali netyčia užsitrumpinti, ir šiaip kokia nedidelė nelaimė nutikti. Todėl tiesiogiai procesoriaus kojytėmis nenoriu daryti nieko. Tik per kažkokį tarpininką.

Galvojau iš pradžių kabinti tiesiog galingus MOSFET tranzistorius. Tačiau tada reikia turėti bendrą „žemę“ su absoliučiai visais maitinimo šaltiniais, kuriems bus taikomas PWM valdymas. Vėlgi man tai kažkaip nelabai prie širdies ir viskas.

Tokiu atveju lieka optronas. Tai toks tranzistorius, kuris suveikia nuo šviesos impulso. Optronai naudojami visur, kur reikia kažkokį elektrinį impulsą perduoti izoliuotai, be laidų. Na, turbūt patys žinote. Maitinimo šaltiniuose jie naudojami surišti žemos ir aukštos įtampos pusėms.

Iš pradžių pagalvojau taip. Didžioji dalis mano lempų bus valdomos EN kojyte, t.y. silpnais elektriniais impulsais. Srovė ten mikroamperų lygio. Galingesnių tranzistorių reikės tik LED juostoms ar gal dar kažkokiems panašiems šviestuvams. Gal užtektų tą EN kojytę vien tik optronu junginėt?

Pabandžiau ir nesuveikė. Nežinau, kame reikalas. Įtarimas kilo dėl optrono: kadangi tai yra NPN tranzistorius, jis turi kažkokią varžą. Gal ir mažą, bet apčiuopiamą. Galbūt per mažą šviesos impulsą daviau iš mikrovaldiklio, tačiau pagal paskaičiavimus negaliu daugiau duoti, jei noriu ant procesoriuko iš viso 16 optronų pakabint. Trumpai tariant, bandant valdyti lempą vien optronu ji mirguliavo ir tą darė labai negražiai bei erzinančiai. Toks „temdymas“ tikrai visiškai nepriimtinas.

Taigi vis tiek liko galutinis variantas: optronu valdomas N kanalo MOSFET tranzistorius.

Vienas iš esminių MOSFETO parametrų yra Vgs(th) — gate-source threshold voltage. Na, arba įtampa, kurią davus į užtūrą ištakos atžvilgiu MOSFETas pilnai „atsidaro“. Daugumai galingesnių tranzistorių ta įtampa yra apie 4 V. Aš dėl visa ko norėjau apsidrausti ir ieškojau MOSFETų, kuriuos 3,3 V maitinamas procesorius galėtų junginėti tiesiogiai, t.y. Vgs(th) būtų mažiau už 3,3 V. Radau tokius IRLB8721PbF. Galingi tokie, ištakos-santakos įtampa iki 30 V, o srovė — net iki 62 A. Be radiatoriaus — iki 15 A.Rds (ištakos-santakos varža) — vos 9 mΩ. O Vgs(th) yra kiek mažiau už 2,5 V.

Tiesa, schemoje su optronu Vgs(th) nebe taip svarbu, nebent reikės junginėti labai žemą įtampą. Mano poreikiams reikės junginėti 12 arba 24 V.

Kaip „įjungti“ N MOSFETą? Vienas iš variantų — tiesiog prijungti užtūrą prie „pliuso“. Bet čia yra problemėlė: beveik visų MOSFETų Vgs negali būti daugiau už 20 V. Tai reiškia, kad 24 V valdymo atveju tiesiai prie „pliuso“ jungti negalima — iškeps MOSFETas.

Sprendimas paprastas: naudoti įtampos daliklį iš rezistorių. „Pliuso“ pusės rezistorių galima junginėti per optroną. Schema gaunasi va tokia:

MOSFET tranzistorius valdomas optronu | Elektronika | Darau, blė

Iš dešinės pusės — optrono „įėjimas“, prijungimas prie ARM procesoriuko. Kai procesoriuko elektrodui nustatomas loginis vienetas, optronas įsižiebia ir įjungia kitos pusės tranzistorių. Kairėje pusėje — maitinimo įvadas. Žemė, „pliusas“ ir MOSFET santaka. Kai optronas įsižiebia, viršutinis rezistorius prijungiamas prie užtūros ir MOSFET’as atsidaro. Įtampos daliklis čia nėra labai svarbus, svarbu, kad bendra rezistorių varža neviršytų 10 kΩ (berods, negaliu garantuot) ir kad gauta užtūros įtampa neviršytų nelemtųjų 20 V. Jei junginėtume 3,3 V, tai viršutinio rezistoriaus galima iš viso nenaudoti. Šiaip naudotini rezistoriai yra iki kiloomo, nes MOSFETo užtūra yra kaip mažas kondensatorius, jį reikia „iškrauti“. Daugumai gyvenimo atvejų to iškrovimo greičio pakanka su kiloominiais rezistoriais.

Pasidariau va tokį aukščiau parodytos schemos „greituką“:

Optronu valdomo MOSFETo plokštė | Elektronika | Darau, blė

Optronas — vienas iš populiaresnių 4N35SM. Toks pat, kaip DIP-6, tik kad paviršinis. Galima DIP-6 „paviršiniu“ taip paverst, kojytes nukarpius ir užlanksčius 😀

Sulituota bandomoji schema. terminalai iš apačios, visa kita, įskaitant ir MOSFETą, prilituota paviršiniu būdu:

Surinkta optronu valdomo MOSFETo plokštė | Elektronika | Darau, blė

Šita schema mano LED šviestuvus junginėja kuo laisviausiai ir jie nemirga. Puikus PWM reguliavimas gaunasi. Dabar tik temdymo kreivę reikės gražią sugalvot, nes pseudo-logaritminė kažkaip nelabai gražiai keičia intensyvumą.

Jei turite kokių pasiūlymų dėl panašios grandinės ir jos tikslo, mielai juos išklausysiu.

Advertisements
Komentarai
  1. AndriusV parašė:

    Laba diena . Teko ir man eiti tuom keliu kol nebuvo LED dariau su simistoriais BT138 ir optronais , veliau ledams per lauko tranzus be ledinių draiverių o su srovės stabilizavimu iš lm317 , kol lemonoj pasirodė LDD-300H srovės stabilizatoriai , kad ir brangoki ,bet geras moduliukas sumontavau per lizdus pastačiau bendra 48v maitblokį 150W , pwm iš arduino megos nors reikėjo per PCA9685 i2c 16 kanalų viena 12bit pwm . Kiekvienam šviestuvėliui atskira laida vieno kvadrato nes srovė tik 0,3A ir galia tik 6w-12w .Tai tiek plepalų.

    • Darau, Blė parašė:

      Pasidairiau aplinkui apie tuos LDD-H, nu patraukliai atrodo. Kaip tik turiu atvejį, kur reikės pastovios srovės LED juostoms (su nuliniais rezistoriais), tai gal bus kaip tik pats tas. Dėkui už pasidalinimą 🙂

  2. AndriusV parašė:

    Led juostom reikia žinoti kokios srovės reikės nelabai tinka ldd-h. Aš panaudojau tokiem pat šviestuvėliams kaip pas jus (balti apvalūs 6w ir 12w) . Atjungiau 220v konverterį o lempa tiesiogiai prie ldd-h . Nebereikia laidais ginti pwmo iki lempos viskas skyde , dar gerai laidas apsaugotas nuo trumpo jungimo nebereikia tirpiu saugiklių , taip pat nebėra laido ilgio problemos juk stabilizuojama srovė. Dar privalumas apšvietimo sistemoj žema įtampa nebe 220.

    • Darau, Blė parašė:

      Na, aš tas lempas specialiai iš karto ėmiau 12-24V, draiveriai turi PWM pin’ą, tai joms užmest LDD-H nebėra reikalo. O su LED juostom viskas paprasta: metras juostos ėda apie 1,5 A, aš tausojimo sumetimais duosiu apie 1 A ir stovės po draiveriuką kas metrą. Tos panelinės lempos gi irgi padarytos iš LED juostelių viduje 🙂

  3. AndriusV parašė:

    Kagi tesiam diskusija . Nemanau kad geras variantas turėti draiverius prie lempų . Tai reiškia norint dimeriuoti reikalingas papildomas laidas šalia jėgos laido , o išjungtom lempom po visa nama nuolat būna 12v(24v) lempos kaip ir standby rėžime. Draiveriai neturi galvaninio ryšio tai reiškia yra pavojus pažeidus laidą montažo metu viska išrukyti (jei +24v pateks i pwm laidą).Jeigu standartinį draiverį perkelti i spintos puse tai jie neturi išėjimo filtro kas duoda po visa nama kad ir silpnus bet trugžius.

    • Darau, Blė parašė:

      Jo, čia galima padiskutuot. Aš tai priešingai, labiau mėgstu turėt viską arčiau, įskaitant ir draiverius prie lempų. Dėl trečio laido problemos neturiu, pas mane ir taip viskas trigysliais bus išvedžiota. Dėl nukirtimo tai nebijau, PWM pinas ant kiloomo rezistoriaus, tai ir 24 V nieko nepadarytų. Ir šiaip — ko ten tuos laidus kapoti 😉

      Standby pas mane nebus. T.y. įjungimas/išjungimas ir reguliavimas nesusiję. Kai išjungsiu, tai bus išjungiamas visos zonos maitinimo šaltinis.

  4. AndriusV parašė:

    Tai atskira relė zonos įjungimui ir prieš ijungiant jau pwemai ant lempučiu paruošti. Tai papildomos relės nemažai portų užims . o kokių minčių yra dėl hardvarinės pusės , tai yra kas tarnaus pwm ir in/out moduliais ir kaip jie bus aprišti su jungtukais ? Nors jau čia nebe ta tema. Gal ir nebeverta plėstis.

    • Darau, Blė parašė:

      Apie šitą reikalą bus atskiras įrašas ar keli. Net dar negreitai, dar daug bandymų ir testavimų nusimato
      Bus nemažai lokalių modulių, atskirai šviesoms ir atskirai jungtukams, komunikacija per CAN magistralę.

  5. AndriusV parašė:

    Supratau masteris-kenas-ir sleiviniai nodai . Man ne prie širdies , nes darbe rs485 su modbasu 52 vnt sleivu (šaldymo kamerų valdykliukai ) ,tai reakcija i komanda lėtoka . Žinoma per can greitis kitoks. O kodėl ne etherneto kryptim , na kaip ab-log.ru idėjos.

    • Darau, Blė parašė:

      Ethernetas labai „sunkus“. CAN lengvas ir kainuoja mažai. Be to, nebus master-slave, visi mazgai lygiaverčiai. Collisionus sutvarko hardwaras, taip kad geriau nebūna.

Parašykite komentarą

Įveskite savo duomenis žemiau arba prisijunkite per socialinį tinklą:

WordPress.com Logo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo WordPress.com paskyra. Atsijungti / Keisti )

Twitter picture

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Twitter paskyra. Atsijungti / Keisti )

Facebook photo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Facebook paskyra. Atsijungti / Keisti )

Google+ photo

Jūs komentuojate naudodamiesi savo Google+ paskyra. Atsijungti / Keisti )

Connecting to %s