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Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 17 dic 2019, 19:09

Ciao a tutti.
Qui di seguito ho tentato di effettuare un circuito per una regolazione in corrente di un carico resistivo, con l'utilizzo di un amplificatore operazionale e il PWM di Arduino.



Molto probabilmente il circuito è incompleto, oltre a non essere giusto, tuttavia ho voluto provare a buttar giù uno schema.

Originariamente il filtro RC, posto dopo il transistor, era posizionato prima dell'ingresso dell'amplificatore, per "livellare" il PWM di Arduino.
Tuttavia questo comportava una dissipazione esagerata sul transistor, il quale necessitava di un dissipatore di calore attivo, e dello spreco di energia, oltretutto da smaltire.
Ho pensato quindi che, se faccio lavorare in saturazione il transistor, la potenza che deve dissipare diventa praticamente nulla, evitandomi quindi enormi dissipatori di potenza, e sprechi di energia. Ovviamente una piccola dissipazione c'è, però, almeno secondo i miei calcoli, si tratterebbe di neanche una decina di Watt.

La corrente massima che deve andare a regolare è di 6 Ampere, con una Vcc di 55Volt, provenienti da un alimentatore switching, e un'alimentazione di 12 volt sull'amplificatore.

Chiedo a voi pareri e correzioni per migliorare il circuito e, se possibile, renderlo sicuro con l'aggiunta di circuiti di protezione, se necessari, in quanto dovrà lavorare h24.

Spero di non aver sbagliato niente nell'utilizzo di FidoCAD.

Grazie in anticipo
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[2] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto Utenteelfo » 17 dic 2019, 21:09

Sul carico (resistivo) deve "arrivare" la forma d'onda "A" (PWM) o "B" tensione (o corrente) continua che varia di ampiezza?
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[3] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 18 dic 2019, 7:38

Deve arrivare la forma d'onda b, quella continua
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[4] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 18 dic 2019, 9:30

In origine il circuito trasformava il segnale PWM in un segnale continuo e poi lo passava in un amplificatore lineare tensione-corrente che ovviamente scalda!

Il circuito che hai fatto non e` corretto perche' metti un condensatore grande praticamente in parallelo a un interruttore, non hai filtraggio ma tanta dissipazione :(

Se vuoi fare un circuito ad alta efficienza bisogna fare uno switching che esca in corrente (quindi essenzialmente un current mode, di picco o medio, a seconda delle specifiche che bisogna rispettare).

Che cosa e` il carico? In particolare serve la sua impedenza o il modello elettrico. Confermi corrente massima di 6A?
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
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[5] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 18 dic 2019, 11:52

Foto UtenteIsidoroKZ confermo la corrente massima di 6 Ampere, oltre non deve andare per nessun motivo

Il carico sono sempre le solite 3 celle di Peltier in serie
Il modello è TEC1-12706
Mi è necessario poter regolare in corrente, da 0 a 6 Ampere, non in tensione.
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[6] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteDeltaElectronics » 18 dic 2019, 12:06

Sull'emettitore hai 5V (con PWM 100%) la stessa ddp che hai sulla resistenza di emettitore.
Applicando la legge di Ohm, con Re=0,1Ohm, ottieni una corrente di emettitore (e quindi di collettore) di 50A :shock: :shock: :shock:
Anche quando hai un valore medio 3V, avresti una corrente di 30A.
Per avere 6A, la tensione media dovrebbe essere 0,6V
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[7] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 18 dic 2019, 12:12

DeltaElectronics ha scritto:Per avere 6A, la tensione media dovrebbe essere 0,6V


Esatto, infatti il PWM di Arduino verrà limitato ad una variazione minima, che, con una proporzione, dovrebbe essere:

PWM max = (255*0,6)/5 = 30

Perciò il PWM di Arduino andrà a variare da 0 a 30, come valore di analogWrite
Tuttavia, con il circuito precedente che ho costruito, ovvero quello in cui il filtro RC è all'ingresso dell'amplificatore, il valore di PWM arrivava anche a 40, per ottenere una corrente di circa 5,7 Ampere

Questo provabilmente dovuto ad una caduta di tensione sulla resistenza del filtro, deduco
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[8] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteDeltaElectronics » 18 dic 2019, 12:23

Probabilmente i 5,7A a 40, si spiega con una resistenza effettiva più grande di quella nominale; capita se non usi resistenze di precisione.... tieni inoltre conto che a causa della dissipazione di potenza, la resistenza scaldandosi aumenta di valore. ti consiglio di usare resistenze di precisione a bassissimo coefficiente termico.
hai misurato la ddp ai suoi capi ?
Relativamente al fatto che salti, temo che sia come ti ha detto Isidoro; hai provato a mettere la capacità direttamente tra alimentazione e massa ?
Alla fine valori così elevati hanno solo funzione di stabilizzazione dell'alimentazione; messa così è totalmente inutile.
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[9] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 18 dic 2019, 12:29

La resistenza è di precisione
Il condensatore, come spietato, non c'è: il circuito descritto nel primo messaggio è una bozza che ho buttato giù io, per evitare una dissipazione esagerata sul transistor.
Il circuito che ho provato io è un altro: il filtro RC non è posto prima del carico, ma è posto sul PWM di Arduino, facendo arrivare una tensione raddrizzata sull'amplificatore, per evitare di avere un controllo ad impulsi sul carico, che non va bene.
Questa scelta, tuttavia, arriva a far dissipare al transistor anche 100 Watt, che sono uno spreco assurdo di energia, che non ho intenzione di buttar via.

Ragionando sul circuito lineare che ho fatto, ho pensato: se io controllo il transistor in PWM, mandandolo in saturazione, la dissipazione diventa minima. Se poi il filtro RC al posto di posizionarlo sul PWM, lo posiziono sul carico, rendo raddrizzata la corrente che arriva al carico, risolvendo il problema degli impulsi.
Mi hanno giustamente detto che il circuito così com'è non può andar bene, a causa del condensatore, motivo per cui chiedo a voi un aiuto
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[10] Re: Opinioni, correzioni e modifiche su un circuito

Messaggioda Foto Utenteelfo » 18 dic 2019, 13:08

AleEl ha scritto:Se poi il filtro RC al posto di posizionarlo sul PWM, lo posiziono sul carico

Il filtraggio RC e' dissipativo.
Se vuoi massimizzare l'efficienza devi fare un filtro LC.

Vedi lo schema di principio qui sotto e l'articolo di Foto Utentemarioursino

https://www.electroyou.it/marioursino/w ... o-24-v-5-v

Lo schema di principio e' ad anello aperto, cioe' puoi variare la corrente che scorre nel carico ma , a parita' di duty cycle, la corrente dipende (almeno) dalla tensione di alimentazione, dalla "saturazione" del transistor e dalla resistenza di carico.

Se vuoi un controllo preciso della corrente devi implementare un circuito - come detto da Foto UtenteIsidoroKZ- switching current mode (cerca con google)

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