Контроль целостности нагрузки

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Дано - МК через Дарлингтон (ULN2003) управляет несколькими нагрузками 12в 0.5А. Задачка - Необходимо по каждой нагрузке отслеживать две крайних аварийных ситуации - КЗ нагрузки или обрыв. Сопротивление нагрузки, пока она исправна - не меняется. Желательно обойтись минимумом деталей и входов МК.

Пока единственное, что пришло в голову - поставить в каждую цепь шунт 0.2 -0.5Ом и классической схемой на ОУ контролировать падение напряжения на шунте.

Может есть идеи попроще?

 

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

b707, ну да, а как иначе. Только не обязательно из палок и говна сооружать, можно взять копеечный модуль на максимке, у него встроенный мелкоомный шунт, настраиваемое усиление...

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

dimax. спасибо за ответ.

Готовый модуль мне не нужен, а мелкосхему посмотрел. Вещь прикольная. жалко только. что всего один канал. То есть придется на каждую нагрузку по корпусу ставить...

Разве что соединить GND всех нагрузок вместе и мерить общий ток... учитывая. какие из нагрузок включены...

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

b707, а сколько каналов надо? на три удобно взять очередную инну от техаса.  У неё I2C выход,  настраиваемый будильник, может оперативно дёрнуть ногу, если ток выйдет за рамки.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

А управляется нагрузка включено-выключено или шим? Нагрузка резистивная или индуктивная?

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

Правильные вопросы, в частных случаях можна многое узнать. Например по уровню шима в БП ток нагрузки.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

Нагрузка индуктивная - соленоиды. Управляется вкл-выкл. Три канала. При нормальной работе включаются строго по одному.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

Датчик холла возле каждой катушки. Контроль на обрыв. Стоит копейки. Кз только все сразу по току контролировать

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

Да если нет сигнала с датчика холла в любом случае какая то неисправность. Можно и без контроля тока обойтись. Сам выяснишь что случилось

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

Да и кз может быть разное. Просто кз или межвитковое. Обычное не будет сигнала с датчика. Как и при обрыве. А вот если на расстоянии поставить ещё один датчик можно контролировать межвитковое. Так как первый датчик покажет что все хорошо. Второй датчик на расстоянии тоже сработает из-за увеличившегося магнитного поля. Или пойти другим путем: обмотать датчик холла проводом и это будет датчик тока))

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

у всех этих вариантов общий минус: если соленоиды не стоят прямо на плате управления - значит к ним придется тянуть еще и контрольные кабели. Мне это не подходит, ибо в оригинале контроль состояния соленоидов выполнен прямо на плате.

Собственно, у меня задача - заменить сгоревшую плату управление промышленным устройством. Оригинальная плата в запчастях стоит - только держитесь - порядка 100 тыс рублей. Реально ее уровень сложности едва превышает Ардуино Нано. Хочу развести плату на печатке той же формы и размера, как оригинал и повторить все внешние разъемы. чтобы плату можно было установить на штатное место. Алгоритм основной работы платы известен, сейчас разбираюсь с дополнительными функциями.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

ну тогда полноценное собирай, вполне реально, шунты диф усилители

я думал что то простенькое, и нужнен несложный контроль

VasiliyV
Offline
Зарегистрирован: 09.07.2018

А чем не устраивает классические n-канальные полевики с резистивным датчиком тока в цепи истока? 3 пина на управление ключами. 3 на контроль тока. AnalogRead вполне потянет. Алгоритмом можно учесть и переходные процессы, и нагрев соленоидов, и обрыв...

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

b707, какое напряжение питание соленоидов и их сопротивление? 

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

У ULN2003 выходное напряжение зависит от тока нагрузки.

Примерно 0.5 В при малых токах в нагрузке. Обрыв ~ 0 В. 
1.5 В при токе 0.5 А.
При КЗ много больше 1.5 В.

Такой вариант на три канала - три диода, аноды вместе и к АЦП, аналог. вывод подтянуть к +5 В, катоды на соответствующие выходы ULN.

На аналоговом входе будет при обрыве цепи нагрузки менее 0.5+0.7=1.2 В
В нормальном режиме 2.2 В.
При КЗ - 5 В.
 

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Pyotr пишет:
При КЗ - 5 В.

т.е. когда ключ сгорит ?

Линии обычно тестят не в момент ее включения, а в режиме ожидания, но это к ТС вопрос.

 

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ВН пишет:

b707, какое напряжение питание соленоидов и их сопротивление? 

в заглавном сообщении указывал - DC12v 0.5A

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

b707 пишет:
общении указывал - DC12v 0.5A 

а, так это таки ток одного канала, т.е. практически на пределе возможности ключа.

И что же будет при кз и шунте в 0,2-0,5 Ом, какой ток потечет черз ключ, больше 5-10 раз от максимума?

Времени реакции такой сложной цепи ОС, как планируется, полагаете хватит, что там все не убилось одним пыхом? 

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ВН пишет:

b707 пишет:
общении указывал - DC12v 0.5A 

а, так это таки ток одного канала, т.е. практически на пределе возможности ключа.

в оригинальной схеме каждый соленоид сидит на двух каналах ULN2003 одновременно, что дает двукратный запас. Предполагаю сделать так же.

Кроме того, от совсем уж полного замыкания силовая цепь защишена быстродействующим предохранителем на 1.6А. Не знаю. успеет ли он защитить ULN-ку, но шанс есть

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

b707 пишет:
в оригинальной схеме каждый соленоид сидит на двух каналах ULN2003 одновременно, что дает двукратный запас. Предполагаю сделать так же.

Peak collector current, See Figure 4 and Figure 5  http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2003a.pdf

b707 пишет:
Кроме того, от совсем уж полного замыкания силовая цепь защишена быстродействующим предохранителем на 1.6А. Не знаю. успеет ли он защитить ULN-ку, но шанс есть
Если это из самовосстанавлиющихся, то БП он скорее всего спасет, а ключи в данном случае - маловероятно.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ВН пишет:

Peak collector current, See Figure 4 and Figure 5  http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2003a.pdf

оттуда же - раздел 3, второй абзац:

The collector-current rating a single Darlington pair is 500 mA. The Darlington pairs can be paralleled for higher current capability.
 
 
так что 2 канала в параллель дают уже 1А
ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

b707 пишет:
так что 2 канала в параллель дают уже 1А 

нехай дають .... не жалко :)

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

ВН пишет:

Pyotr пишет:
При КЗ - 5 В.

т.е. когда ключ сгорит ?

Линии обычно тестят не в момент ее включения, а в режиме ожидания, но это к ТС вопрос.

 

BH, а как протестировать линию на КЗ не включая? И желательно не усложняя схему. 

В707, на мой взляд правильней отказаться от ULN, а поставить мосфеты и схема должна с защитой от КЗ. МК может только вкл/выкл и контролировать состояние схемы - норм/обрыв/КЗ. МК не должен откл. ключ при КЗ,потомучто это медленно и ключ может сгореть.

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Pyotr пишет:
BH, а как протестировать линию на КЗ не включая? И желательно не усложняя схему.

Ни как , разумеется. 

И без усложнения схемы тоже не выйдет, т.к. всякие хотелки имеют свою цену.

Так что тут вопрос достаточно простой, какими ресурсами располагает ТС и как ими рапорядится наиболее целесообразно, применительно к задаче, или же вовсе отказаться от таких хотелок.

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ВН пишет:

Так что тут вопрос достаточно простой, какими ресурсами располагает ТС и как ими рапорядится наиболее целесообразно, применительно к задаче, или же вовсе отказаться от таких хотелок.

Посмотрел гугль по теме "short circuit protection" - что-то все схемы довольно мудреные (для меня).

Можно было бы вовсе отказаться от этого... Смущает то, что на оригинальной плате, часть которой я пытаюсь повторить -  схема защиты от КЗ, похоже, есть. Но плата довольно сложная, многослойной разводки и с кучей элментов - мне не хватает зрения и знаний проследить по дорожкам, как это сделано.

Возможно стоит сделать первую версию без защиты, а только с диагностикой КЗ. А то я так закопаюсь и вообще ничего не сделаю.

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

сколько есть свободных ног у проца или что там, и сколько свободных ключей в улнке?

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

ВН пишет:

сколько есть свободных ног у проца или что там, и сколько свободных ключей в улнке?

в ULN свободных ключей нет, но можно один освободить от второстепенной цепи. В проце свободных ног много - три - пять... можно освободить и больше, если надо.

Logik
Offline
Зарегистрирован: 05.08.2014

b707 пишет:

Посмотрел гугль по теме "short circuit protection" - что-то все схемы довольно мудреные (для меня).

Ну херни наворотить - дело не хитрое. Вобще же подход такой - аппаратно ограничиваем скорость наростания тока КЗ до значения, при котором ток не превысит допустимый за время срабатывания защиты. Это обычно LR цепь, где R будет или измерительный резистор или сопротивление канала открытого ключа. Ну а L- сколько уже получится, небольшое и без сердечника.

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

Вот такая простая схема драйвера на ULN2003 с защитой от перегрузок и КЗ по трем каналам.

R1-R3 220 - 470 Ом. R4 1-10 кОм, R5 = 0.7/Iкз.

При перегрузке или КЗ входы ULN коротятся на землю, отключая нагрузку. Постоянно читая состояние IN_1 - IN_3, будем знать этот момент.

Если нет свободных цифровых пинов, то OUT_1 - OUT_3 выбираем из А0-А5. При включении пина А0 в "1", постоянно читаем АЦП на нем. Если близко к 1023, то норм. Если значение упало, значит сработала защита.

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

У Pyotr нарисована  схема защиты с тригерным эффектом, т.е. она отключает каналы и защелкивается до тех пор, пока на все выходы управления не будут поданы нули.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

может какие тиристоры есть маломощные, чем имитировать тиристор из пары транзюков на каждом канале? может и сборки бывают .. всё деталек поменьше.