Помехи при подключении нагрузки
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Пт, 15/04/2016 - 09:09
Уважаемые форумчане, у меня проблема с помехами при управлении по ШИМ-каналу внешней нагрузкой.
В качестве аппаратной части использую Arduino Mini и транзистор биполярный С4408. Нагрузкой служит светодиодная матрица из 160 диодов, размещенных по схеме 8 рядов по 20 штук с отдельным блоком питания на 15 вольт 2 ампера. К самой матрице претензии отсутствуют, а вот система управления работает как-то нехорошо.
Суть проекта. При значении температуры выше заданного, например 25 градусов, включается переменная индикация (плавное мигание), как у мигалок гаишников )))
Как проверял. Сначала подключил обычную лампу на 5 вольт через стабилизатор через внешнее питание, отделенное от питания Arduino. Запустил стандартную прогу по изменению уровня ШИМ (pin 5). Регулируяя температуру зажиголкой всё работает как и положено с плавным изменением освещения. В добавок, на самом приборчике индикатор (pin 7) также работает стабильно.
Затем подключил большую матрицу и началось ...
Повторюсь. У большой матрице питание отлично от питания Arduino, однако общий провод подключен к общим минусам (к 5В и 15В). При изменении температуры система срабатывает через раз с долгими (10-30 секунд) промежутками. Как только отключаю питание матрицы (не от самой матрицы, а от внешнего питания матрицы) - вся система восстанавливает свою работоспособность.
Прикрепляю схему устройства.
Подозреваю, что ток от внешней нагрузки стремится в мин7ус как 15В, так и 5В, но вот как решить задачу и стабилизировать работу - не знаю.
Прошу помощи.
Может добавить шунтирующий резистор на 1к-10к между базой и эмиттером или уменьшить резистор на базе до 200 Ом?
А какой БП используете для питания светодиодов нагрузки? Кроме принципиальной схемы может пригодиться монтажная или четко читаемая фотка, чтобы точно определить какие физические провода куда идут, нет ли паразитных контуров, на которых силовой импульс в нагрузке наводит помеху.
Типоразмер БП - ноутбучный. Параметры 15В 2А (если быть точным, то даже 2,45А).
К сожалению, чётко читаемой схемы разводки нет, т.к. пока временно вся схема собрана "на соплях".
Подключите GND ардуины и матрицы в одной точке , желательно прямо на БП матрицы. а также установите по питанию матрицы сглаживающий конденсатор 1000 мкФ+ керамиеский 0,1мкФ
Если предложенное duino.ru окажется недостаточным, то попробуйте в дополнение к этому заземлить контакт земли ноутбучного БП на настоящую землю.
Постарался по-быстрому накидать схему подключения. Верно ли понял задачу подключения фильтра?
С1 - 1000 мкф х 16В, С2 - 0,1 мкф
ТОлько фильтр ставьте как можно ближе (физически) к устройству, чтобы помехи по провода не гуляли.
160*20мА=3.2А Два ампера мало. 3.3В/1000 Ом=3.3мA.
3.3mA*120=396mA. Это тоже очень мало.
Дальше объснять? Я верю, что это просто случайный обсчет, а не незнание.
Блок питания сильно больше - на 5 Ампер. И транзистор составной, с В>500. Я понятно написал?
Правда тут 100 штук, но можно сделать и больше.
R1..R16: красный, черный, черный, черный, золотой
R17: оранжевый, белый, черный, черный, золотой
И где тут ваши 3,2 ампера (питание от 15 вольт)? А вот если запитать от 5 вольт, то да, нагрузка будет от 1 до 2 ампер.
Схема у меня исправно работает и транзистор только слегка теплый, только вот помеха мешает.
Дополню:
Прямое напряжение светодиода 1,9В
Прямой ток светодиода 20 мА
Понятно. Про БП возражения снимаются.
Про транзистор - все таки крайний режим. Я бы немного увеличил ток базы, уменьшив резистор.
У этого транзистора B=120, и я бы не стал на это твердо расчитывать. Лучше его надежно в насыщение перевести.
Ардуинка до 20 и даже до 40 мА выжерживает. Но на 20мА можно и нужно расчитывать.
Хотя на описываемый сбой это не может влиять, только на нагрев транзистора.
------------
Если не просадка - то вроде, кроме помехи по земле, и правда ничего не может быть. Единственно, что еще в голову приходит - это очень грязный БП на 15. Есть китайские импульсники с генератором на одном транзисторе и без обратной связи. Там может быть высокочастотная помеха. Это не фантазии - я неделю назад такой разбирал и переделывал (добавляя КРЕН и фильтр).
Впаяйте конденсаторы, как выше советовали и, если не поможет, то еще подумаем. Или попробуйте с другим БП. Например к лабораторному на столе подключитесь.
В общем не помогло.
Подскажите, у меня есть прибор, у которого выходные параметры таковы: выход 3-10В с током 350 mA. Называется LED Driver mod: ARPJ-LA10350-mini. От него тоже идет помеха. Вопрос такой. Если к выходу данного драйвера подключу понижающий преобразователь DC-DC с регулятором напряжения (отрегулирую на 5В) и выходным током в пике 3А (Регулятор напряжения DC - DC, Iмах=3А, Uвх=3.2v- 40v,Uвых=1,25 - 35v, LM2596), то как будет себя вести ток? Как понимаю, ток не может превышать значение, которое поступает в преобразователь, т.е. в моем случае 350 mA. Верно ли рассуждаю?
Или на выходе преобразователя поставить токоограничивающий резистор?
Про транзистор - все таки крайний режим. Я бы немного увеличил ток базы, уменьшив резистор.
При уменьшении значения резистора, нагрузка перестает реагировать на частоту ШИМ. Пока оставляю 1кОм.
Попробуйте совсем гальванически развязать МК и цепи нагрузки. Подайте сигнал с выхода МК на базу транзистора через оптрон. Земли тоже разъедините. Если есть возможность, то ключ и нагрузку с ее БП чисто физически удалите сантиметров на 50 от МК. Оптрон поставьте максимально близко к МК.
Раз с наскока не вышло, придется применять классические методы поиска неисправностей, как учили.
Будем изолировать и исключать компоненты.
1. все тоже самое, но вместо матрицы - всего один светодиод и резистор, который ограничит ток до 20 мА.
(15-2)/0.020= 650 Ом. Из Е12 ближайший - 680 - вполне нормально. Можно и 1К, для простоты.
Если все плохо - проблемы в БП, если все хорошо - проблемы ищем в матрице.
Потом, если все хорошо со старым БП и одним диодом, нужно сменить нагрузку на примерно равную по току, подойдет автомобильная лампочка накаливания на 5Вт, от габаритов Жигулей или типа внутрисалонная, ее можно прямо на транзистор вешать она не перегорит.
-----------------------
Если вспомнить, что говорили в институте об "инжеренном исследовании", то компоненты нужно четко исключать по отдельности и по очереди. Вначале убираем ТОЛЬКО матрицу не меняя ничего остального, потом БП, но оставив без изменений транзистор.
Первый пост говорит о том, что:
1. без транзистора;
2. и без БП на 15;
3. и без матрицы -
все работало.
Тогда все три компонента изолируем по очереди.
Согласны?
=====================
Очень странно то, что при уменьшении резистора базы схема перестает управляться! Мне страшно неловко говорить такое, но проверьте включение транзистора, чем чОрт не шутит, бывает же у каждого...
Сделайте еще один эксперимент - на вход базы подайте 0-5В с потенциометра, и убедитесь, что схема БЕЗ Ардуино полностью рабочая.
----------------------------
Обязательно расскажите о результатах, жутко интересно, в чем же окажется причина!
Мне тоже интересно докопаться до причины.
Ну, сначала решил поиграться с резистором в базе транзистора. Результат такой:
2к - мигиет
1к - мигает
150 ом - мигает
1к + 150 ом в параллель - мигает
1к + 150 + 2.7 - горит!!! Однако общее сопротивление при этом составляет 2,645 ом и светодиод полностью не тухнет.
Померил напряжение на базе транзистора ради интереса, и обнаружил удручающую картину.
Когда температура больше ограничителя, на базу подается 2.39В, иначе ... напряжение гуляет от 0.90В до 1.02В. Естесственно транзистор не может открыться. Напряжение мерил при сопртивлении 150 ом.
Померил напряжение на выходе ардуинки, соответственно 3,24В и 1,6В.
Теперь думаю, как его выровнять ...
Раз Вам не нужен сам меандр, а только интеграл от ШИМа, то и поставьте интегрирующую цепочку, у которой RC больше 10мс.
Например резистор 470 Ом, и электролит на 22мкФ. Можно больше, какая у Вас частота мигалки? Ведь не более 10 Гц? значит можно и больше RC делать.
Померил напряжение на базе транзистора ради интереса, и обнаружил удручающую картину.
Нее! Ну здрасьте, приехали!
База - эмиттер - открытый p-n переход. Потенциал базы всегда не больше, чем потенциал эмиттера + 0.65В (примерно), а эмиттер у Вас на земле. То есть непосредственно на базе, просто по законам физики, не может быть потенциала больше 0.65В!
Что-то не так? Проверьте еще раз всю схему включения. Или нужно подавать на Нобелевку ;)!
Пока остановился на 1.2 Ома в цепи базы. Мигания не наблюдаю, да и слабое мерцание тоже отсутствует. Правда при включении питания и при подаче сигнала ШИМ близкое к нулю, наблюдается тусклое свечение светодиода.
Подозреваю, что всё дело всетаки в транзисторе. Подскажите, чем можно заменить C4408 так, чтобы можно было управлять через ШИМ в диапазоне от 0В до 5В?
Например резистор 470 Ом, и электролит на 22мкФ. Можно больше, какая у Вас частота мигалки? Ведь не более 10 Гц?
Прям как угадали )))
значит можно и больше RC делать.
А на сколько больше? Есть какие-либо пределы?
Что-то меня на всякую чушь занесло. Вам не интеграл от ШИМа , а сам ШИМ нужен, ведь Вам же током потребления матрицы управлять надо!
И меряете Вы не напряжение на базе, а интеграл от него, ведь Вы тестером цифровым меряете, так? Но все равно напряжение на базе не бывает выше эмиттерного больше чем на 0.65В. С транзистором что-то не так.
Давайте возвращаться назад. И отключать сперва матрицу, а потом БП. Все по RC - моя чушь, забыть ее! Вам это все не нужно.
Что-то меня на всякую чушь занесло. Вам не интеграл от ШИМа , а сам ШИМ нужен, ведь Вам же током потребления матрицы управлять надо.
Естесственно.
Есть подозрения, что сила тока играет определенную роль. Пусть немного тривиально, но, когда подключал потребителя с током 1А, пульсации отсутствовали и период свечения излучателя (затухание и разгорание) были гораздо сильнее выражены и заметны глазу, чем при использовании потребителя на 0,35А. Пришлось приглядываться для опознания, что схема и программа работают.
Скорее всего проблема была в том, что после первой схемы на 1А (работает), думал, что и во второй схеме (копии) на 0,35А будет такой же видимый яркий эффект. Просто оказался ниже ток работы и соответственно ниже стал видимый эффект.
Пытаюсь осмыслить то, что у меня получилось.
На базу поставил сопротивление на 1,2 Ом для управления транзистором. Получается, тем самым я выставил силу тока в 4А? Но откуда такой ток может взяться с ардуинки?
После измерния ток базы оказался на уровне 30 мА.
Может попробовать скорректировать схему?
у меня такое чувство, что вы пытаетесь подавать ШИМ на драйвер (БП), не предназначенный для диммирования. Он честно пытается из подаваемого мусора ровно запитать матрицу, от такого усердия начинает греться и срабатывает тепловая защита.
ШИМ подаю на Pin 5, который предназначен для этого. Драйвер вообще стороной стоит ... я им не пользуюсь. Только прямое управление. И ничего не греется. Только нижний порог срабатывания транзистора больше 1В. Вот его и колошматит вокруг этого порога. Точку входа надо по ШИМ немного поднять, либо ток базы скорректировать, что я и сделал уменьшив сопротивление на базе.
Ток нагрузки получился 320-330 мА, что лежит близко к току потреблнения (350 мА). Ток базы - 30 мА. Коэффициент усиления в пределах 10,6 - 11,3.
Теперь протестирую уже полученную схему с прибором на 1А. Может получится универсальность.
Такая схема меня ни разу не подводила, работает с любой нагрузкой: http://www.pighixxx.com/test/portfolio-items/connect-a-mosfet/?portfolioID=610
Рекомендую IRLZ44 - у них меньше емкость затвора, подключать затвор через резистор 200-400 Ом к Arduino.
Отдельно (без участия терморезистора) скетч по изменению яркости работает с большой матрицей?
Какие границы показаний терморезистора?
Вроде заработало.
Применил транзистор IRF540 (без буквы) с обвязкой по схеме
Попробовал сделать прибор универсальнее, однако напоролся ... если у меня схема на 2sc4408 работала при сопротивлении в базе 1,2 ома и входном токе меньше 1А, то с таким же сопротивлением попытавшись включить на нагрузку 15В и 2А ... сгорел управляюший порт ... что и следовало ожидать ...
Теперь набрался опыта ...
Термодатчики использую B57621C5103J062 (SMD 1206) NTC 10 ком 5%.
следовало ожидать, что сгорит. и это вовсе не от "включить на нагрузку 15В и 2А" зависело, а от общего времени работы и скважности импульсов.
...а почему бы не развязаться оптроном?
а потом уже чудить все остальное.
Продолжаем тему. Подскажите, какой биполярный транзистор использовать вот в такой схеме и как правильно выставить уровень тока базы в режим насыщения на втором транзисторе? Всё управляется через ШИМ.
Возможно второй транзистор будет IRLZ44N.
Что за обозначения на схеме -5 и -12? Это биполярное питание? Зачем оно заведено на землю?
Если вторым транзистором предполагается IRLZ44N (хотя, нарисован, почему-то, биполярный), то ему не нужно выставлять никакого тока базы по очень просто йпричине - у него нет базы. Что же касается затвора, так там тоже не нужно выставлять никакой ток потому, что полевой транзистор управляется не током, а напряжением. Ток в затвор вообще практически не течёт за исключением момента открытия.
Т.е. если предполагается IRLZ44N, то транзистор Т1 нужно просто выбросить, а резистор завести в затвор полевому транзистору и всё..
Я понял. Схема немного неправильно нарисована, т.к. на тот момент планировал подключать биполярный.
Нашел интересный полевик IRLR8113 с малым напряжением затвора от 1.35 до 2.25. Что скажете про этот полевик?
http://lib.chipdip.ru/298/DOC000298167.pdf
Скажу что вы возможно ток с напряжением попутали.....