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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: CBX em 21 de Agosto de 2011, 19:29
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Boas
ando a desenhar uma fonte de alimentação controlada por um micro controlador baseada neste artigo:
http://tuxgraphics.org/electronics/201005/bench-power-supply-v3.shtml (http://tuxgraphics.org/electronics/201005/bench-power-supply-v3.shtml)
cheguei a isto:
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimg831.imageshack.us%2Fimg831%2F3545%2Fpsue.png&hash=8132d5c4f57ada5a2cf249aa42afc8410dceba31)
a ideia é fazer semelhante ao artigo: o micro controlador a controlar a tenção por PWM, mostrar o valor num lcd (valor de ADC1) e a corrente (ADC2/R1), dois botões, um para aumentar a tenção, o outro para diminuir...
o V+ do esquema provém de uma fonte de alimentação comutada de 14.95V (na realidade é de 12V 24W, mas tem um pot para fazer a regulação, no máximo dá esses 14.95V), com o Vdrop tenho 13.1V usáveis.
Duvidas:
- Com a base do 2n3904 a 0 o output devia ser 0 mas neste caso 2.840v, será por causa do ganho dos transístores que estou a usar ser muito diferente dos do artigo?
- Como posso limitar a corrente no output por software como é descrito nas características da fonte do artigo?
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Boas.
Estas a usar que tipo de controlador?PIC?
Eu tenho um esquema de uma fonte de uma empresa que acho que já fechou(INAQ) que é toda controlada por microcontrolador pic.
Se eu encontrar o esquema, posso enviar-to. É bastante completo e tem regulação de voltagem entre 9 e 15V, indicação de corrente, temperatura, barra de leds linear ao pico de corrente etc.
Eu tinha ideia de fazer o software para uma fonte assim, mas isso terá de ficar para quando eu perceber melhor a programação de PWM e input analógico.
Para regulares a corrente, talvez reduzir no sinal PWM sempre que a corrente ultrapassar o valor que regulares. Isso vai baixar também a tensão, mas mantém-te a corrente(estou a falar de forma analógica. É o que faço com LM 317 quando quero fazer reguladores de corrente).
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avr, entre 9 e 15 é pouco (ou muito ;D), preciso de 1.8, 3.3 e 5V
agora não tenho nenhuma resistência de 0.1 ohm para testar, quando chegarem vou ver se funciona
obrigado na mesma
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Boas.
Com AVR o sistema deve ser o mesmo. Se fosse em pic, talvez pudesses vir a rentabilizar o projeto caso alguma das fontes que referi avariasse, e visto a empresa ter falido e julgo não haver código, são fontes que ficam no monte.
Se entretanto encontrar o circuito, eu coloco. Pode ser que alguém queira usar ou tirar ideias.
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Como tens leitura da corrente acho que tambem devias aproveitar e fazer limitação de corrente tambem e não apenas de voltagem.
Podes sempre usar pwm de 10 bits se fizeres só 2 canais, pois só o timer 1 faz pwm a 10 bits.
Quanto ao circuito parece bastante simples, se não te importares vou juntar os componentes á minha compra da Mouser e vou fazer um ou dois canais, espero que não leves a mal.
Outra coisa que talvez valha a pena pensar em adicionar ao circuito é um filtro passa baixo na saida pwm do micro para que assim a voltagem seja mais analógica e não tanto uma onda quadrada.
Quanta corrente é que achas que o circuito é capaz de fornecer?
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@godfriend se encontrares agradeço, pode dar para tirar umas ideias
@senso estás a vontade, usa e abusa ;D
o circuito não está a funcionar bem, não desliga quando a base do 1º transístor é 0, possivelmente por causa do ganho dos transístores, o que aqui tinha eram estes, vou encomendar iguais aos do artigo...
não me lembrava que o timmer 1 é de 16 bits, sendo assim ainda melhor, vou usar apenas um canal...
quero ver se limito também a corrente, mas é uma das minhas duvidas...
como está o limite deve ser perto dos 3A devido ao díodo só aguentar com 3A e a resistência com essa corrente dissipar 0.9W
alterando o T1 para um power transístor e a resistência para uma de 5W (e o diodo claro) deves conseguir fornecer uns 6.5A continuamente
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Pelo que vi no datasheet do TIP, a uma temperatura de 25ºC o máximo que o transistor aguenta são 65w..
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sim mas com mais de 3A o problema é a resistência e o díodo
I²xR=P 3²x0.1=0.9W, a resistência é de apenas 1W, o mesmo com o díodo, esqueci-me da referencia, é um 1N5402, máximo 3A também
o TIP com um dissipador deve conseguir fornecer pouco mais de 5A daí ter referido um power transístor para mais corrente
basicamente o máximo de corrente que a fonte consegue fornecer é definido pelas especificações destes 3 componentes
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Deixo-te aqui este link para tirares mais umas ideias:
http://www.microsyl.com/index.php/2010/03/31/bench-power-supply-0-25v-0-5amp/ (http://www.microsyl.com/index.php/2010/03/31/bench-power-supply-0-25v-0-5amp/)
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Boas.
Como o forum tem a caixa de anexos cheia, acabei por colocar o esquema da fonte que referi num servidor de alojamento. Podem aceder ao esquema da fonte AQUI (http://www.4shared.com/document/cl-7v_uQ/fonte_sch.html)
A qualidade não é a melhor, já que o original foi atacado pela humidade mas dá para ter uma ideia do circuito.
Esta fonte originalmente funciona com pic 16c71.
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Também me parece que com PWM = 0V devias ter 0V à saída... mede mesmo com o multimetro a base do 2N e a base do TIP122 para ver se têm mesmo 0V.
Para mais corrente podes colocar 2 resistências de 0.1 Ohm em paralelo, e ajustar (ou não) o divisor de tensão que vai para o ADC. 0.9W numa resistência de 1W já é muito; quando faço design só uso até metade da potência máxima de dissipação da resistência.
Não percebo o outro divisor de tensão com saída para o ADC2... vai estar sempre a 0!
Pelo que vi no datasheet do TIP, a uma temperatura de 25ºC o máximo que o transistor aguenta são 65w..
É aí que está o "busilis" na interpretação da datasheet - como é que manténs a temperatura do transístor a 25ºC quando ele está a dissipar 65W ;)? A datasheet diz 65W a Tc = 25ºC ou 2W com Ta = 25ºC; Tc é a temperatura do pacote (c = case), Ta é a temperatura ambiente.
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Sim, eu sei disso, dai ter deixado os .. extra, porque não estou a ver essa transistor a passar 3 ou 4A sem pegar fogo.
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com a base do 2n ligada ao GND tenho 3.504V na base do tip, não percebo porquê...
apenas vou fornecer 1.5A, o que me dá 0.2 qualquer coisa W, os 0.9W foram apenas de exemplo para mostrar o limite...
vou testar com outros transístores não esteja um destes a funcionar mal...
@senso e godfriend, obrigado pelos links, vou dar uma vista de olhos
obrigado a todos
edit: é igual com outros transístores, só aqui tenho 2n... tenho que comprar diferentes ::)
edit2: Njay bem visto, o 1º já me dá o Vdrop da resistência, editei o 1º post com o esquema correcto
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Não terás trocado o 3904 com o 3906?
Se tirares o 3904 (NPN) do circuito, continuas a não ter 0V na base do TIP? E se depois tirares também o 3906 (PNP), continuas a não ter 0V na base?
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fiz vários testes e já descobri o problema: os 2n390x quando a base está a 0 continuam a deixar passar corrente, o multímetro lê 0,7v no emissor do 2n3904 que é amplificado pelo 2n3906, o que fazia com que o tip nunca desligasse, se ligar o tip directamente à saída pwm funciona como esperado (de 0 a 5V-Vdrop)
o problema não é de 1 nem de 2 transístores, testei à volta de 20 que é o que aqui tenho e todos se portam da mesma maneira, será um lote inteiro estragado? alguém pode testar?
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De certeza que os tens bem ligados? O pinout é diferente dos BC54x/55x e dos BD13x...
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certeza absoluta, foi a 1º coisa que fui conferir à datasheet
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimg37.imageshack.us%2Fimg37%2F741%2F22082011388.jpg&hash=e31fb71742ab255fdfc09997ebf333888f923617)
o led está apagado, ficou assim do flash, liguei-o só para ter alguma carga no emissor
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ja não me lembro de muito sobre transistores, mas os graficos que o datasheet fornece, nao te dao uma ideia do que se passa para ele estar a funcinar assim?
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Com a pata da resistência de emissor no ar não é a mesma coisa.... tens que a ligar à massa como no esquema.
Pá, não montei mas simulei isso e funciona bem. O circuito é suficientemente simples e tolerante para a simulação reflectir a realidade...
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a pata não está no ar, vou ver se arranjo outros transístores...
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Não tá no ar? Não se vê nenhum fio a ir de lá para a massa (nem para lado nenhum)... estou a assumir que as pinças amarelas são as do multimetro. Este circuito deve funcionar com quaisquer transistores, ele não é "esquisito".
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a resistência está ligada ao led... uma das pinças está ligada na pata da resistência, a outra ao GND, a base do transístor ao GND, o colector a 14.95v e o emissor à pata da resistencia, o circuito está fechado...
edit:
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimg820.imageshack.us%2Fimg820%2F4857%2F22082011390.jpg&hash=b6704f816035cd565f6c8ef057b72e0e9569419e)
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A resistência não é a mesma. Mas tira o LED e volta a medir.
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A resistência não é a mesma. Mas tira o LED e volta a medir.
não, foi só para se perceber melhor...
mas com a resistência ligada ao GND ou com a pata no ar?
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A resistência tal como o circuito original, uma pata no emissor outra no gnd. E a base à massa tb.
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já funciona, 3 problemas:
1. o 2n3906 estava estragado
2. um dos fios estava cortado, só deu para perceber quando o puxei com mais força e ele se separou
3. a polaridade do 2n3906 estava invertida, possivelmente foi isso a causa do outro estar estragado, o circuito original induziu-me em erro, olhei para o boneco e não dei importância às letras...
circuito corrigido na 1º página...
alguém me sabe explicar como posso limitar a correte por software da mesma maneira que a tensão?
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existe uns circuitos que vem com os lm78xx onde estes podem fornecer até 1.5A e com a variação de uma resistencia, podias mexer na corrente que desejas fornecer, mas não acho vantajoso porque podes ter 3A na entrada e se o aparelho so consumir por exemplo 800mA, é só os 800mA que vai fornecer, a ideia que algumas fontes que se vendem todas xpto terem um controlo da corrente fornecia, é para prevenir picos de tensão de estragar a fonte, e ou outra coisa do genero.
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Continuas baralhado, é o emissor do PNP (2N3906) é que está ligado a V+ e não o colector, tal como no circuito original que tinhas na 1ª página...
Qto ao limitador de corrente, tens que ler a corrente actual com o ADC e se o valor estiver acima do limite, tens que baixar a saída do DAC. Ou seja, a saída do DAC é normalmente controlada pela configuração de tensão dada pelo utilizador, mas se a corrente estiver acima do limite força-se o valor do DAC a baixar (só escreves para o DAC o resultado final, claro). Limitar a corrente neste caso é isso mesmo, baixar a tensão.
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Limitar a corrente neste caso é isso mesmo, baixar a tensão.
estranho nunca vi tal coisa
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e é o emissor que está ligado ao V+: http://www.fairchildsemi.com/ds/2N/2N3906.pdf (http://www.fairchildsemi.com/ds/2N/2N3906.pdf)
ups, o desenho estava bem a montagem é que estava mal e acabei por mudar os dois ;D
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Limitar a corrente neste caso é isso mesmo, baixar a tensão.
estranho nunca vi tal coisa
É fácil perceber porquê. Repara, pela Lei de Ohm, I = V / R, só tens 2 formas de baixar a corrente: 1) baixar a tensão V ou 2) aumentar a resistência R. Como a resistência é a resistência da carga (o(s) dispositivo(s) que a fonte estiver a alimentar), ela não está sob controle da fonte; a única forma que tens de fazer baixar a corrente é então diminuindo a tensão, essa sim está sob controle da fonte. É assim que é feita a limitação de corrente em todas as fontes.
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ok, é fácil de implementar...
obrigado a todos
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Limitar a corrente neste caso é isso mesmo, baixar a tensão.
estranho nunca vi tal coisa
É fácil perceber porquê. Repara, pela Lei de Ohm, I = V / R, só tens 2 formas de baixar a corrente: 1) baixar a tensão V ou 2) aumentar a resistência R. Como a resistência é a resistência da carga (o(s) dispositivo(s) que a fonte estiver a alimentar), ela não está sob controle da fonte; a única forma que tens de fazer baixar a corrente é então diminuindo a tensão, essa sim está sob controle da fonte. É assim que é feita a limitação de corrente em todas as fontes.
deixa-me um bocado baralhado, porque tive sempre a ideia que casa aparelho puxa acorrente que quer mesmo que exista mais na rede, ele não a vai utilizar
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deixa-me um bocado baralhado, porque tive sempre a ideia que casa aparelho puxa acorrente que quer mesmo que exista mais na rede, ele não a vai utilizar
Boas.
Por vezes há necessidade de regular a corrente. imagina que queres carregar pilhar. Se ligares a tensão direta elas carregam com a corrente máxima e estragam-se. Se limitares a corrente à recomendada de carga, ela só recebe essa corrente e nada mais. Essa é uma das situações em que se usam fontes com regulação de corrente.
Abraço
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A Lei de Ohm é que "manda" em tudo, andre. Um aparelho é como uma resistência (muitas vezes dinâmica, ou seja, que varia ao longo do tempo conforme o que o aparelho está a fazer, mas ainda assim uma resistência). Para uma dada tensão aplicada num dado momento, é essa resistência que "decide" qual é a corrente que passa nesse momento, pois a Lei de Ohm diz que I = V / R. Mas a resistência do aparelho é fixa (num dado momento), daí que, se alterares a tensão, a corrente também muda, tal como podes ver pela fórmula (pensa em valores concretos). Não confundas tensão com corrente.
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A Lei de Ohm é que "manda" em tudo, andre. Um aparelho é como uma resistência (muitas vezes dinâmica, ou seja, que varia ao longo do tempo conforme o que o aparelho está a fazer, mas ainda assim uma resistência). Para uma dada tensão aplicada num dado momento, é essa resistência que "decide" qual é a corrente que passa nesse momento, pois a Lei de Ohm diz que I = V / R. Mas a resistência do aparelho é fixa (num dado momento), daí que, se alterares a tensão, a corrente também muda, tal como podes ver pela fórmula (pensa em valores concretos). Não confundas tensão com corrente.
Boas.
A duvida do Andre julgo que era sobre qual a necessidade de controlar a corrente. Ele escreveu: "...não acho vantajoso porque podes ter 3A na entrada e se o aparelho só consumir por exemplo 800mA, é só os 800mA que vai fornecer..." por isso dei um exemplo de uma aplicação de uma fonte com regulação de corrente.
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Estava a comentar a última coisa que ele disse: "deixa-me um bocado baralhado, porque tive sempre a ideia que casa aparelho puxa acorrente que quer mesmo que exista mais na rede, ele não a vai utilizar"...
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boas
há algum tempo que não posto resultados, aqui vão as minhas alterações (ainda não tive tempo para acabar isto ;D):
não consegui de maneira nenhuma usar o filtro passa baixo para transformar o PWM num sinal +\- analógico, decidi usar um DAC, encontrei o MCP4811, 10bits, controlado por SPI, Vref interna de 2,048v e extremamente barato, menos de 1,5€ em pequenas quantidades.
mudei a resistência "shunt" do "low side" para o "high side", porque causava resistência no output, mesmo que pequena, alterava os valores da tensão, assim tenho de usar mais um divisor de tensão para ler os valores nas patas da resistência, mas evito usar mais um OPAMP, alterei também o valor da resistência para 1 ohm, facilita as contas e possibilita usar o ADC do micro controlador (com 0.1 ohm as leituras eram muito baixas e a margem de erro era maior).
substitui aquele amplificador de transístores por um OPAMP, assim o ganho pode ser alterado apenas com 2 resistências.
o esquema actual:
(a imagem fica cortada) https://lh6.googleusercontent.com/-BeJ0lZYyvXs/Tw71e5uoVWI/AAAAAAAAAPs/uVkLcpcgLm4/s857/psu.png (https://lh6.googleusercontent.com/-BeJ0lZYyvXs/Tw71e5uoVWI/AAAAAAAAAPs/uVkLcpcgLm4/s857/psu.png)
sendo o DAC de 10bits, o output será:
Vref*ganho*(valor digital DAC\ resolução do DAC)
ou seja 2.048*2*(1023\2^10) = 4.096*0.999 = 4.092
como o ganho do OPAMP é 2.5 o output será 10.23V
10.23V de output com uma resolução de 10bits dá ~1mV por bit, óptimo :P
até aqui tudo bem, até chegar ao fim de linha e vejo que me falta considerar o Vdrop dos transístores :-X
andei à procura de soluções e nos vídeos do eevblog (http://www.youtube.com/user/eevblog?blend=1&ob=4), que também anda a desenhar uma fonte semelhante, é usado um LT3080 que é um regulador de tensão em que o output vai até 0v, o problema é que aqui teria que usar o LT3083 que só o encontrei à venda na digikey por quase 8€, só o regulador ficava mais caro que o resto da fonte ;D
alguma ideia de como posso contornar o Vdrop dos transístores?
a interface SPI do DAC funciona com 16bits, se enviar duas vezes 8bits sem desligar o CS funcionará?
cumps
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Gostei muito de ver este post!
Já testaste a solução com o DAC? Tenho algumas dúvidas. Tendo em conta a variação de tensão que tens à saída do DAC (0~10V), a transição corte->saturação no transistor acontece muito rápido, não é linear com a tensão que metes na entrada. Isto é, quando chegas aos 10V já o transistor saturou há muito tempo, e portanto não é por meteres mais Vbe (tensão base-emissor) que ele irá conduzir mais. É a ideia que tenho, posso estar a pensar mal, visto nunca ter usado "darlington transistors" mas penso que unica diferença seja suportarem correntes mais altas.
Para converteres o PWM no sinal +/- analógico basta-te um filtro RC simples. Basta saberes a frequência do PWM e calculas os valores de RC através da seguinte fórmula: fc = 1/(2*pi*RC), sendo que fc (frequência de corte do filtro) deverá ser inferior à frequencia do PWM.
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Sim, o SPI desde que não levantes o CS funciona bem, podes mandar até centenas de bytes, não podes é mexer o CS.
Quanto á fonte, não sei se já conhecem mas acho que deviam ver o que o Dave do EEVBlog anda a desenhar, já conta com 6 videos, super explicativos, acho que vale a pena perder umas horitas a ver:
http://www.eevblog.com/ (http://www.eevblog.com/)
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ainda estou à espera do DAC e de mais uns componentes para testar.
Com o filtro RC o output continuava a oscilar muito, não me lembro ao certo dos valores
Sim, o SPI desde que não levantes o CS funciona bem, podes mandar até centenas de bytes, não podes é mexer o CS.
Quanto á fonte, não sei se já conhecem mas acho que deviam ver o que o Dave do EEVBlog anda a desenhar, já conta com 6 videos, super explicativos, acho que vale a pena perder umas horitas a ver:
http://www.eevblog.com/ (http://www.eevblog.com/)
a ideia do DAC veio daí
está bastante completa mas é um bocado "overkill", não preciso de tanta precisão
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Para transformares PWM em DC precisas de um filtro pelo menos uma ordem de magnitude abaixo da tua frequencia, por exemplo se usares phase correct pwm consegues cerca de 32Khz num ATmega328p a correr a 16Mhz, fazes um filtro RC para 3.2Khz, e se mesmo assim tiver ruido, fazes para 320Hz, o problema do pwm filtrado é que vai demorar algum tempo a mudar de valor porque o filtro tem de ser digamos que agressivo para filtrar a onda quadrada.
EDIT:
Fio = 16Mhz
Fpwm = (Fio/(N*510)), with N=1, Fpwm = 31Khz
Afinal são 31Khz e não 32.
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boas
estive a fazer mais umas alterações:
em primeiro lugar resolvi o problema do Vdrop, após alguma pesquisa encontrei esta aplication note da linear\ti que explica o funcionamento dos reguladores: http://www.ti.com/lit/an/snva020a/snva020a.pdf (http://www.ti.com/lit/an/snva020a/snva020a.pdf), a partir daí cheguei a isto:
(https://lh4.googleusercontent.com/-f1WRGVr-45A/Txb317e6HRI/AAAAAAAAAP8/I4VyYgHbLJk/s402/psu1.png)
o segundo circuito do OPAMP serve de comparador, basicamente o output do transístor é igual à Vref:
(https://lh6.googleusercontent.com/-hOIHn94lz-s/Txb4pjm53fI/AAAAAAAAAQk/KJ9rtyMw_g0/s640/18012012593.jpg)
aqui a Vref era o output de um 7805, 5.02V, o output do transístor também :D (esqueci-me de tirar fotos das medições)
até o resultado é este:
(https://lh5.googleusercontent.com/-1b_7Z2qNYzQ/Txb32AgCJiI/AAAAAAAAAQA/gjSnDt4XK9o/s912/psu2.png)
entretanto fui ver com mais cuidado o esquemático da fonte do Dave do eevblog e achei que era uma boa ideia que a limitação da corrente seja feita de modo "automático":
(https://lh3.googleusercontent.com/-ayhwNmJFCU8/Txb312TNd8I/AAAAAAAAAQE/pyE0lVMHHHw/s912/psu3.png)
resumidamente o OPAMP IC5@1 é usado como um amplificador diferencial, o output é IN+ menos IN-, o segundo circuito serve de comparador, se o valor da corrente for maior que o atribuído através do VOUT2 o output será V+, o transístor T3 é usado como chave enquanto estiver aberto causa uma queda de tensão na entrada do "pseudo regulador" e a corrente não ultrapassa o valor atribuído.
pelo menos foi o que eu entendi :P
falta-me apenas o DAC para montar tudo, enquanto não chega vou testando isto aos bocados para ver se alguma coisa precisa de "tweaks"
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boas
o DAC chegou ontem, fui fazer uns testes e funcionou tudo à primeira :D
apenas testei a parte do controlo da tensão, mas já dá para ter uma ideia:
ao enviar 512 bytes:
(https://lh4.googleusercontent.com/-V3MlX1TCbLE/Tzam6U2cmbI/AAAAAAAAAWM/M-Q0ndGt0I8/s640/11022012713.jpg)
ao enviar 1023:
(https://lh5.googleusercontent.com/-2gTQtxH_2Gg/Tzam7L72LyI/AAAAAAAAAWQ/29c_ZnMIDZc/s640/11022012716.jpg)
o DAC tem um ligeiro erro de 2 bytes, nada que não possa ser corrigido no software
este era o código que estava a usar:
#define F_CPU 16000000UL
#include <avr/io.h>
int main(void)
{
InitSPI();
PORTB &= ~(1<<PB2); //CS low: inicio transf.
SPIWrite(0x18); //envia os 8 primeiros bits: 00011000
SPIWrite(0x00); //envia os 8 bits seguintes: 00000000
PORTB |= (1<<PB2); //CS high: fim transf.
}
void InitSPI(void)
{
DDRB = (1<<PB3) | (1<<PB5) | (1<<PB2); // Defenir MOSI , SCK , e CS como output
SPCR = ( (1<<SPE) | (1<<MSTR) | (1<<SPR1) |(1<<SPR0)); // Ligar SPI, Master, clock = fck/128
}
void SPIWrite(unsigned char byte)
{
SPDR = byte; //enviar dados para o registo
while(!(SPSR & (1<<SPIF))); // esperar que o envio acabe
}
qual será a maneira mais fácil de manipular os bits? trabalhar com decimais e converter para hex para o envio?
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Um decimal ou Hex ou binário é o mesmo para o micro.
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Não se diz "2 bytes" CBX, diz-se "2 LSB" (LSB = Least significant bit = bit menos significativo = bit com menor peso) ou "2 contagens".