Projeto de uma Carga Eletrônica

MOR_AL · 26 de setembro de 2017

Pensei em projetar as fontes chaveadas que usaria nos meus projetos.
Ocorre que só os componentes custariam mais caro, que se eu comprasse a fonte no Ebay. Sem mencionar, que levaria muito tempo de desenvolvimento e uso de equipamentos caros. Então comprei algumas fontes chaveadas via Ebay, para não ter que colocar os brutamontes das lineares. Aí me veio a dúvida. Como saber se essas fontes são confiáveis? Mesmo observando a imagem dela, se tinha CI no primário e no secundário, opto-acoplador, filtro no primário, isolamento entre primário e secundário e filtro no secundário, ainda assim não poderia saber se a fonte passaria nos testes elétricos.
Comprei algumas que possuíam os componentes listados e decidi testa-las.
Usei alguns resistores de potência para coletar alguns valores de corrente dela, mas na medida que a tensão alterava com a carga, o valor da corrente também alterava.
Precisava de uma "Fonte de Corrente Eletrônica"; Uma Carga Eletrônica.
Mais uma vez recorri ao Ebay e encontrei diversas delas, que pareciam ótimas e a um custo mínimo. Então pesquisei nos vídeos do Youtube e o que descobri não era coisa boa.
Bom. Eu tenho muitos componentes comprados no Ebay, que permitem projetar praticamente qualquer equipamento.
Então nasceu a vontade de projetar a Carga Eletrônica.
Depois de alguns percalços com o CI, finalmente cheguei ao circuito final. Montei, testei e quero compartilhar com vocês, não apenas o circuito pronto, como também todo o procedimento do projeto.
Acredito que ele seja útil para quem estuda eletrônica.
Segue o vídeo da Carga Eletrônica.
Ela também é formada por diversas imagens (fixas). Ainda não encontrei um método mais eficiente e com menos bytes, para gerar os vídeos.
Então o vídeo deve ser visto em HD e de preferência com a tela cheia.
Na medida que o vídeo for avançando, deve-se interrompe-lo para dar tempo de ler e entender.
Este vídeo possui APENAS 8,2MB e a qualidade é quase excelente. Foi uma combinação para poder enviar vídeos pela minha pobre internet.

https://www.youtube.com/watch?v=35ZxF-qPy5Q

Circuito aqui.

https://www.4shared.com/photo/LV5WTY4tca/Carga_Eletrnicab_Circuito_Fina.html

Comentários produtivos e críticas construtivas são bem-vindas.
MOR_AL

.if · 26 de setembro de 2017

Só um teste...

A não ser que faças questão que seja visto NO youtube, permita-me...

estranhamente só coloquei o tag [ y o u t u b e] copiei e colei o link e depois tirei o tag. Mais tarde faço o teste no outro tópico...

T1000_2015 · 26 de setembro de 2017

belo trabalho,

parabéns!

MOR_AL · 26 de setembro de 2017

7 minutos atrás, T1000_2015 disse:

belo trabalho,

parabéns!

Grato, T1000_2015.

Isadora.

Explica com mais detalhes. Como você fez.

MOR_AL

Renato.88 · 26 de setembro de 2017

Muito interessante. Tava pensando em montar um desses também, tenho aqui um projeto de uma revista antiga, no caso lá usa uma porção de 2N3055.

Quanto a postar o vídeo direto aqui, é só colar o link da barra do navegador.

MOR_AL · 26 de setembro de 2017

10 minutos atrás, Mestre88 disse:

Muito interessante. Tava pensando em montar um desses também, tenho aqui um projeto de uma revista antiga, no caso lá usa uma porção de 2N3055.

O meu primeiro projeto foi com o 2N3055, mas era para fontes com 5V apenas. O segundo era para qualquer tensão, com o OP07, mas ficou instável. O terceiro é este daí.

Quanto a postar o vídeo direto aqui, é só colar o link da barra do navegador.

Onde é que está esta "Barra de Navegador"?

Eu tentei muitas vezes e finalmente apareceu a imagem do vídeo, só que agora clico no "Play" e nada acontece.

MOR_AL

Renato.88 · 26 de setembro de 2017

3 minutos atrás, MOR disse:

Onde é que está esta "Barra de Navegador"?

Eu tentei muitas vezes e finalmente apareceu a imagem do vídeo, só que agora clico no "Play" e nada acontece.

MOR_AL

No caso do PC, é aquela linha que fica no topo da tela com o endereço do site.

E agora o link que você postou no primeiro post aparece como vídeo na tela do meu celular.

MOR_AL · 26 de setembro de 2017

1 minuto atrás, Mestre88 disse:

No caso do PC, é aquela linha que fica no topo da tela com o endereço do site.

E agora o link que você postou no primeiro post aparece como vídeo na tela do meu celular.

Estava pensando na opção da Isadora, a que aparece a imagem do vídeo dentro da postagem, bastando clicar no play.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 26 de setembro de 2017

@MOR , aquele R3 em série com RF para elevar a tensão, sei lá. Esses operacionais com PNP na entrada aceitam modo comum a partir do ground, muitos deles até mesmo a partir de Vss -0,3V. Ao levantar a tensão de realimentação com essa técnica, a variação de tensão sobre o shunt que será lida pelo operacional diminui, exigindo mais db do operacional. Se R3 = RF isso vai dar a metade, consequentemente exigindo o dobro de ganho do operacional para a mesma estabilidade. Adicione-se a isso que o off-set de entrada e deriva térmica passam a ter o dobro de efeito, se bem que nessa aplicação tais efeitos são negligíveis.

Sobre fazer o set point em 1000:1, taí um osso duro. Partindo do princípio que a precisão é dada em porcentagem e não em valores absolutos, será que o uso de um potenciômetro logarítmico não nos daria esse controle em décadas? Na falta dele, o uso de um resistor entre o cursor e a extremidade do potenciômetro linear tb nos dá uma curva de resposta bem interessante. Isso talvez elimine a necessidade daquelas chavinhas ou diminua a quantidade delas.

adicionado 19 minutos depois

Sobre o primeiro comentário, uma relação entre R3 e RF que levante uns pouquíssimos mV a leitura do shunt talvez seja interessante para criar uma zona morta no início do potenciômetro e matar um off-set sacana do AO. Sendo um levante bem discreto, a atenuação do shunt será mínima.

MOR_AL · 27 de setembro de 2017

22 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

@MOR , aquele R3 em série com RF para elevar a tensão, sei lá. Esses operacionais com PNP na entrada aceitam modo comum a partir do ground, muitos deles até mesmo a partir de Vss -0,3V.

Sim. Eles até podem aceitar, mas olhando o circuito do LM324 você observa que, para uma entrada com alguns milivolts positivos, a tensão base emissor do transistor de entrada vai ter que ser igual às tensões base coletor de um segundo transistor, mais a tensão base emissor de um terceiro transistor. Vide figura. Também já fiz um circuito com a tensão de entrada com alguns milivolts e deu problema. A saída só respondia bem a partir de alguns milivolts.

Citação

Ao levantar a tensão de realimentação com essa técnica, a variação de tensão sobre o shunt que será lida pelo operacional diminui, exigindo mais db do operacional. Se R3 = RF isso vai dar a metade, consequentemente exigindo o dobro de ganho do operacional para a mesma estabilidade.

Citação

Certo. Mas observe que o ganho de open loop típico é de 100.000 e eu estou usando um ganho de um. Vai ter dB de sobra para estabilidade e a faixa de frequências vai até uns 60kHz com ganho 10 vezes maior que o ganho de loop fechado.

Citação

Adicione-se a isso que o off-set de entrada e deriva térmica passam a ter o dobro de efeito, se bem que nessa aplicação tais efeitos são negligíveis.

Me preocupei com isso também.

Note que o estabelecimento da corrente de carga é ajustado pelo trimpot. Ou seja, eu ajusto para o valor desejado por mim. Depois do ajuste da corrente, o valor de offset já terá sido levado em conta automaticamente.

Quanto à deriva térmica. Do manual:

VOS Drift. (RS = 0Ω). = 7 µV/˚C e IOS Drift (RS = 0Ω) = 10 pA/˚C. Além de serem muito pequenos, os testes duram poucos minutos, no máximo uns 20 minutos por corrente setada. Somente a temperatura do mosfet, do LM35 e pouco dos resistores RS é que vão alterar substancialmente. O consumo do LM324 é de 0,7mA, somando-se aí o consumo das saídas. Apenas a saída que alimenta o transistor que liga a ventoinha é que "recebe" uns 5mA. No cômputo final, o acréscimo de temperatura no LM324 é bem pouco, ou poucos graus.

Citação

Sobre fazer o set point em 1000:1, taí um osso duro. Partindo do princípio que a precisão é dada em porcentagem e não em valores absolutos, será que o uso de um potenciômetro logarítmico não nos daria esse controle em décadas?

Qualquer que fosse a função resistiva no potenciômetro, você fica limitado a um certo valor de rotação em graus, certo? Não vai fazer diferença, no final vai ficar uma variação de 1000 para uma variação de graus, o que é muito. Por isso é que eu usei um trimpot multivoltas. Ele tem 10 ou 15 voltas, o que diminui esta variação para 100 (1000/10) ou 67 (1000/15). Mesmo assim ficava difícil o ajuste da corrente.

Por isso é que eu distribuí o ajuste em 5 faixas: com máximos em 0,5A, 1,0A, 2,5A, 5,0A e 10A.

Assim, as relações máximo / mínimo das faixas, ficam limitadas em uma razão de 2 (de 0,5A a 1,0A e de 5A até 10A) ou 2,5 (de 1A até 2,5A). Ao fazer a segunda parte do vídeo, que mostra um ajuste com uma fonte de 5V/1A, consegui ajustar e manter a corrente com uma variação máxima de 0,25%. Queria ajustar a corrente em 400mA na escala de 1,0A. Consegui que a corrente ficasse entre 499mA e 500mA. Não acreditei e deixei assim por cerca de um minuto, sem mudança no valor lido.

Citação

Na falta dele, o uso de um resistor entre o cursor e a extremidade do potenciômetro linear tb nos dá uma curva de resposta bem interessante. Isso talvez elimine a necessidade daquelas chavinhas ou diminua a quantidade delas.

Acho que já mostrei a facilidade que o uso de cinco faixas apresenta. Sinceramente estou plenamente satisfeito. Considero que as 5 faixas são um fator positivo extra. Antes de projetar essa carga eletrônica, eu pesquisei no YouTube as cargas que estavam à venda no Ebay e todas não possuíam a divisão em faixas (talvez para limitar os custos). O ajuste não era muito fácil, mesmo com potenciômetro multivoltas.

Outro detalhe muito importante.

Todos os vídeos que vi no YouTube das cargas comerciais usavam fio grosso como resistor RS. Só ele em si já não tem precisão, meio milímetro a mais ou a menos vai contar. Além disso, eles tem um valor bem baixo. Agora quanto de resistência daria uma solda em cada uma de suas extremidades? E o calor distribuído em um espaço tão menor? A variação de temperatura sobre ele vai alterar o valor resistivo.

Minha resistência é formada pela associação de diversos resistores de 1 ohm e são para 5W cada.

1 - Não há variação ohmica prática, frente a um ohm, se o lide tiver um milímetro a mais ou a menos.

2 - A resistência da soldagem dos lides tem uma relação cerca de 20 vezes menor, já que são 20 resistores de 1 ohm.

3 - Dependendo da corrente de teste, coloquei mais de um jump (em paralelo) para conectar os mesmos resistores e me certifiquei que os mesmos entrem forçando nos pinos. Isso diminui ainda mais a resistência de contacto.

Citação

adicionado 19 minutos depois

Sobre o primeiro comentário, uma relação entre R3 e RF que levante uns pouquíssimos mV a leitura do shunt talvez seja interessante para criar uma zona morta no início do potenciômetro e matar um off-set sacana do AO. Sendo um levante bem discreto, a atenuação do shunt será mínima.

Não sei se é isso, que você se refere, mas aí vai:

No cálculo do ajuste da corrente, me preocupei em deixar uma pequena faixa, tanto antes do zero de corrente, como depois do máximo da corrente. Tem no vídeo, na figura 26.

Valeu pelos seus comentários. Não há projeto que não possa ser melhorado.

MOR_AL

Sérgio Lembo · 27 de setembro de 2017

48 minutos atrás, MOR disse:

Valeu pelos seus comentários. Não há projeto que não possa ser melhorado.

Esse é o espírito da coisa! Aprendi esse pensamento com um professor de Organização e Métodos:

O BOM é inimigo do ÓTIMO.

E nesses debates técnicos não só aprendemos mas também damos aula para os que nos leem (e tenho aprendido muito lendo debates dos outros, em especial agora que estou voltando à computação industrial, mais de 20 anos afastado). É o que me faz gostar tanto desse ambiente.

Abraços

Sérgio