Svenska ElektronikForumet

Du vill visst gärna använda optokopplare

Nej, men du ska använda en N-kanals MOSFET transistor som tål den max-ström som ska gå genom trådarna.

Mosfeten pulsar strömmen med olika pulsbredd vilket anpassar effekten. Man kan använda en induktans, kondensator och diod för att jämna ut strömmen genom trådarna något så det inte stör för mycket (risk annars att det påverkar mätresultaten från sensorerna).

MOSFETen ska vara av typen "logic level". Det kan vara enklast om man parallellkopplar ett par MOSFETar som tål omkring 12-15 ampere var, så slipper man för mycket värme att avleda i en enda kapsel. Dessa drivs i sin tur av en mosfet-drivare och en PWM-generator. Oftast har processorn inbyggd PWM-funktion och då är den saken löst.

Hur avgör ni temperaturen genom att mäta strömmen eller spänningen? Är det så att trådarnas resistans varierar beroende på temperatur och att ni på så vis beräknar temperaturen genom att först beräkna trådarnas resistans? Strömmen kan grovt uppskattas genom att mäta spänningen över MOSFETen, men ska man ha ett tillförlitligt värde bör man ansluta en strömsensor, t.ex. en ACS713 från Allegro.

Hehe, ja jag tycker de är häftiga !

Ja och nej beroende på om jag förstår dig rätt

Jag förstår inte riktigt hur du menar med MOSFETen och induktanserna och kondingarna och parallelkopplingar på flera MOSFETar. Kan du ge något exempel på en sådant schema och komponent?

Vi har helt enkelt testat oss fram med de trådar vi ska använda, och kommit fram till att 1.5 volt är en bra spänning att ha över dem (jag tror att mina kollegor har mätt tempraturen på något sätt). Vid rätt tempratur hade vi då 0.99 ohm per tråd. Strömsensorn kan vara precis det vi behöver! Vi vill kunna se om någon av trådarna har gått av under experimentet och kunna bekräfta att exprimentet är igång över huvud taget. Men om vi mäter spänningen kan vi se att rätt temperatur nås för trådarna.

Problemet är att ni har 2.4 volt men vill ha 1.5 volt.

Det finns några sätt att lösa det:

1) linjär reglering

Med hjälp av en linjär-regulator sänka spänningen. Det innebär ett spänningsfall i regulatorn på 0.9 volt och en effektförlust på omkring 9 watt i regulatorn. Den här lösningen alstrar onödigt med värme i regulatorn och drar därmed mest energi.

2) switchad regulator.

Det finns ett antal varianter, t.ex. buck (step-down) eller kombinerad buck-boost.
De switchade varianterna används främst när man vill skapa reglerad matningsspänning för microprocessorer och annan elektronik. Skapar en del störningar, men den reglerade spänningen är ganska störningsfri i sig.

3) PWM med MOSFET

Istället för att sänka 2.4 volt till 1.5 volt så pulsar man spänningen lagom mycket för att få ut samma effekt som vid 1.5 volt. Exempel:

1.5 volt * 10 ampere = 15 watt. Detta är den värmeeffekt man vill ha i trådarna.
trådarnas resistans är då omkring 0.15 ohm.
vid 2.4 volt, samma trådar, hade effekten blivit 38.4 watt.

Om man pulsar 2.4 volt med 39% duty cycle (39% "on", 61% "off") så får man 15 watt.



Det kan vara lämpligt att använda en MOSFET-gate-driver , t.ex TC1411 från Microchip.

Den klarar drivspänningar upp till 16 volt vilket innebär att man kan använda en "vanlig" mosfet med 10 - 12 volt på gaten. Det förutsätter ju att man hat tillgång till 12 volt DC. (annars behövs en "logic level MOSFET" där det räcker med 5 volt på gaten.)

Ritningar finns massor på nätet. Exakt hur de ska se ut beror ju på hur man väljer komponenter, om man skaffar en MOSFET-driver-IC eller om man bygger drivkretsen med transistorer, vilken frekvens man ska köra med osv.

Grundkretsen ser alltid ut så här: (låtsas att "motorn" i det här fallet är värmetrådarna.)



Sen exakt vad man ska ha för kondensator(er) och induktor beror på hur mycket man vill jämna ut strömmen och på frekvens med mera. Induktorn ska i alla fall sitta i serie med motståndstrådarna och kondensatorn parallellt.

jag har skissat up en krets.. var det något sånt du menade?
http://imageshack.us/photo/my-images/64 ... reqqg.png/

PWM kan vår microprocessor generera själv.
värden är mest tagna ur luften för att kunna göra en bild.

Var passar mätningen av spänningen i i bilden?

eidt: bilden med "motorn" kan jag inte se.. trasig länk?

Jag tror inte att dedär kommer fungera så bra.
Om jag inte minns fel så kör du en N-MOSFET som high-side switch och då kommer inte Vgs spänningen bli så lätt att styra.
Man måste nog ha en charge pump eller något då Gaten måste vara ish 5V över source för att de ska driva bra. (olika från FET till FET)

Sätt den som en low side switch istället så slipper du det problemet eller använd en P-kanals.

Precis som Korken skriver så kommer inte din ritning att fungera eftersom du satt MOSFETen på plus-sidan (eller "high side"). Den ska vara ansluten till jord med source, och till induktansen med drain.

Så här kan den se ut:
Kör man sedan med PID-reglering så kan du värma upp trådarna väldigt snabbt och ändå hålla en exakt temperatur när de väl blivit varma. (PID-regleringen blir programmeraren problem )

Okej! Nu fattar jag! Tackar!!
Finns det sådana mosfet drivers som kan matas med 9V eller 5V? Vore skönt att slippa köpa in fler DC/DC konverterare (vi får 28V från raketmodulen).
Och återigen.. hur ska spänningen över trådarna mätas?

Currydressing: Böne perhaps?

Det enklaste sättet att driva en MOSFET är att ha ett push-pull-steg av två bipoläratransistorer i spänningsföljar-config.
Då spelar det ingen roll vilken inspänning ni har, utan ni kan styra stänningen till gaten med två motstånd.
Billigt och enkelt.

Edit: BILD!
Styr maxspänningen med spänningsdelaren R1 och R2.

>Det enklaste sättet...

Enklast och enklast... Ja, det funkar precis lika bra som en IC, men det blir fler komponenter.
Angående drivspänningen så beror det på MOSFETen vilken spänning den behöver på gaten för att bottna ordentligt.
9 volt bör fungera på de allra flesta MOSFETar. Det normala är 10 volt eller mer, men det brukar finnas en marginal ner till 8-9 volt innan resistansen börjar gå upp. Och som sagt, vissa MOSFETar fungerar utmärkt med 4.5 volt på gaten.

Den drivaren jag länkade till ovan (1411) klarar drivspänning mellan 4.5V och 16V så det går utmärkt med både 5 och 9 volt.

...hoppsan, den länken var visst helt fel... host..host...
...har fixat den nu... här kommer den i repris: TC1411

Ofta vill man ha en gatespänning på 12 volt eller mer eftersom omslaget då blir brantare och det ger färre energiförluster. Men i det här fallet kan man ju köra långsam PWM (ner till 50 Hz eller kanske ännu lägre fungerar bra när det gäller att reglera värmen i dessa trådar) och då spelar omslaget mindre roll än vid höga frekvenser.

Nackdelen med Korkens transistorlösning är att det blir ett spänningsfall på transistorerna på omkring 0.65 volt... Då sjunker din gatespänning till 8.35 volt (eller 4.35 volt) och det blir viktigare att välja rätt MOSFET. TC1411 har ett spänningsfall på nära 0 volt.

Kondensator och spole kan väljas lite på en höft - ju större värde på spolen desto mindre högfrekventa störningar. Men den måste klara av DC-strömmen utan att bli mättad i kärnan, så det blir nog en rejäl baddare. Kondensatorn kan du välja omkring 4.7 uF som du gjort, men här är det lågt ESR och att den tål hög rippelström som är viktigt. Man kan med fördel parallellkoppla (elektrokyt)kondensatorn med en eller att par keramiska på mellan 100 och 1000 nF.

Avstörningen har större betydelse om du har långa ledningar till motståndstrådarna. Se också till att dra trådar med mätsignaler en bit ifrån. Det går också att skärma alla kablar. Undvik stora "luftloopar" - dvs. tur-och-retur-ledningarna ska gå tätt ihop, inte på var sitt håll. Är det skärmade kablar ska dessa gå i samma kabel.