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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregler mit 8515 realisieren?


Autor: Mathias (Gast)
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Hi Leutz,
ich möchte einen Spannungsregler mit dem 8515 realisieren. Hierbei soll 
eine Istspannung (ändert sich mit der Last) einer Sollspannung angepasst 
werden. Außerdem sollte die Istspannung auf einem Display dargestellt 
werden.

Da ja der 8515 über keinen ADW verfügt hätte ich ein paar Fragen zur 
Realisierung.
Zurzeit fallen mir 3 Lösungsmöglichkeiten ein:

1.)
Die beiden Spg. mit dem Analogcomperator vergleichen (aber wie soll ich 
dann den analogen Spg. Wert auf dem Display darstellen?)

2.)
2 ADW (Testsamples von Maxim) verwenden und dann die digitisierten 
Spg.-Werte vergleichen und dann ausgeben

3.)
Einen anderen uC verwenden (z.B 4433)
Diese Variante möchte ich aber lieber nicht verwenden, da ich zur Zeit 
nur RISC Controller programmiere.


Welche von den hier genannten Lösungsmöglichkeiten würdet ihr bevorzugen 
oder hättet ihr bessere Lösungsvorschläge.

Thx, Mathias

Autor: crazy horse (Gast)
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falscher Ansatz das Ganze, würde ich sagen.
Solch eine Regelung wäre wesentlich schlechter als eine einfache 
Analogregelung mittels Spannungsreglerbausteinen. Die stabilisieren 
besser, sind gegen Überlast und Kurzschluß geschützt, einfach und 
billig.
Allenfalls Sinn machen würde noch ein Sollwertvorgabe durch einen Proz 
(um die Spannung mittels Tastatur oder Fernübertragung o.ä. einzugeben 
oder um bestimmte Verläufe zu fahren.) Die Soll/Ist-Regelung solltte 
auch in einem solchen Fall analog bleiben.

Autor: Mathias (Gast)
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Schon klar dass das analog besser gehen würde aber unsere Gruppe (HTL 
für Elektronik) muss dieses Problem mit einme uC lösen!
Mathias

Autor: mikki merten (Gast)
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@mathias
Dann solltest du das Problem auch genauer beschreiben. z.B. Art der Last 
(z.B. Motor, Glühlampe) und Art der geforderten Ausganges (z.B. 
Gleichspannung, PWM) ebenso die Eingabe des Sollwertes (z.B. analog, 
digital). Anstelle des 8515 kannst du auch problemlos einen 4433, 8535 
oder MEGA8/16/32 verwenden. Diese stammen aus der gleichen Familie haben 
nur einen integrierten A/D Wandler mit 10 Bit Auflösung.

Autor: Mathias (Gast)
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Kann man den 4433 auch mit den gleichen Befehlen programmieren oder 
haben die eine andere Befehlsliste?

Art der Last weiß ich noch selber nicht genau aber diese entscheidet ja 
nur die Änderung der Istspannung.

Übrigens meine Schaltung sollte so funktionieren, dass zwei Spannungen 
eingespeißt werden (Ist + Soll) und die Ist sollte immer der 
Sollspannung entsprechen.

Autor: mikki merten (Gast)
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Alle AVR haben die gleiche Grundmenge an Befehlen. 8515/8535 und 4433 
sogar die gleiche Anzahl. Bei den neueren MEGA-Typen sind noch 
Hardware-Multiplikation und erweiterter LPM-Befehl hinzugekommen. Bei 
Varianten mit mehr als 8k Flash noch JMP und CALL als Erweiterung von 
RJMP und RCALL.
Mit deinen Vorgaben wird man allerdings wohl keine sinnvolle Schaltung 
entwerfen können, da hier wohl im von idealen Bauteilen mit 
Verzögerungszeit 0 und Geschwindigkeit unendlich ausgegangen wird.

Autor: crazy horse (Gast)
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Und was heißt "HTL für Elektronik"?
Irgendwie bescheuert, daß man solche Aufgaben überhaupt gestellt 
bekommt, den Sinn sollte man mal hinterfragen.
Programmtechnisch ist die Sache erst mal trivial, Eingangsspannungen 
vergleichen und bei Differenz nachregeln, aber dann kommen die 
Problemchen. Wie Mikki schon bemerkt hat, geht die Sache nicht in 
unendlich kleiner Zeit.
Wandeln, vergleichen, nachregeln. Ich könnte mir vorstellen, daß da 
schon ausgefeilte Regelungsstrategien erforderlich werden, damit die 
Sache nicht ins Schwingen gerät. Und bei allem Aufwand: wirklich gut 
wird es meiner Meinung nach nie werden, schnelle 
Laständerungen/Eingangsspannungsänderungen kannst du mit solch einer 
Regelung nicht abfangen.

Autor: S.Hofmann (Gast)
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Hallo

Ich würde für dieses Problem einen P-Regler mit einem unterlagerten 
I-Regler vorschlagen. Die Regelstrecke sollte aber vorher berechnet 
werden.( Sprungantwort )
Der Atmel sollte ausreichend sein. Mit C-Code kann ich aushelfen, wenn 
bedarf besteht.

ok

Steffen

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Ich befürchte auch, daß eine Softwarelösung zu träge ist.

Ehe z.B. bei Kurzschluß über ADC - Software - DAC eine Reaktion erfolgt, 
dürften schon die ersten Rauchwölkchen aufsteigen.


Peter

Autor: Ralf (Gast)
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Hallo,

wie sieht's denn mit einem Schaltnetzteil aus? Es gibt doch bestimmt 
Treiber-IC's für den Längsregler, die einen Notfalleingang besitzten, 
der über einen Shunt mit OPV aktiviert werden kann und somit zunächst 
ohne Eingriff des uC den Ausgang in einen sicheren Zustand schaltet und 
anschließend einen Interrupt beim uC auslöst. So wird es jedenfalls bei 
Umrichtern gemacht. Die Regelung könnte man mittels eines PI-Reglers 
realisieren, den man mit verschiedenen Parametersätzen betreibt, welche 
z.B. von der Spannung oder dem Strom abhängig sind. Über die serielle 
Schnittstelle wäre es auch möglich den Regler während des Betriebs 
einzustellen, wenn man die Parameter im RAM hat.

Gruß,

Ralf

Autor: Markus Burrer (Gast)
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Er hat doch gesagt, das er das mit einem µC lösen soll, oder?
@ Mathias: Alle Controller aus der AVR Familie haben den gleichen 
Befehlssatz. Vom 4433 würde ich aber abraten, da dir bei Verwendung 
eines Displays, eines schellen DA-Wandlers und vielleicht noch Taster 
und serieller Ausgabe schnell der Speicher und die Ports ausgehen. Ich 
würde Dir eher zu einem AT90S8535 oder einem Mega16 raten. Die haben 
mehr Speicher und mehr Ports.
Ich könnte mir vorstellen, das eine Verwendung von analog Comparator UND 
AD-Wandler schnell genug sein könnte, um Dein Vorhaben zu realisieren. 
Ein DA-Wandler gibt die Soll Spannung aus. Diese geht auf einen Pin des 
AComp, die geregelte Spannung geht auf den anderen Pin. Dadurch kann der 
µC schnell genug auf Schwankungen reagieren. Mit dem AD-Wandler 
ermittelst Du die absoluten Werte von Eingangsspannung, Ausgangsspannung 
und Strom. Man könnte auch extern noch einen weiteren Comparator (OpAmp) 
an Int0 anschließen und mit dem Strom genauso verfahren wie mit der 
Spannung. Sollstrom über DAW ausgeben und Sollwert und Istwert mit dem 
OpAmp vergleichen.

Gruß
Markus

Autor: Ralf (Gast)
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Hallo,

ich meine ja mit uC, nur die Reaktion auf Kurzschlüsse sollte denke ich 
außerhalb des Controllers gemacht werden und dann einen Interrupt 
erzeugen, damit der Controller was davon mitbekommt und dann auch 
reagieren kann. Ich denke nämlich auch, dass eine reine Controllerlösung 
über AD-Wandler usw. zu träge ist um schnell genug zu reagieren. Der 
Controller wäre dann nur für die Erfassung der Istwerte und für die 
Regelung zuständig.

Gruß,
Ralf

Autor: Markus Burrer (Gast)
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Wir können hier lange rumdiskutieren ob das problemlos funzt. Ich bin 
jedenfalls neugierig geworden und will es mal testen oder zumindest 
wissen, ob es geht.
Ob es jetzt Sinn macht, einen 10 Euro Controller plus weitere Hardware 
für etwas zu verwenden das auch mit einem 20 Cent Teil gelöst werden 
kann sei mal dahingestellt. Aber wenn es im Rahmen  einer Ausbildung 
(und so hab ich das verstanden) eine solche Aufgabe gibt, ist das sicher 
interessant und lehrreich.

Gruß
Markus

Autor: mikki merten (Gast)
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@Markus
Ich glaube es ist nicht die Frage der Realisierbarkeit, sondern eher die 
Frage eines klar definierten Pflichtenheftes. Als Ausbildungsprojekt 
dürfte das ganze auch Sinn machen, auch wenn es, wie du richtig bemerkt 
hast in der Praxis nicht unbedingt sinnvoll ist ein preiswertes 
Standard-Bauteil gegen ein Bauteilegrab zu ersetzen.
Dieses kann mit Sicherheit auch dazu dienen den Unterschied zwischen 
immer idealen Bauteilen aus Schulbüchern und der realen
Welt kennenzulernen.

Autor: Mathias (Gast)
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Sorry habe ganz vergessen zu sagen dass wir einen PID Regler 
programmieren müssen also mit Integrierendem und Differenzierendem 
Anteil.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Üblich ist es bei MC gesteuerten Netzteilen, daß der MC nur die 
Sollwertvorgabe und Überwachungsfunktionen (z.B. Kühlkörpertemperatur) 
hat.

Die Regelung machen dann 2 hochpräzise DA-Wandler (Spannungs-, 
Stromregelung) und einige OPVs.


Besonders bei Experimentiernetzteilen muß die Regelung schnell sein, um 
bei Lastabfall ein Hochlaufen zu verhindern.

Auch muß der Ausgangselko so klein wie möglich sein, um bei Kurzschluß 
durch die in ihm gespeicherte Energie möglichst wenig Zerstörungen 
anzurichten.
Anzustreben sind Werte < 10µF, was aber einen sehr schnellen Regelkreis 
erfordert, sonst schwingt das Ganze.


Der MC kann aber auch z.B. die langsame Vorregelung mittels 
Phasenanschnittssteuerung übernehmen.


Peter

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