Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik µC Lab Power Supply


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von Denim S. (neosin)


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Hallo Leute!

Zu aller erst bin ich neu im µC Business und habe wenig Erfahrungen. 
Daher habe ich mir einen Arduino Nano und Leonardo Zugelegt, ein paar 
Buttons und LCD Displays und programmiere fleißig Kleinigkeiten um mal 
in die ganze Sache einzusteigen. Mein Projekt eines Labornetzteil ist 
mir dann in den Sinn gekommen, als ich meine ersten ADC / DAC bekommen 
habe.

ADC: ADS1115 16 bit 4 channel
DAC: MCP4725 12 bit 1 channel

Da ist meine erste Frage, der 16 bit ADC hat zwar 16 bit, aber nur 860 
S/s, ich kann nun also Funktionen schneller als 430 Hz gar nicht korrekt 
abtasten, also als Anzeige einer Spannung eines Funktionsgenerators kann 
ich diesen IC schon einmal nicht benutzen. Ferner erlaubt der ADS1115 
nur eine Auflösung von 15 Bit 0...32767 aufgrund des Vorzeichen Bits. 
Lahm und nur 15 statt 16 Bit nutzbar.
Der DAC ist zwar sehr schnell und angegeben mit 100 kSps bis hin zu 
3.4MSps, hat allerdings nur eine Auflösung von 12 bit. Wenn ich eine 
Spannung des Netzteils zwischen 0 - 30 V realisieren will und die 
Ausgabe des DAC mit 12 bit nur 4096 Stellen beschreibt, ist das für mich 
eine Toleranz von 7,3mV, die im schlechtesten Fall durch Regelprozess 
ein Flackern des ganzen mit 14 mV verursacht. 14 mV ist jetzt nicht 
grade toll - die
Ich habe also einen langsamen ADC mit hoher Auflösung und einen 
schnellen DAC mit niedriger Auflösung. Gibt es da einen gesunden 
Mittelweg? Ich hätte schon ganz gerne 16 bit  4 Kanal ADC und DAC's.

Die zweite Sache ist, ist es sinvoller
a)
 - Den µC mit dem ADC nur die Spannungen für die Ausgangsspannung 
überprüfen zu lassen und wie gehabt ein Linearnetzteil zu bauen um die 
schlechte Auflösung des DAC zu umgehen?
b)
 - Den µC zusätzlich per Wahlknopf zur Spannungsausgabe heranzuziehen? 
Dabei ist mit aber aufgefallen, dass das Aktualisieren des Displays 
seine Zeit braucht und ein Software PID Regler dann ganz schön aus dem 
Ruder gerät.
c)
 - den µC ohne Display mit den ADC's und DAC's verwenden und einen 
zweiten zur Anzeige heranzuziehen. Zwei Nano's kosten auch nicht die 
Welt.
d)
 -In das EEPROM vorgefertigte Werte zur Sinuserzeigung / Dreieck 
abzuspeichern, diese zu Invertieren und quasi zum analogen Setzen der 
maximalen Ausgangsspannung zu addieren. Wenn der µC dann nicht aktiv 
ist, kann wie gehabt die Spannung über ein Poti vorgegeben werden oder 
es wird mittels µC ein Funktionsgenerator aktiviert. Es bleibt aber dann 
das Problem der Anzeige.
e)
 - Kombination aus c) und d).

Zu alle dem Frage ich mich ganz besonders: Wieso ist gefühlt in jeder 
"gammel" Anlagen mit TOSLink o.Ä. ein 24bit 96kHz DAC und ich bekomme 
nicht mal einen 16 BIT DAC der verfügbar oder bezahlbar ist. Kann mich 
da vielleicht jemand in die richtige Richtung weisen?

Mach ich vielleicht etwas falsch damit die Arduino IDE zum Programmieren 
zu nutzen und habe deshalb Probleme mit der Zykluszeit eines Loops wenn 
ein Display mit aktiv bleibt?

Als Beispiel:
Der Code braucht 18-20 ms zur Ausführung
1
  adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
2
  Vset = adc0 * 0.1875;
3
  adc2 = ads.readADC_SingleEnded(2);
4
  VCC = adc2 * 0.1875;
5
  dacc = Vset / VCC * 4095;
6
  if (dacc > 4095) dacc = 4095;
7
  if (dacc < 0) dacc = 0;
8
  dac.setVoltage(dacc, false);
9
  adc1 = ads.readADC_SingleEnded(1);
10
  Vdac = adc1 * 0.1875;
Die Ausgabe, die alle 250 ms gestartet wird braucht 90-93ms:
1
if (t3 >= 250) {
2
    if (Vset > 1000) {
3
      lcd.setCursor(0, 0);
4
      lcd.print("Vset: "); lcd.print(Vset / 1000); lcd.print("V                  ");
5
    }
6
    else {
7
      lcd.setCursor(0, 0);
8
      lcd.print("Vset: "); lcd.print(Vset); lcd.print("mV                   ");
9
    }
10
    if (Vdac > 1000) {
11
      lcd.setCursor(0, 1);
12
      lcd.print("Vdac: "); lcd.print(Vdac / 1000); lcd.print("V                   ");
13
    }
14
    else {
15
      lcd.setCursor(0, 1);
16
      lcd.print("Vdac: "); lcd.print(Vdac); lcd.print("mV                   ");
17
    }
18
    t3 = 0;

Geht das nicht schneller? So sehe ich irgendwie schwarz für mein 
Projekt.

Man denke gar nicht daran ein Software Debouncer zu Programmieren um 
Spannungen Live zu setzen, wenn ich dafür schon 200ms angedachte habe.

Lg

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von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich glaube, du hast da einen Konzeptfehler.

Labornetzteile sollen meiner Meinung nach analog geregelt sein. Wer mag, 
kann den Soll-Wert digital vorgeben, aber dann bitte mit einem DAC.

von foobar (Gast)


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Werd dir doch erstmal darüber klar, was du überhaupt willst: nen 
Netzteil, nen Oszi oder nen Signalgenerator ...


PS: Dass deine Routinen so langsam sind, dürfte hauptsächlich daran 
liegen, dass du mit Fließkommazahlen arbeitest - auf ner Prozessor ohne 
FPU sind die lahm ...

von Denim S. (neosin)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich glaube, du hast da einen Konzeptfehler.
>
> Labornetzteile sollen meiner Meinung nach analog geregelt sein. Wer mag,
> kann den Soll-Wert digital vorgeben, aber dann bitte mit einem DAC.

Ich habe einen DAC, nur einen der leider keine 16 Bit sondern nur 12 
macht und ich dahingegen noch auf der Suche bin.

foobar schrieb:
> Werd dir doch erstmal darüber klar, was du überhaupt willst: nen
> Netzteil, nen Oszi oder nen Signalgenerator ...
>
> PS: Dass deine Routinen so langsam sind, dürfte hauptsächlich daran
> liegen, dass du mit Fließkommazahlen arbeitest - auf ner Prozessor ohne
> FPU sind die lahm ...

Ich dachte eigentlich, ich baue ein Labornetzteil, die 
Funktionsgenerator Sache war eine Idee für optionale Ausgänge oder um 
mal eine Rampe fahren zu können.

Ja das stimmt, aber irgendwann muss ich mal etwas umrechnen, auch wenn 
es nur zur Anzeige dient...

Kennt denn irgendwer einen bezahlbaren 16 bit DAC mit I2C oder SPI, den 
ich nicht als MSOP Package löten müsste?

von Barny (Gast)


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Denim S. schrieb:
> Stefanus F. schrieb:
>> Ich glaube, du hast da einen Konzeptfehler.
>>
>> Labornetzteile sollen meiner Meinung nach analog geregelt sein. Wer mag,
>> kann den Soll-Wert digital vorgeben, aber dann bitte mit einem DAC.

Dem kann ich nur zustimmen, mit einer digitalen Regelung bei einem 
Labornetzteil wirst du nicht glücklich.

> Ich habe einen DAC, nur einen der leider keine 16 Bit sondern nur 12
> macht und ich dahingegen noch auf der Suche bin.

Du könntest zwei 12 Bit DACs nehmen und deren Ausgänge addieren, wobei 
einer die groben Schritte einstellt, und der andere entsprechend 
abgeschwächt die Feineinstellung innerhalb der groben Schrittweite.

Mit deinem 16 Bit ADC kannst du die Ausgangsspannung deines Netzteils 
messen und anzeigen, und wenn notwendig noch zur Korrektur der 
Feineinstellung hernehmen.

von MaWin (Gast)


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Denim S. schrieb:
> sehe ich irgendwie schwarz für mein Projekt.

Wir auch.

Labornetzteilthreads kommen hier regelmässig und führen zur Belustigung 
wegen der Naivität der Fragenden.
Beitrag "Labornetzgerät - Fragen zum Schaltplan"

Ein Labornetzteil, an das man sich traut seine eventuell auch teurere 
Elektronik als einen rPi anzuschliessen, ist nicht so einfach zu bauen, 
ist der allgemeine Konsens.

Dieses hier kommt deinen Vorstellungen wohl am nächsten:
http://avrs-at-leipzig.de/dokuwiki/projekte/labornetzteil
Ich würde daran nicht mal eine LED anschliessen.

Eine Regelschleife über den Prozessor ist schon mal ausgeschlossen, man 
bräuchte einen DSP.
Man gibt höchstens per D/A Wandler den Sollwert vor und lässt einen 
OpAmp den Leistungstransistor regeln, in möglichst nur ein paar 
Mikrosekunden.

Diese hier ist etwas seriöser:
https://www.thoralt.de/wiki/index.php/DCG

Grundlagen:
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.1

Denim S. schrieb:
> Wieso ist gefühlt in jeder "gammel" Anlagen mit TOSLink o.Ä. ein 24bit
> 96kHz DAC und ich bekomme nicht mal einen 16 BIT DAC der verfügbar oder
> bezahlbar ist.

Weil für Audio nur die Auflösung wichtig ist, und absolute Genauigkeit 
und Drift egal sind. Für Messaufgaben will man absolut genaues was nicht 
driftet.

Du hast sowieso keine Chance, eine auf 15 bit genaue Leistungsspannung 
zu erzeugen, bei 30V also mit 1mV. Die allermeisten OpAmps (LM324, 
MC34072, TLE2142) haben schon grössere Messabweichungen, sprich 
Eingangsoffsetspannungen. Und meistens wird noch ein Spannungsteiler 
eingesetzt, da reichen dann keine 1% und keine 0.1% Widerstände sondern 
man müsste 0.01% haben, mit Vishay Y078510K0000T9L nur 25 EUR. Und weil 
man mit ihnen die 30V z.B. auf die 5V des DAC runtergeteilt hat, muss 
der OpAmp auf 150uV genau messen (LT1013A). Ebenso die 5V 
Referenzspannung auf 0.01%, das schaffte gerade mal eine
Cirrus Apex VRE3025J. Nein, die willst du nicht bezahlen.

12 bit Auflösung und 1% Präzision ist für ein Netzteil meist 
ausreichend.

Und deine Idee, dort einen Leistungs-Arbiträrgenerator draus zu machen: 
Ein Netzteil liefert normalerweise nur Strom, es nimmt am Ausgang keinen 
Strom auf, kann also keinen Strom aus kapazitiven Lasten abziehen um und 
Ausgangsspannung schnell zu senken. Man bräuchte eher eine 
Audioendstufe, die die Spannung mit 20kHz einstellen,  aber wiederum den 
Strom weder regeln noch begrenzen kann.

von Manfred (Gast)


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Denim S. schrieb:
> Kennt denn irgendwer einen bezahlbaren 16 bit DAC mit I2C

Mache Dir Gedanken über die Geschwindigkeit von I2C, dann hat sich die 
schnelle Regelung vermutlich schon erledigt.

Real in Funktion habe ich einen Akku-Kapazitätsmesser mit 
Konstantstromlast 10..1500mA, wo ich die Last über MCP4725 am A*-Nano 
regele. Da ist es mir egal, dass die Einschwingzeit mehrere Sekunden 
beträgt, weil im Ablauf nur sehr langsame Änderungen auszuregeln sind.

Für ein Labornetzgerät würde ich mich nicht trauen, das in Erwägung zu 
ziehen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Barny schrieb:
> Du könntest zwei 12 Bit DACs nehmen und deren Ausgänge addieren, wobei
> einer die groben Schritte einstellt, und der andere entsprechend
> abgeschwächt die Feineinstellung innerhalb der groben Schrittweite.
Wenn man das mal tatsächlich ausprobiert, dann merkt man, dass es sich 
theoretisch schön anhört, aber praktisch nicht funktioniert. Denn das 
LSB des "höherwertigen" DAC hat z.B. eine Ungenauigkeit von 1/2 LSB. Die 
Stufen, die er ausgibt,  sind also nicht immer gleich weit auseinander. 
Wenn der "niederwertigste" dann dazu was addiert, dann gibt es Löcher 
und doppelte Werte in der Kennlinie des aus 2 Stück 12 Bit DACs 
hergestellten 24 Bit DAC.

von Phil E. (aktiver_mitleser)


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Denim S. schrieb:
> Zu alle dem Frage ich mich ganz besonders: Wieso ist gefühlt in jeder
> "gammel" Anlagen mit TOSLink o.Ä. ein 24bit 96kHz DAC und ich bekomme
> nicht mal einen 16 BIT DAC der verfügbar oder bezahlbar ist. Kann mich
> da vielleicht jemand in die richtige Richtung weisen?

Was hält dich davon ab, so einen Audio-DAC zu kaufen? Du musst halt nur 
I2S sprechen und kontinuierlich Daten senden. Das kann der Nano zwar 
nicht, aber...

Denim S. schrieb:
> Kennt denn irgendwer einen bezahlbaren 16 bit DAC mit I2C oder SPI, den
> ich nicht als MSOP Package löten müsste?
Der TDA1543 ist ein billiger 16-bit Audio-DAC in DIP8 der m.W. keine 
Minimalfrequenz hat, aber mindestens 192kHz schafft (evtl. auch 300kHz). 
Da er einfach nur ein besseres Schieberegister als Daten-Input hat, 
musst du auch nicht I2S mit all seinen Timings sprechen sondern kannst 
ihn auch mit SPI oder per bitbanging ansteuern.

Dein Problem liegt aber nicht bei ADC und DAC, sondern bei der direkten 
digitalen Regelung:
-> Vergiss den 8-Bit 16MHz Atmega. Viel zu langsam!
-> Vergiss die 16MHz-PWM vom Atmega. Viel zu langsam!
-> Vergiss die Arduino-Bibliotheken. Viel zu langsam!

Normalerweise sind digital gesteuerte Netzteile in Wahrheit analog 
geregelte Netzteile, deren Referenzwert digital gesteuert wird.
Beispiel: die DPS5005 und Konsorten. Wenn du wissen willst, wie die 
funktionieren, schau dir https://github.com/kanflo/opendps an.
Um mal die Füße nass zu bekommen, geht auch so was (DAC am 
DCDC-Konverter, dann hat man schonmal dne Leistungsteil): 
https://www.fischl.de/dcdccontrol/

Zu den 16 Bit: Erfahrungsgemäß haben Leute die von 16 Bit reden entweder 
massivst viel Ahnung/Erfahrung im Schaltungsdesign und dadurch am Ende 
auch echte, rauschfreie 16 Bit in ihrer Schaltung. Oder sie haben eher 
dürftig Ahnung/Erfahrung im Schaltungsdesign und bekommen am Ende mit 
Glück 12 rasucharme Bits. Wir wollen dir nur helfen, nicht in Kategorie 
II zu fallen.

: Bearbeitet durch User
von SE (Gast)


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Es gibt da noch ein Projekt zum digital geregelten Power Supply:
http://tuxgraphics.org/electronics/200707/bench-power-supply-unit.shtml
Das wurde vor 9-10 Jahren auch kurz hier im Forum erwähnt.

Es gab dazu noch eine Modifikation, welche Schaltplan und Firmware 
betrifft. Ich habe aus dem Original und der Modifikation eine dritte 
Variante aufgebaut. Damit habe ich einige Jahre normal gearbeitet ohne 
was zu himmeln.
Die Performance auf Lastsprünge, Loaddumps, etc habe ich nicht gemacht.
Bei Interesse kann ich meine unterlagen mal rauskramen.

Vor paar Jahren bin ich aber auf das ELV DPS 5315 Dual Supply (als 
Bausatz) umgestiegen. Hat mehr Dampf, zwei voll galvanisch getrennte 
Kanäle, digital eingestellte analoge Regelung, kein Schaltnetzteil!, USB 
Interface, etc.

Wenn Interesse besteht kann ich bei beiden Netzteilen paar 
Anwendungsfälle nachstellen und Oszillogramme machen.

von Denim S. (neosin)


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Es tut mir leid, dass ich mich jetzt erst melde, heute am Abend zeige 
ich euch mal mit Schaltplan was ich genau vorhabe.

Jedenfalls werde ich die Spannung zwar digital vorgeben, dennoch den 
ganzen Regelprozess analog gestalten. In Sinne einer Konstantstromquelle 
mit Fehlerspannung und Fehlerstrom OP's.

Ich bin nur grade auf dem Sprung und melde mich gleich!

SE schrieb:
> Vor paar Jahren bin ich aber auf das ELV DPS 5315 Dual Supply (als
> Bausatz) umgestiegen. Hat mehr Dampf, zwei voll galvanisch getrennte
> Kanäle, digital eingestellte analoge Regelung, kein Schaltnetzteil!, USB
> Interface, etc.
>
> Wenn Interesse besteht kann ich bei beiden Netzteilen paar
> Anwendungsfälle nachstellen und Oszillogramme machen.

Gern!

von Uwe K. (ukhl)


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Vieleicht findet man hier ein paar tips:

https://www.eevblog.com/projects/usupply/

von Denim S. (neosin)


Angehängte Dateien:

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N'Abend,

habe euch mal meinen Schaltplan beigefügt.

T1: BC557
T2: parallele BD244 o.Ä.
T3: BD139
OP's: TL072

Jetzt bringt sich da aber noch eine andere Frage auf, ich habe den Shunt 
vor den T2 um bei hohen Strom Uce zu senken. Dann kam mir aber die Idee 
einfach ein DC/DC Konverter davor zu hängen und den ~2V höher 
einzustellen. Dann kann ich den Shunt in den Ausgang des T2 hängen und 
den fließenden Strom genauer messen/regeln.
Wie sieht es dabei aber mit einer Trafo Umschaltung aus um eine andere 
Anzapfung zu wählen, scheint mir eine bessere Idee als DC/DC.

Die nächste Idee die kam ist, die Rückkopplung für PID1 nicht statisch 
zu gestalten sondern mit umzuschalten, sodass bei der Spannung zwischen 
0 - 5 Volt die 12 Bit des DAC in 1,2mV Schritten zu erreichen sind, 0 - 
12V in 3mV Schritten und 0 - 20V in ~5mV Schritten. Das hört sich für 
mich vernünftiger an, vielleicht  einen sehr genauen Bereich bei 0 - 2,5 
V je nachdem wie ich den MCP4725 so programmieren kann.

Ich verfahre jetzt erst einmal so weiter, dass ich die Pläne der 
digitalen Regelung verwerfe, das klappt hinten und vorn nicht.
Wie gesagt, ich bin da Neuling und hatte deutlich höhere Erwartungen als 
ich von einem 400 kHz Bus gehört habe.

Wie dem auch sei, was haltet ihr von der Idee?

Sry, Bild ist auf einmal 2 mal da

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Wenn du die Operationsverstärker mit einer schwebenden 
Versorgungsspannung betreibst, die relativ zur Ausgangsspannung des 
Netzteils ist wird einiges einfacher. Man muss dabei nur einmal den 
Knoten im Kopf überwinden.
1
0V   o------------------+-----------------------------o Ausgang -
2
                        |
3
                        |           o A
4
                        |   1k      |    10k
5
                        +---[===]---+---[===]---+
6
                                                |
7
                                   Shunt 1Ω     |
8
+40V o-----------Längsregler---+---[=====]------+-----o Ausgang + (= GND der OP-Amps)
9
                               |                |
10
                               o B              |
11
                                                |
12
                                                |
13
+9V o------> positive Versorgung OP-Amps        |
14
 0V o-------------------------------------------+
15
-9V o------> negative Versorgung OP-Amps

So bekommst du die Signale in einen für die Operationsverstärker 
optimalen Arbeitsbereich.

An Punkt A misst du die Ausgangsspannung: 0 bis -3V (entspricht 0-30V 
Ausgangsspannung)
An Punkt B misst du die Stromstärke: 0 bis +3V (entspricht 0-3A 
Laststrom)

Da die OP-Amps mit +/-9V versorgt sind, können sie diese Signale sehr 
gut mit den Sollwerten vergleichen.

Die Ausgänge der OP-Amps kannst du wie gehabt mit Dioden zusammenführen 
um damit die Steuerspannung des Längsreglers herunter zu ziehen. Ich 
würde praktischerweise LEDs verwenden.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Denim S. schrieb:
> was haltet ihr von der Idee?

Dj brauchst am Ausgang einen Elko.

Simuliere deine Schaltung in LTSpice und bestimme die 
Übertragungsfunktion und die Reaktion auf Lastwechsel.
Vom Umschalten des DAC um 2 bit mehr zu bekommen halte ich nichts.
Mit TL072 hast du dir sowieso sehr ungenaue OpAmos ausgesucht, die zudem 
eine negative Zusatzversorgungsspannung brauchen. Wie verhält sich dann 
die Schaltung, wenn diese Zusatzversorgung noch nicht anliegt bzw. nach 
dem Abschalten länger anliegt als die Hauptversorgung ?
Versorgt aus Trafo heisst, man muss je nach Netzspannung (+/-10%) und 
Strombelastung (Leerlaufüberhöhung +10%) mit Eingangsspannung von 150% 
zurecht kommen (1...1.5).
Wie wenig Volt+Ampere soll das Ding denn können, 1 BD244 reicht nur etwa 
für 20W=20V/1A.

von Otto (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich glaube, du hast da einen Konzeptfehler.
>
> Labornetzteile sollen meiner Meinung nach analog geregelt sein. Wer mag,
> kann den Soll-Wert digital vorgeben, aber dann bitte mit einem DAC.

Genau so habe ich mein 40 Jahre altes, lineares Labornetzteil ( Elektor)
auch aufgepimpt.

Kleiner Atmega ext. AD Wandler, Shunt, LCD Anzeige und weil ich schon 
mal dabei war eine Umschaltung des Trafos bei ca . 12 Volt um die 
Verlustleistung zu minimieren....

von Franz (Gast)


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Aber sicher ist ein digital geregeltes Netzteil möglich, aber da braucht 
es andere Komponenten.
Z.B. bin grad an einer elektronischen Last die regelt locker in ein paar 
uS.
Aber alleine der SPI-ADC dazu kostet schon 10 Euro. Und 8 Bit AVR 
kannste komplett vergessen, das läuft auf einem Dual-Core ESP32 mit 
Software PI-Regler.
Netzteil ist noch eine Ecke komplexer, da ja dort zwei PI-Regler laufen 
müssen.

Gruss
Franz

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hier das Original:

Beitrag "ELV Netzteil aufbohren"

MfG

von SE (Gast)


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Denim S. schrieb:
> SE schrieb:
>> Vor paar Jahren bin ich aber auf das ELV DPS 5315 Dual Supply (als
>> Bausatz) umgestiegen. Hat mehr Dampf, zwei voll galvanisch getrennte
>> Kanäle, digital eingestellte analoge Regelung, kein Schaltnetzteil!, USB
>> Interface, etc.
>>
>> Wenn Interesse besteht kann ich bei beiden Netzteilen paar
>> Anwendungsfälle nachstellen und Oszillogramme machen.
>
> Gern!

Ich hoffe, das ich es am Wochenende schaffe ;-)

von Denim S. (neosin)


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Hi Leute,

ein wenig Zeit ist vergangen, bin leider sehr viel unterwegs im Moment..

Stefanus F. schrieb:
> Wenn du die Operationsverstärker mit einer schwebenden
> Versorgungsspannung betreibst, die relativ zur Ausgangsspannung des
> Netzteils ist wird einiges einfacher. Man muss dabei nur einmal den
> Knoten im Kopf überwinden.

Also, dass mit der schwebenden Betriebsspannung ist eine super Idee!! 
Vielen Dank dafür, dann entwerfe ich ein Teil noch einmal neu!

Eine andere Frage die ich habe ist folgende, bei der Auslegung des PID 
kam mir so die Frage in den Kopf,ob das überhaupt der richtige Weg ist. 
Die Strecke die an dem Netzteil ist, ist doch variabel je nach Last oder 
etwa nicht? Es ist doch so dass ich doch von vorn herein gar nicht genau 
sagen kann was das Netzteil irgendwann mal betreiben soll. Das einzige 
was ich machen kann ist die Strecke zu bestimmen der Längsregler und 
Treiber.

Jedenfalls, habe ich eine Auslegung der PID Anteile gemacht und die 
Komponenten belaufen sich auf: R1: 12k, R2: 4k, P=0.33; C2 = 22p, C1 = 
120p. Auch wenn die Simulation keine Regelabweichung zeigt, habe ich 
nach Lastsprung von 0 auf 1,5A eine Abweichung von 0,8V zum Soll.
Habe dann noch einmal eine andere Auslegung Probiert und den OP in 
Unitygain betrieben, kein D Anteil, C2 mit 50n für den I Anteil, das 
selbe Spiel, brachte weder Verschlechterung noch Verbesserung.

Ich messe dabei direkt an den Klemmen die Spannung. Erst dachte ich, der 
Spannungsteiler sei am Ausgang falsch dimensioniert und zu hochohmig, 
scheint aber nicht das Problem gewesen zu sein. Dann dachte ich die 
Konstantstromquelle liefert einen zu kleinen Strom, tut sie aber auch 
nicht..

Der Teil mit dem Arduino die Spannung zu setzen ist jetzt gar nicht mal 
der schwere Teil. Eine vernünftige Ausgangsspannung zu erreichen ist 
jetzt erstmal mein Fokus..

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Denim S. schrieb:
> Die Strecke die an dem Netzteil ist, ist doch variabel je nach Last oder
> etwa nicht?

Deswegen schüttelt sich niemand sein Labornetzteil mal eben schnell aus 
dem Ärmel. Selbst einige handelsübliche Geräte kommen bei 
aussergewöhnlichen Lasten (z.B. PWM gesteuerte LED Lampen) ins 
Straucheln.

von Denim S. (neosin)


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Stefanus F. schrieb:
> Denim S. schrieb:
>> Die Strecke die an dem Netzteil ist, ist doch variabel je nach Last oder
>> etwa nicht?
>
> Deswegen schüttelt sich niemand sein Labornetzteil mal eben schnell aus
> dem Ärmel. Selbst einige handelsübliche Geräte kommen bei
> aussergewöhnlichen Lasten (z.B. PWM gesteuerte LED Lampen) ins
> Straucheln.

Mich hat das schon immer Interessiert, damals in der Steuern und Regeln 
Vorlesung war das auch immer nur: ja wir bestimmen jetzt diese Strecke 
machen eine Auslegung und schauen uns dann das Ergebnis an. Später dann 
mit Tabellen je nach Auslegungsart (Butterworth etc.), die manchmal 
bessere Ergebnisse lieferten als die Berechnungsformeln.
Jedenfalls lade ich gleich mal ein paar Diagramme von der Strecke in 
unity gain und nach der Auslegung.

Wie gesagt Freunde, ich bin da kein Profi, bitte vergesst das nicht :)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Denim S. schrieb:
> Wie gesagt Freunde, ich bin da kein Profi, bitte vergesst das nicht :)

Ich auch nicht. Sei nicht enttäuscht, wenn die Mathematik weit von der 
Realität abweicht. In analogen Schaltungen kommt das öfters vor - auch 
beim Lautsprecherbau, falls du dieses Abenteuer mal wagst.

von Denim S. (neosin)


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Stefanus F. schrieb:
> Denim S. schrieb:
>> Wie gesagt Freunde, ich bin da kein Profi, bitte vergesst das nicht :)
>
> Ich auch nicht. Sei nicht enttäuscht, wenn die Mathematik weit von der
> Realität abweicht. In analogen Schaltungen kommt das öfters vor - auch
> beim Lautsprecherbau, falls du dieses Abenteuer mal wagst.

Habe ich gewagt, habe eine Projektarbeit bei Audio Physic gemacht, und 
nach der Auslegung einer Weiche mit den angenommenen mechanischen 
Parametern im Gehäuse und der Impedanzkurve der Chassis kam dann nur 
Schrott raus. Am Ende habe ich "wissenschaftlich rumprobiert" bis die 
Weiche das tat was ich wollte..

Jetzt verstehe ich aber zumindest, wieso auf Internetseiten oder in 
Videos über etwaige Projekt nie genau die Auslegung der Regler und 
Regelparameter besprochen wird. Ich habe das Gefühl ich kann so viel 
Rechnen wie ich will, so wie ich es gerne hätte wird es eh nicht.

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von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Denim S. schrieb:
> Jetzt verstehe ich aber zumindest, wieso auf Internetseiten oder in
> Videos über etwaige Projekt nie genau die Auslegung der Regler und
> Regelparameter besprochen wird. Ich habe das Gefühl ich kann so viel
> Rechnen wie ich will, so wie ich es gerne hätte wird es eh nicht.

Das gute Ergebnis basiert oft auf einer gehörigen Portion trial&error, 
nur will das kaum jemand öffentlich heraus plaudern.

Wenn du hier im Forum schreibst "ich habe dann mal ein paar 10nF 
Kondensatoren gestreut und jetzt läuft alles stabil", wirst du auf dem 
virtuellen Pranger geteert und gefedert.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich hatte mal ein analoges Radio, wo ein Transistor falsch herum 
eingelötet war. Im Schaltplan und Platinenaufdruck war er jedoch richtig 
eingezeichnet.

Weil ich ein Monk bin, fühlte ich mich dazu erkoren, ihm um zu drehen. 
Und zack - lief das Radio nicht mehr. Dann fand ich einen Transistor mit 
geringerem Verstärkungsfaktor in meiner Wühlkiste, damit ging es dann 
wieder.

von Peter H. (peterhofbauer)


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Hallo,
in meinen 4Q-Labornetzgerät habe ich einfach zwei 8bit-ADC auf der 
analogen Seite in Reihe geschaltet um eine Auflösung von 16bnit zu 
erreichen. Theoretisch müsste das ungenau sein, ist es aber in der 
Praxis nicht. Die Auflösung ist sauber 16bit und Übergänge sind nicht 
nachweisbar. Jedenfalls nicht zu merken.
Die Regelung erfolgt nur analog, angezeigt wird über die ADCs des 
ATMEGA. Wegen des grossen Anzeigeumfangs habe ich die Messspannung in 
Bereiche unterteilt. Der Prozessor sucht sich den passnden Wert heraus 
damit auch kleine Werte ausrechend genau angezeigt werden.
Die Konstruktion ist auf meiner Homepage detailiert zu sehen.
Gruß Peter
http://www.hcp-hofbauer.de/index4q.htm

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Peter H. schrieb:
> in meinen 4Q-Labornetzgerät habe ich einfach zwei 8bit-ADC auf der
> analogen Seite in Reihe geschaltet um eine Auflösung von 16bnit zu
> erreichen. Theoretisch müsste das ungenau sein, ist es aber in der
> Praxis nicht. Die Auflösung ist sauber 16bit und Übergänge sind nicht
> nachweisbar. Jedenfalls nicht zu merken.

Eine phantastische Geschichte, kaum zu glauben.

von Denim S. (neosin)


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Hi,

bin dazu gekommen mal ein paar Strecken aufzunehmen. Der PI(D) Regler 
ist folgend bestückt worden:

R1: 34k, R2: 68k, Ci: 680nF, kein D Anteil
sowie
R1: 34k, R2: 68k, Ci: 22p, Cd: 120p

und es genau gar nichts geändert. Nichteinmal die Sprungantwort nach dem 
einsetzen der Bauteile..

Naja, räume jetzt mal auf und melde mich wieder wenn ich da ein neues 
Ergebnis habe.

Regelabweichung sind je nach Last immer noch zu hoch vorhanden..

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