4-20 mA styrd dimmer??

4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 03 maj 2010 13:59

Hej.

Jag håller på att bygga en låda med bra temp-reglering. Jag har en bra regulator, men den ger ut 4-20 mA...
Drömmen vore att få dit en pryttel som kan styra en 230V resistiv last om max 250 W från 0-100% med dessa 4-20 mA.

Som klåpare så tänker jag på en ljusdimmer som byggs om på något sätt.
När det gäller PN-övergångar i kiselmaterial så stannar lixom kunskapen vid en diod... Eller jag fattar nästan hur en zenerdiod funkar också! :lol:

Nån som öht har tid att bry sin hjärna om en sån "dimmer"? *flirt_flirt* :D

Om nån bygger en sån så köper jag den! Om den inte kostar massor, förstås.... :P
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav Emil 04 maj 2010 17:03

Lite hjälp på traven......kanske :?:

Din 4-20mA slinga motsvaras i schemat av strömkällan "i1".
Lysdioden "LED1" kommer att lysa mellan 0-100% med 4-20mA ( om du finjusterar motstånden R5-R8 )

Min tanke var att ersätta "potten" i dimmern med ett ljusberoende motstånd (LDR) + ett fast motstånd,
så får du isolering från elnätet samtidigt.
Signalen är bara ljus mellan lysdioden LED1 i schemat och LDR i dimmern.

Du och alla andra på forumet får fundera på hur kretsen fungerar :)
Bilagor
4_20mA till PWM.pdf
Schema V1.0
(49.41 KB) Nerladdad 288 gånger
Emil
 
Inlägg: 222
Blev medlem: 08 mar 2010 09:01

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 04 maj 2010 21:43

Fy på dej! :lol:

Hur kan du tro att jag, som ser PN-övergångar som övernaturliga, ska fatta nått? :P

Okej, här kommer min syn på schemat:
Via V1 skickar man in 8VDC till Q1 (PNP-transistor?) som sedan går bort till U2A (som kanske är någon sorts jämförare?), men med lägre spänning.

Av någon obegriplig anledning så matas basen på Q1 med ca 6,6VDC via dioderna D1, D2.

För att göra det mera hi-tec så sitter det en U1 (säkert en jättevanlig räknare eller nått) som mätar en mycket låg spänning som borde följa strömmen genom Q1. Vad U1 gör för nytta har jag inte en blek aning om.... :?

Min kära 4-20 mA belastas med 162 ohm i R5, så att spänningsfallet över R5 blir 648-3240 mV... Ingen bra förklaring på varför... Jo, vänta! Man måste ju sluta strömslingan! Man ger slingan en potential mot jord, så att utspänningen till U2A kommer att variera mellan 648-3240 mV!!

Där stannar min kunskap (om jag ens fattat rätt), så jag förstår inte hur LED1 kan lysa mellan 0-100%...

Vad får jag för betyg i analog elektronik? :P
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav Jonas L 04 maj 2010 22:11

Skulle gissa på underkänt, så jag gör ett försök istället:

D1+D2 ger en konstant spänning (biaserade av R3). Q1 är kopplad som strömgenerator på drygt en halv mA. Konstant ström ger en linjär spänningsökning över C1. Timerkretsen 555 reagerar vid en viss spänning och mer eller mindre kortsluter C1, vilket plockar ner dess spänning till 0. Därefter påbörjas ökningen igen. Vi har alltså en sågtandsvåg in på U2.3. Komparatorn U2A används enligt "skolboksexemplet" för PWM. R6-R8 sätter rätt nivåer (hoppas jag, har inte räknat igenom dem).

Dessvärre brukar ju ofta mottagaren av en strömslinga vara ansvarig för att leverera spänning till strömloopen, och det går inte här (utan lite mer plock).

Sen kan man ju fråga sig hur det ska bli en triac-baserad styrning av detta? Man kan ju förstås likrikta och PWM:a som om det vore en DC-matning. Då kan man även lösa optokoppling så att man inte har ihjäl sig själv i processen. Men det hade ju kännts trevligare med en klassisk triac till detta.
Jonas L
 
Inlägg: 300
Blev medlem: 16 okt 2009 18:10

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 04 maj 2010 22:52

Jonas L skrev:Skulle gissa på underkänt
:lol:

Jonas L skrev:D1+D2 ger en konstant spänning (biaserade av R3).
Hurdå? Behövs inte en zener för att få konstant spänning? :? Du menar en konstant spänning in på basen på Q1?! Om man ökar spänningen på V1 så följer väl spänningen med på basen?? :shock:

Jonas L skrev:Komparatorn U2A används enligt "skolboksexemplet" för PWM.
Du menar alltså att man pulsar spänning till LED1, och med pulslängden styr man hur mycket den ska lysa? Cooolt! 8)
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 05 maj 2010 09:02

Jag kom på att jag har tre nya saker liggande, men jag vet inte vad det är... Hittade nått kryptiskt på nätet:
Specifications
Notes Half Bridge IGBT Power Module, Isolated Case, Transistors
General Specifications
Transistor Type / Technology IGBT
Packaging Characteristics
Package Type Module-s/q




Foto 0218.jpg
Toshiba MG150N2YS1
Foto 0218.jpg (59.15 KB) Visad 6212 gånger
Foto 0219.jpg
Anslutningarna märkta: C2E1, E2, C1
Foto 0219.jpg (46.7 KB) Visad 6202 gånger
Foto 0221.jpg
Stiften märkta: B1, E1, E2, B2
Foto 0221.jpg (46.44 KB) Visad 6307 gånger


Dom verkar tåla en del ström, men är det något att ha för detta projekt? Om inte, vad har man såna till? :?
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 05 maj 2010 13:09

Hittade nått mera som nån kanske begriper:

Från nån liknande grunka:
IPM module FP40R12KT3G
Features
1.Complete output power circuit
2.Gate drive circuit
3.Protection logic
short circuit
over-current
Over temperature
Under voltage
Typical applications
1.High power switching application
2.DC-AC power inverter applications
3.Motor control application



Här är en rätt lika grej... Klicka upp bilden, det står lite data om den!
Skärmbild-21.png
Skärmbild-21.png (253.33 KB) Visad 6135 gånger


Frågan kvarstår: går den att styra 150-300 W med, och isåfall pussla ihop det med mina 4-20 mA?
Eller ska man jobba vidare på Emils lösning med LED och LDR?

Jag tror jag slaktar en dimmer och kollar hur dom ser ut inuti. :D
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav Emil 05 maj 2010 17:03

De där modulerna ska du spara till annat ! :shock:
De tål visst 150A :!: Perfekt till högeffektsspänningsomvandlare m.m.

Ska du styra ett värmeelement på 250W så räcker det med en liten billig tyristor/triac
i TO-220 kapsel, kostar 10-20kr typ.

Skissade lite till på en "dimmer" som passar för värmeelement, EJ till några asynkronmotorer !!!

DC-Dimmer.pdf
(60.2 KB) Nerladdad 263 gånger


R6 i schemat är belastningen. R2 styr "dimmningen" som får max vara på 100kohm, större värde
ger okänt resultat. Varför? Det får ALLA på forumet grubbla lite på innan jag avslöjar något mer :D

Tanken var att ersätta just R2 med ett fotomotstånd (LDR) + ev något parallellkopplat motstånd.
LDR är långsamma så PWM-signalen ska nog inte göra någon skada.

LDR.jpg
Bild på ett LDR
LDR.jpg (39.93 KB) Visad 6130 gånger


Ett problem kvarstår, hur gör vi överföringen mellan LED och LDR linjär ? :?
Eller tar din temperaturregulator hand om det?

Tyristorn kan ersättas med flera olika typer.

Kretsen är något att börja med i alla fall.
Emil
 
Inlägg: 222
Blev medlem: 08 mar 2010 09:01

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav Jonas L 05 maj 2010 20:26

Den där modulen kan ju styra uppåt 100 kW :shock:
Den ska inte styra en liten värmare, den kan du t.ex. bygga en rejäl DC-DC för att omvandla vindkraftsel från 400-600 VDC till lågspänning. En ny motsvarighet kostar nog en bit över tusenlappen. En sak du ska tänka på är att gate-ingången på en IGBT är känslig för elektrostatiska urladdningar, så peta inte på den utan stoppa den i en ESD-påse. Som med alla gamla komponenter bör du försöka prova om den fortfarande fungerar samt söka upp och ladda ner dess datablad medan det fortfarande är tillgängligt.

För att svara på den första frågan så menar jag konstant spänning över D1 och D2. Nu har Emil varit lite elak, genom att rita denna konstruktionen med en PNP-transistor. Övning: Prova att rita om strömgeneratorkopplingen med en NPN-transistor och försök fundera ut hur den fungerar (den kommer då att dra ström (sink) istället för att leverera ström (source)).

Och slutligen ska vi vidare till den nya konstruktionen som har skett:
Att försöka överföra en analog signal över en isolationsbarriär är aldrig kul. Alltså ser jag två huvudspår: Antingen använder man en färdig krets för att överföra 4-20 mA signalen direkt, och därefter struntar man helt i pwm-steget och går direkt till en delay för att trigga triacen. Alternativt så använder man den PWM-krets som har postats tidigare, men ersätter lysdioden med en optokopplare. Optokopplaren låter man driva ett push-pull drivsteg och ett RC-filter, så får man en spänning som är linjär mot duty cyceln. Båda dessa alternativ ger en komplicerad krets som inte kommer gå att få ihop utan ett oscilloskop och viss vana.

En budgetvariant på det hela är att styra den positiva och den negativa halvperioden till värmaren separat med två reläer och två dioder. På så vis får du en tvåstegs temperaturreglering som är okomplicerad och möjlig att felsöka med en multimeter.
Jonas L
 
Inlägg: 300
Blev medlem: 16 okt 2009 18:10

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 05 maj 2010 23:11

Angående modulerna:
Jag bad en kompis ta reda på elskrot från företaget där han jobbar. Det blev reläer, material för skåpmontage, brytare, störfilter, eldelar till större industrimotorer, m.m. I en låda låg dessa moduler. Om jag får gissa så sitter det nog sådana i laddaggregaten till JAS 39 Gripen.... :mrgreen:

Nu har jag läst inläggen både från Emil och Jonas L.
Inledningsvis så vill jag bara påminna om att jag är fantastiskt dålig på elektronik, men fascineras av möjligheterna!

När jag tittar på ritningen så verkar det funka såhär:
LDR:en styr U3A, men kompenseras (finjusteras) genom att jämföra med likspänningen till elementet (via U1A).
Det verkar ju bra, men jag fattar inte varför det är en återkoppling.. Kan den börja svänga, eller?

Emil skrev:Ett problem kvarstår, hur gör vi överföringen mellan LED och LDR linjär ? :?
Eller tar din temperaturregulator hand om det?
Jag tror inte den går att mickla med linjäriteten, det står "Linear (4 to 20 mA)/Relay" om den modul som sitter i. (OUT1 är 4-20 mA och OUT2 är ett relä)
Här finns mer info om regulatorn.

En fundering:
Till min temperaturregulator finns en utgångsmodul i Elfa som heter E53-Q4R4 (Pulse (NPN)/Relay) för 493.00 + moms och frakt (det är den billigaste).
Skärmbild-22.png
Skärmbild-22.png (15.18 KB) Visad 6031 gånger

Skulle en sån hjälpa till vid byggandet av en dimmer?? :?

Jonas L skrev:En budgetvariant på det hela är att styra den positiva och den negativa halvperioden till värmaren separat med två reläer och två dioder. På så vis får du en tvåstegs temperaturreglering som är okomplicerad och möjlig att felsöka med en multimeter.
Det jag börjat bygga är att sätta in tre glödlampor: 25, 60 och 100 Watt som jag kan slå till eller från med brytare. Då kan man anpassa effekten till behovet (jag har aldrig i mitt liv försökt kläcka kycklingar förut). Kanske man kan ha en "botteneffekt" som ständigt är inkopplad och sen styra en mindre "toppeffekt" via reläutgången på regulatorn för finregleringen?! ....men det är inte lika roligt!! :lol:
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav Emil 06 maj 2010 07:53

Kort förklaring av bygget:

Dioderna D2-D5 är en helvågslikriktare, observera att det inte finns någon filterkondensator.
R7-R8-Zenerdioden D6 och schmitttriggern ger en puls vid "nollgenomgången" (vi jobbar med helvågslikriktad likspänning nu)

R1, C1 och U1A ger en puls ut med en tid på 0,001sek (1ms), Bestäms av just R1 och C1.
Multiplicera värdet på R1*C1 = (räkna själv :!: .)

R2, C2 och U3A ger i sin tur ut en puls med varierbar pulsbredd ( max 10ms! ) som varieras med R2, pulsen bestämmer
när tyristorn ska triggas i förhållande till nätspänningens nollgenomgång.

Slutresultatet är fasvinkelstyrning = en klassisk "dimmer" fast den här jobbar med likspänning i stället.
Kommer BARA att fungera med rent resistiva laster.
Elmotorer med kolborstar (universalmotor) typ borrmaskin, vinkelslip är ok.

Kurvformer.pdf
Spänningen över belastningen vid olika värden på R2
(223.34 KB) Nerladdad 237 gånger


Ska du styra ett värmeelement så borde det räcka med "till-från" reglering från regulatorn.
Det finns ju en "svänghjuleffekt" vid uppvärmning, stängs värmeelementet av så faller inte temperaturen
på tiden noll. Som ljusdimmer så skulle lampan blinka med noll och max styrka, men vid uppvärmning så går det bra.

Du skulle få tag på ett halvledarrelä för nätspänning till din tempregulator, de har inga rörliga delar.
Gräv lite mer i skrotlådan om du hittar ett sånt.
Emil
 
Inlägg: 222
Blev medlem: 08 mar 2010 09:01

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav PowerMizer 06 maj 2010 13:07

Vad jag blir imponerad! :P (okej, det är lätt att impa på mej med elektronik...)

Emil skrev:Dioderna D2-D5 är en helvågslikriktare, observera att det inte finns någon filterkondensator.
R7-R8-Zenerdioden D6 och schmitttriggern ger en puls vid "nollgenomgången" (vi jobbar med helvågslikriktad likspänning nu)
Likriktningen hänger jag lätt med på, men hur en schmitttrigger funkar har jag ingen aning om. Sen har jag insett att R7 är så högohmigt att spänningen vid punkt 27 bör vara låg. Min gissning är att punkt 27 pendlar mellan 0-5,1 Volt, där 0 är vid nollgenomgången. Det borde betyda att schmitttriggern ger en mycket kort puls just när spänningen stiger från 0 (början på vågen)?!
Jag bara spekulerar fritt, och du behöver inte ta dej tid att rätta mej om du inte vill... :oops:
Emil skrev:R1, C1 och U1A ger en puls ut med en tid på 0,001sek (1ms), Bestäms av just R1 och C1.
Multiplicera värdet på R1*C1 = (räkna själv :!: .)
Hmmmm... Räknar man kapacitansen i F eller mF eller uF för att få sek? Det blir inte riktigt bra för mej här.. :oops:
Emil skrev:R2, C2 och U3A ger i sin tur ut en puls med varierbar pulsbredd ( max 10ms! ) som varieras med R2, pulsen bestämmer
när tyristorn ska triggas i förhållande till nätspänningens nollgenomgång.
Det är NU det börjar att bli coolt! 8) Jag har tittat på "Kurvformer.pdf" och gillar verkligen vad jag ser!
Jag fattar inte hur man får PWM-funktionen, men antar att pulsen från U1A ger "klart-för-start" vid 0-genomgången till U3A och att RC-kretsen "tänder" U3A efter en variabel tid.

En sak är säkert: Det är såååå läckert med elektronik!
Emil skrev:Ska du styra ett värmeelement så borde det räcka med "till-från" reglering från regulatorn.
Det finns ju en "svänghjuleffekt" vid uppvärmning, stängs värmeelementet av så faller inte temperaturen
på tiden noll. Som ljusdimmer så skulle lampan blinka med noll och max styrka, men vid uppvärmning så går det bra.
Jag ska bygga in lamporna bakom diverse småplåtar för att styra luftströmmen i lådan, och även dessa kanaler blir en liten accumulator av värme. Det jag funderar på är om jag ska sätta PT100-givaren helt öppet eller i kapsling för att få bästa regleringen, men det får jag prova ut sen. Med dimmerfunktionen kommer jag att kunna programmera PID-regleringen så att det BLIR bra nästan än hur jag monterar givaren. 8)
Emil skrev:Du skulle få tag på ett halvledarrelä för nätspänning till din tempregulator, de har inga rörliga delar.
Gräv lite mer i skrotlådan om du hittar ett sånt.
Det _kan_ sitta nått i nått gammalt styrskåp, men annars får jag "ringa en livlina"! :lol:

En fråga: Det är väl bara att slakta en vanlig belysningsdimmer och löda fast ett LDR i stället för potten om man vill testa, eller? Med lite resistorer borde man kunna hitta rätt "skala" tycker jag.. :?:
/PowerMizer
P!
Användarvisningsbild
PowerMizer
 
Inlägg: 3800
Blev medlem: 28 mar 2007 15:04

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav Emil 06 maj 2010 19:39

Schmittrigger är en "pulsrensare", om du tittar noga så ser du (nästan) en #-symbol i den.
Det visar att den har hysteres, till-frånslag vid skilda nivåer. Tar bort brus & störningar på så vis.
Det stämmer det du tänkte om 0-5,1V, schmitttriggern tål inte 320V på ingången, därför måste
spänningen minskas ner till hanterbar nivå.

R1 och C1 är i ohm och farad, R1=100000 ohm och C1= 0,00000001 Farad, vad får om du tar R1 * C1 = ? (Räkneövning) :mrgreen:
C3-R3 är en deriverande länk (högpassfilter) som ger en kort puls till "gate" på tyristorn via Q1.

Det är NU det börjar att bli coolt! 8) Jag har tittat på "Kurvformer.pdf" och gillar verkligen vad jag ser!
Jag fattar inte hur man får PWM-funktionen, men antar att pulsen från U1A ger "klart-för-start" vid 0-genomgången till U3A och att RC-kretsen "tänder" U3A efter en variabel tid.


Stämmer också, den variabla tiden ( fasförskjutningen från "nollgenomgångspulsen" ) styrs av R2 (och C2)
Lite mer info om IC:n på: http://www.fairchildsemi.com/ds/CD/CD4538BC.pdf
Det finns två stycken i samma kapsel, så numrera om pinnarna på U3A i schemat.
(Hade lite strul vid simuleringen av kretsen, därav förvirringen i schemat :) )
Titta på första sidan i databladet under "Features" 4:e punkten, vad står det där :?:

Din fråga om ljusdimmer:
Jo du får titta/mäta upp värdet på potten så att du hamnar någorlunda inom samma resistansområde om du provar
med ett LDR och ett fast motstånd.
Driver du en lampa med dimmern och LDR så kanske det blir lite återkoppling då LDR ser lampans ljus......... :wink:

:!: :!: Peta inte för mycket i dimmern när du har nätspänningen inkopplad :!: :!:
Emil
 
Inlägg: 222
Blev medlem: 08 mar 2010 09:01

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav m_robban 06 maj 2010 20:33

Jag har ingen erfarenhet av LDR-komponenter men om man nu kan ersätta trimpoten i en vanlig vägg-dimmer, kan man inte då bara mata en högintensiv diod direkt med 4-20 mA och låta den lysa på LDR:en ? De finns flera dioder som lyser på bra vid 20mA, dock slockar dom inte helt vid 4mA, men det kanske går att kalibrera med lämplig LDR.

Vad är haken? Kanske din givare inte vill höja spänningen så mycket som 3 volt för att upprätthålla sina mA. Eller blir det kanske inverterat, så att för varmt ger full effekt och tvärt om.
Användarvisningsbild
m_robban
 
Inlägg: 217
Blev medlem: 27 jan 2009 20:32
Ort: Lund

Re: 4-20 mA styrd dimmer??

Inläggav cman 06 maj 2010 22:20

kan nog konstatera att den sammanlagda kompetensen här är ganska grym, ungefär som när någon börjar prata genetisk forskning på teknisk nivå.. sitter och dreglar av förundring, men fattar nada. haha! :)

Ta det som en komplimang ! ;)
Min blog: http://energy.compress.to
Favoritcitat: "det skall vara gött å leva, annars kan det kvetta"
cman
 
Inlägg: 305
Blev medlem: 12 okt 2009 15:39

Nästa

Återgå till El, elektronik, generatorer/motorer, regulatorer, vattenvärmning, m.m.

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 1 gäst

cron