Scaricatore a corrente costante

[attiliovolpe]

Vorrei realizzare uno scaricatore per batterie a corrente costante, dove la corrente di scarica sia regolabile da zero ad un massimo. Anni fa ne utilizzavo uno per le prove che faceva, lavorava fino a 200 V di batteria e corrente max 200A.

Io vorrei max 24V e corrente fino ad una decina di ampere; qualcuno ha idee o esiste in giro qualche schema?

[tesla88]

Puoi cercare fra i kit di Nuova Elettronica, avranno realizzato sicuramente qualcosa di simile.
Che range di corrente e  tensione hai in mente ? 

[carlovittorio]

• Quote

  Io vorrei max 24V e corrente fino ad una decina di ampere

  Quote

  Che range di corrente e  tensione hai in mente

   

   

[tesla88]

So leggere, ma un Range presuppone un campo di valori entro i quali sta la regolazione, ovvero un minimo e un massimo.

Es. la regolazione di  corrente da 0 a 10 A  è dura realizzarla con precisione salvo suddividere in più range, dipende che risoluzione si vuole avere.

Parliamo poi di corrente effettiva o stiamo parlando della capacità della batteria (Ah), perché uno scaricatore da 200A a 200V mi sa tanto di errore di interpretazione.
Idem, la tensione mi sta bene 24 V come massimo ma il minimo ? deve poter portare a 0 la batteria ? A me non torna molto. In genere non si porta a 0 una batteria, salvo che la si voglia gettare un discarica.

 

[gabri-z]

Hai guardato quello di Mirko , credo che la discussione si chiami "" carico fittizio "" , ma non posso scommettere .

[attiliovolpe]

Adesso cerco quello di mirko

 

Quote

Che range di corrente e  tensione hai in mente ?

 

 

Dunque la tensione potrebbe essere anche a step tra i valori standard, 6 - 12 - 24, se ci fosse anche il passo 2V sarebbe bello.

La corrente da 0  a 10 non può essere a step, perchè a seconda della capacità bisogna testare la batteria secondo la tabella fornita dal costruttore.

 

 

@gabri-z a chi mirko ti riferisci?

[attiliovolpe]

Quello che utilizzavo è mostrato nello schema a blocchi

 

 

 

Sarebbe bello implementare il controllo con Arduino, ma adesso sarebbe troppo.

[Livio Orsini]

Quote

Sarebbe bello implementare il controllo con Arduino, ma adesso sarebbe troppo.

 

Il PWM di arduino ha frequenze molto basse. Su 2 uscite si può arrivare a qualche kHz portando a 1 il fattore di divisione del prescaler, ma forse è ancora una freqeunza troppo bassa.

 

Comunque è sufficiente ricreare il cricuito di controllo di frenatura di un inverter. E' solo un interruttore a mosfet o IGBT che scarica il dc bus (batteria) su di un resistore di potenza. Negli inverter si inserisce questo resistore per mantenere il dc bus al di sotto di una determianta soglia di tensione, qui basterebbe misurare il valore di corrente e regoalre il duty cycle per mantenerlo (quasi) costante.

[attiliovolpe]

Pilotare un MOSFET con Arduino non è complicato, e potrei gestire il carico in questo modo; potrei usare delle resistenze recuperate da asciugacapelli, vista la potenza in gioco, supponendo 24V di batteria a 10A sono 240W, non poco!

Sensori di corrente e di tensione  opportunamente interfacciati ad Arduino, mancherebbe il firmware e li mi servirebbe un aiutino perchè sono molto ma molto arrugginito e vorrei evitare di "raccattare" righe di codice in giro per il web e metterle insieme.

@Livio Orsini il PWM di Arduino che frequenza massima potrebbe raggiungere? I 20KHz dello scaricatore "serio" penso siano lontani con Arduino ma sarebbero anche troppi, o sbaglio?

Ovvio che il tutto sarebbe poi opportunamente ventilato

[Livio Orsini]

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I 20KHz dello scaricatore "serio" penso siano lontani con Arduino ma sarebbero anche troppi, o sbaglio?

 

Non sono troppi.

Ora non ricordo ma credo che con Arduino, usando le uscite legate al TImer1 siamo attorno ai 6kHz.

[attiliovolpe]

Salve, supponendo che il carico sia una resistenza da 2,4 Ohm con la tensione iniziale di 24V, avrò corrente pari a 10A; per mantenere costante la corrente di scarica, bisogna diminuire la resistenza man mano che diminuisce la tensione.

Domanda: pilotando un mosfet in PWM, si può calcolare la resistenza al variare della frequenza di modulazione?

 

[gabri-z]

Secondo me non e' la frequenza che devi controllare , ma il duty-cycle .

[attiliovolpe]

Si, hai ragione ho scritto frequenza invece di duty cycle, vorrei capire se posso considerare per esempio il 25% del valore di resistenza al 25% di duty cycle.

 

[gabri-z]

No , se al 100 % di dutycycle hai 100 % la resistenza , ai 25 % dutycycle dovresti avere 400% la resistenza .

[Livio Orsini]

Se per corrente costante intendi mantenere costante la corrente termica o RMS, il rapporto duty cycle - corrente RMS non è lineare ma segue la funzione della corrente RMS.

 

[attiliovolpe]

Ok, ma se al diminuire della tensione devo diminuire la resistenza per aumentare la corrente fino al valore impostato per la scarica, è sufficiente variare il duty cycle fino al raggiungimento del set point di corrente?

 

Partendo per esempio  da duty cycle al 50%, la tensione scende ed per diminuire la resistenza aumento il duty cycle?

A questo punto come andrebbe dimensionata la resistenza massima che devo montare?

 

[Livio Orsini]

Se in serie al resitore, lato zero volt, metti un piccolo resitore di shunt con un condensatore in parallelo che integra la corrente, avrai una semplice misura diretta della corrente circolante e con questa misura puoi regolare il PWM per mantenere la corrente circolante al valore desisderato.

[attiliovolpe]

Valore sotto 1 Ohm, più o meno? Tipo uno 0,22? 

Condensatore più o meno che valore dovrei scegliere? 1uF? O qualcosa nell'ordine dei ceramici?

 

Quote

al 100 % di dutycycle hai 100 % la resistenza , ai 25 % dutycycle dovresti avere 400% la resistenza .

 

Questa non la ho capita, o meglio, capisco che aprendo e chiudendo un circuito con resistenza "allungo" la resistenza, ma a questo punto se per avere 10A a 24V serve carico da 2,4 Ohm, in questo modo avrei più o meno 10 Ohm di carico al 25% di duty cycle, come devo regolarmi? Devo scegliere una configurazione che mi dia 2,4 Ohm al duty cycle minimo per avere valori più bassi man mano che serve più corrente perchè la tensione scende, e il duty cycle dovrebbe via via portarsi al 100% per diminuire.

Ipotizzando una batteria da 6V che arrivi al limite della scarica a 5,1V, per arrivare a questo punto alla corrente costante di 10A occorre resistenza da 0,5 Ohm, centesimo più centesimo meno!

Poi  magari non scaricherò mai una batteria tale, ipotizzando accumulatori in C20 dovrei applicare 10A a batterie da 200A per testarle in 20 ore!

 

[attiliovolpe]

Resta inteso che semmai ultimassi il circuito, l'intenzione c'è, sarà caricato il progetto qui sul forum a disposizione di tutti!  

[dott.cicala]

Questo potrebbe essere uno schema di principio

RX va dimensionata per il valore minimo necessario a far scorrere la corrente richiesta alla minima tensione, cioè con duty cycle massimo.

Con valori di resistenza molto bassi, è necessario tenere in considerazione la RdsON del mosfef.

con RX = 0,47 ohm a 10A si avrà una cdt di 4,7v che potrà essere inviata ad un ingresso analogico di un micro, la cui uscita piloterà in pwm il circuito.

Il primo che mi viene in mente è il 12f1572 che ha appunto tre pwm hardware indipendenti con 10bit di risoluzione e lavora tranquilamente oltre i 40kHz

e un bel AD sempre da 10bit capace di risponedre in meno di 6us

[attiliovolpe]

@dott.cicala intanto grazie per lo spunto, ho pensato di utilizzare Arduino perchè in questo momento sto smanettando con quello; 

l'idea per essere vicini allo scaricatore che avevo da 200A è la seguente: circuito di potenza parto dal tuo, controllo con arduino, set up tramite pulsanti (impostazione corrente di scarica e tensione fine scarica), display per visualizzazione impostazioni e tensione durante la scarica.

Io vorrei utilizzare resistenze di potenza recuperate da asciugacapelli, forni o roba del genere, almeno per un prototipo, poi ti dirò mi piace utilizzare rottami dove e quando si può,  quindi RX (shunt) sarà in serie alla resistenza di potenza e la dovrò scegliere di taglia più piccola.

 

Piano piano arriverò, dopo il primo maggio sarò impegnato per lavoro, avrò poco tempo ma mi dedicherò a questo progetto. Ho bisogno di un minimo di strumento per testare batterie al piombo, di taglia non grossa.

Una volta collaudato ed accertato il funzionamento, le potenzialità ed i limiti del progetto, potrò pensare di acquistare dei resistori di potenza  fatti bene, anche perchè dovro inscatolarli in un box metallico a ventilazione forzata, quindi mi viene in mente anche che dovrò predisporre comunque una sonda di temperatura e monitorare quest'ultima.

Ad ogni modo ho dei sensori 0-20A che potrei utilizzare al posto dello shunt, potrebbe andare?

 

[attiliovolpe]

Buongiorno, sto pensando di optare per resistenze corazzate da 50W, quindi un parallelo di 5.

Per avere la resistenza di shunt i paralleli dovranno essere 2 in serie, 5x2,2 Ohm in serie ad un gruppo di 5x0,22 Ohm (shunt), in modo da avere la possibilità di dissipare gli ipotetici 250 W massimi; le resistenze a questo punto avranno i valori di 0,44 e 0,044 Ohm, 0,48 Ohm totali.

A questo punto con duty cycle al 20%, dovrei avere una resistenza 5 volte maggiore, necessaria nella fase iniziale di scarica con batteria 24V e corrente di 10A.

@dott.cicala Stefano, mi piacerebbe sapere  se fissando Rx a 0,044 Ohm (shunt) sono comunque a posto con il tuo circuito; se tutto funziona bene su Rx la cdt sarà 2,4V quando I=10A.

[Livio Orsini]

Potresti prevedere uno shunt formato da 2 o 3 resitori in serie con possibilità di cortocircuitarli in funzione della corrente che vai a misurare.

[attiliovolpe]

@Livio Orsini non scarto assolutamente il tuo consiglio, tieni però presente che ogni serie è fatta da paralleli di 5 resistori corazzati da 50W per dissipare l'eventuale potenza massima; prova di autonomia alla batteria dell'auto da 100Ah in C10 ed ecco i 120W, se poi non voglio stareli 10 ore con la batteria e la volessi scaricare in 5 ore avrei bisogno, per esempio, di circa 25 - 26A, secondo le tabelle fornite dai costruttori, sappiamo che la scarica della batteria non è lineare.

Per adesso a livello circuitale ci siamo capiti, devo mettere insieme il codice, farlo funzionare accendendo un led con il segnale pilota, e poi mettere a punto il circuito; per ora stavo guardando clock e prescaler, anzi ti faccio una domanda: se la resistenza è regolata dal duty cycle, cosa implica avere la modulazione a 6 KHz piuttosto che a 20KHz, siamo comunque in entrambi i casi abbastanza veloci, o sbaglio? Quale sarebbe la differenza sostanziale?

Per il mosfet pensavo ad IRF540N, cosa ne pensate?

[gabri-z]

 

Quote

 

Per il mosfet pensavo ad IRF540N, cosa ne pensate?

 

Più preciso , a quanti pensavi ? Se non per qualche piccolo test , io senza quattro , o qualcosa altro che non so suggerire , non mi fiderei ....Con 10 A o 20 A in un TO 220 che non ha un raffreddamento '' russo '' , non ti accorgi nemmeno quando puoi dire : '' erano '' dei MOS-FET ...