Instelbare AC voeding, 50 W

Om het (sluip)verbruik te meten van net adapters en LED lampen wil ik een geïsoleerde instelbare 230V AC spanning genereren. Ik heb hier geen Variac, maar wel andere trafo's die ik achteruit kan aansluiten.

Dus om de 230VAC te genereren dacht ik aan een instelbare sinus generator, een audio versterker en een trafo.

De sinus generator wordt een AVR Mega32 processor met een rotary encoder en een display om alles in te stellen, en een DAC om de sinus te genereren. Dat wordt een variabele amplitude en variabele frequentie 20 tot 120 Hz.

Als versterker heb ik een TPA3116 bordje besteld bij onze chinese vrienden. Zo een klasse-D versterker schijnt nogal robuust te zijn, en veel vermogen te leveren zonder warm te worden, dus ideaal voor een project als dit.

Ik wil hier wel laten zien wat de resultaten zijn, en sta open voor opmerkingen. Als er meer zijn die ook zo een ding willen bouwen dan kunnen we misschien ideeën uitwisselen.

Ha deKees,

Stop je de DAC ook in een mega32 ?

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Ik heb een tijdje terug al een bordje gemaakt met een Mega32. Die heeft een MCP4827 MCP4728 (4-kanaal 12-bit) als DAC. Via I2C krijg ik daar 5000 samples per seconde doorheen, dus wat mij betreft genoeg voor 120Hz.

Ha deKees,

Leuk project ga je dit draadje gebruiken om de voortgang ontwikkeling te delen ?

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
subsonik

Golden Member

Ik heb in een ver verleden iets gelijkaardigs gemaakt. De pomp in een PC met waterkoeling maakte teveel lawaai, ik heb deze het zwijgen opgelegd door ze te voeden met 20 à 25Hz bij ca 80V, gemaakt met een sinusgenerator, audioversterker en nettransfo.

Daarom enkele losse bedenkingen vanuit mijn praktijkervaring :)

Je schrijft 20Hz, besef wel dat een standaard nettransfo dan keihard in verzadiging gaat als je tegelijk 230VAC probeert te halen. Je moet dan eigenlijk een transfo hebben die 230VAC * (50/20) = 575VAC aankan bij 50Hz, of de spanning beperken tot 230VAC * (20/50) = 92VAC.

Hou er rekening mee dat bij kleinere nettransfo's de interne weerstand enorm gaat meespelen. Ik zie bijvoorbeeld in de datasheet van een 28VA bloktransfo dat de nullastspanning 16% hoger is dan nominaal. In jouw applicatie is het dan omgekeerd, bij vollast heb je 16% minder, hou je nog 193VAC over. Vervelend bij precisiemetingen.

Je zou kunnen proberen de secundaire spanning te meten en daarop terug te koppelen, maar: lastig stabiel te krijgen, voor je het weet heb je een flinke oscillator gebouwd :-)

Je kan ook een zwaar overgedimensioneerde nettransfo nemen (flinke ringkern) maar dat vindt de audioversterker dan weer niet leuk: DC-weerstand nul komma... Een slimmerik denkt dan: DC blocken met een flinke elco, maar die vormt dan weer een resonantiekring met de impedantie van de transfo.

Los daarvan: leuk project, maar onderschat het niet. Succes :-)

Ha subsonik,

De reden dat ik aan @deKees vraag of hij de voortgang van het project wil delen is onder andere om die reden :o
Een trafo aan een versterker hangen is niet echt spectaculair maar je komt waarschijnlijk een aantal obstakels tegen en dat is leerzaam voor de mede lezers :)

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Dit is de versterker die ik heb besteld. Maar die is voorlopig nog niet binnen, dus ik kan nog niks meten:
https://www.banggood.com/TPA3116D2-2x120W-Dual-Channel-Stere...rehouse=CN

20 Hz is vooral bedoeld om te kunnen testen wat de grenzen van een trafo is, of die in verzadiging gaat, en wanneer. Dan kan ik ook trafo's testen met de combinatie generator + versterker.

Bij metingen aan led-lampen en adapters op 230VAC zal de frequentie doorgaans wel op 50 of 60Hz staan.

Hello allemaal

Ik kijk ook uit naar de resultaten en het proces.
Dit omdat ik de komende maanden ga beginnen met de bouw en ontwerp van een precisie DC gekoppelde lab power versterker. Specifiek bedoeld voor het testen van allerlei zaken (pssr van schakelingen, bandbreedte van transfo's onder belasting, actieve elementen, ...) en fysische experimenten (electro-thermische systemen)
Ik zal zeker de bouw proberen te documenteren in een topic indien er interesse is.

Groet

Kris

Sine

Moderator

Om het vermogen te meten van een lampje heb je niet meer (of minder) dan 50Hz nodig EN een beetje gevoelige watt meter.

Als je met trafo's in frequentie gaat zakken kom je heel snel op het punt van kernverzadiging, dus of dat heel nuttig is?

Angaben sind wie immer ohne Gewähr.

Sinus opwekken kan ook makkelijk in de MCU zelf met pwm + filtering. (ik heb dat in een pic ook gedaan op 40kHz)
Met iets als een AD9833 DDS gaat golfvormen opwekken ook heel simpel en akelig precies...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
blackdog

Golden Member

Hi,

Wat opmerkingen van mij over als eerste de versterker, die is waarschijnlijk niet gemaakt voor continu gebruik dus hou hem een beetje in de gaten.

Vergeet niet dat er zeer hoge piekstromen gelevert moeten worden aan het laden van de buffer elco's in de voedingen van e D.U.T.

Als een ringkern trafo wordt gebruikt kan je voor de DC heel goed een elco gebruiken maar dan wel met hier overheen een weerstand,
waarde afhankelijk van de trafo, vermogen. Denk aan 2 tot 10 Ohm en 10 Watt als startpunt
.
Misschien is een kleine pre-load noodzakelijk voor het stabiel houden van het geheel.

Je kan met een paar extra wikkelingen rond de trafo veilig meten aa nhet geheel.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

@Arco,

Volgens mij gebruikt @TS de mega voor het maken van een sinus.
In mijn AC generator maak ik gebruik van een een zuivere sinus dus geen PWM.
Een van de nadelen is als je een schoon signaal uit een PWM wilt halen de positie van het LP-filter.
Bij de gangbare industriële voedingen is dit een compromis een standaard LP-filter met polen op een vaste positie.
Om nu een veel schoner uitgangssignaal te leveren net zo schoon als een lineaire voeding moet het filter adaptieve worden.
De frequentie van je PWM blijft tijdens het regelen wel het zelfde maar je puls duur veranderd hierdoor veranderen de harmonische van je AC signaal en is een vast (standaard filter) niet optimaal qua positie in het frequentie spectrum.
Nu zal dat voor @TS niet zo belangrijk zijn maar voor het gebruik van @ Kridri kan dit zeker een punt van aandacht zijn.
Verder heeft @blackdog een punt over het versterkertje de opgegeven waarde is piek en zeker niet continu kan ook niet voor die prijs.
De aanloop stoom begrenzen maar dat moet altijd bij elk apparaat in meer of mindere mate.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Zijn zo te zien twee TPA3116 in mono mode. Moet je 100W@2Ω continu uit kunnen halen (als je wat vervorming op de koop toe neemt)
De AD9833 heeft trouwens zelfs zonder filtering al een zeer redelijk schone sinus. (voor een paar euro een mooie oplossing)

[Bericht gewijzigd door Arco op 7 juni 2018 05:23:52 (32%)]

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

@Arco,

Ik vind het koelprofiel wel wat klein :+ maar er zal best over na gedacht zijn laten we onze collega's in China niet allemaal over een kam scheren.
Die AD9833 chip heb ik ook is een mooi ding nu weet ik wel daar heb je nog geen meetapparaatje mee maar het begin is er :)

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 7 juni 2018 04:21:17 schreef electron920:

Nu zal dat voor @TS niet zo belangrijk zijn maar voor het gebruik van @ Kridri kan dit zeker een punt van aandacht zijn.

Hey Henk

Ik zou niet opteren voor een klasse D versterker in mijn ontwerp. Het zal eerder een AB of aan AB+C worden. Om de gestelde eisen te halen.
Misschien zal ik komende week de eerste aanzet al online zetten. Momenteel nog bezig met wat kleinere haalbaarheidsstudies over de gekozen topologie.

Maar nu terug on topic :)
Groet

Kris

Ik heb de TPA3116 toegepast in een applicatie waar 'ie 15-20W moet leveren, en daar blijft hij gewoon koud.
(knap voor zo'n klein SSOP ic'tje zonder koelprofiel...)

Ik heb er toch maar een heel klein koelprofieltje opgeplakt, want 't blijft toch een wat(t) ongemakkelijk gevoel geven... :)

http://www.szfxaudio.com/Images/attached/image/20180201/20180201031428_30493.jpg

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Op 7 juni 2018 06:07:23 schreef electron920:
Ik vind het koelprofiel wel wat klein

Het doel van het project is een 50W voeding, en de gekozen versterker doet iets van 2*100W nominaal. Als dat chinese specs zijn, dan gaat het over short time overload. Dan komt 1x50W heel aardig in beeld....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ha rew,

Was een gevoelskwestie maar als @TS 21V voeding gebruikt dan moet 50 Watt kunnen met 10% vervorming maar je luistert er niet naar ;)

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Golden Member

Hi,

De stroom is flink uit fase door het laden via de brugcel van de buffer elco.

Bij metingen van op laag vermogen staande belastingen niet zo'n probleem, maar bij een 40-Watt LED systeem dus wel.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

@deKees,

Is het mogelijk om een blokschema te maken @blackdog heeft het over een brugcel en buffer elco maar die zie ik over het hoofd |:(

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Golden Member

Hi Henk,

Ik bedoel in de D.U.T. die getest gaat worden :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Ha blackdog,

Duidelijk dank voor de helderheid :) ik weet niet of er met die leds nog iets aan PFC gedaan wordt zoals in de TL buis ?
Maar dit is wel een punt waar @TS op moet letten welke belasting en in welke vorm kan zijn generator aansturen.
En misschien omdat het om een analyse gaat van sluimer verbruik is het heel interessant om de fase aan de uitgang te meten ook dit is met de AVR goed te doen :)
Ik denk dat @TS een aantal puntjes op zijn lijstje kan bijschrijven :D

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Nou dit project heeft wel veel belangstelling. Leuk.

Ik heb vanavond geprobeerd een blokschema te tekenen. Dat is nog best wel een klus. Voorlopig is het nog tamelijk eenvoudig zoals je kunt zien.

Het control-board zorgt voor de user-interface en genereert de AC die versterkt wordt en dan via de trafo wordt omgezet naar 230V.

Het hoogspannings deel bevat een shunt weerstand en een spanning-deler om via een 3-tal testpunten de afgenomen stroom en spanning te kunnen meten. Via de WCD kun je dan de DUT koppelen.

Hierbij ook het schema van het control-board dat ik in eerste instantie wil gaan gebruiken.

Hier heb ik er inmiddels al een paar van opgebouwd voor verschillende projecten. De AD-converters ga ik hier niet kunnen gebruiken vrees ik. De processor heeft het niet genoeg capaciteit als die al de sinus genereert.

Ik begrijp je opzet, maar waarom eigenlijk alles via een microcontroller aan te sturen, dat maakt de zaak naar mijn mening erg ingewikkeld.

Wanneer je een instelbare sinus generator kunt bouwen van 20-120Hz (zoals jij wilt) kun je daarmee de zaak aansturen.
Wanneer je de frequentie digitaal wilt uitlezen via een lcd scherm, dan gebruik je daar je µcontroller voor.

Voor de rest is het dan wat vermogens elektronica om een balans eindtrap in elkaar te zetten en je bent klaar.
Overigens vindt ik de door jou gevraagde 50 Watt niet echt vermogens elektronica, maar het is echt niet moeilijk.

Ik zou als ik jou was eens gaan zoeken naar een Wheatstone of andere sinus generator welke kan werken in dat frequentie bereik.

Hoe dacht je anders vanuit je µcontroller een sinus op te wekken?

Stel dat dit dan wel mogelijk is dan hoef je alleen het vermogens gedeelte te ontwerpen naar die 50 Watt output.

Als versterker heb ik een TPA3116 bordje besteld bij onze chinese vrienden. Zo een klasse-D versterker schijnt nogal robuust te zijn, en veel vermogen te leveren zonder warm te worden, dus ideaal voor een project als dit.

Ik denk dat dat ic niet erg blij wordt van jou toepassing, je kan beter iets met discrete componenten ontwerpen.

"tijd is relatief"

Er zijn natuurlijk veel manieren om een mooie sinus te maken. Ik ben een software man, en dan kies ik nogal gemakkelijk voor een software oplossing.

Dat heeft zo zijn voordelen:
- Gemakkelijk in te stellen dmv rotary encoders.
- Display voor frequentie en amplitude.
- Stabiel qua frequentie en amplitude.

Met bovenstaand bordje haal ik 5000 samples per seconde, meer krijg ik niet door de I2C naar de DAC.

En het resultaat is voor mij ook goed genoeg.

Dit is wat ik nu zie op de skoop bij Max amplitude (1.4VRMS), 50Hz. Het gele signaal komt direkt van de DAC, en het groene signaal gaat via een RC filter (1K 100nF).

En dit krijg ik bij minimum amplitude (0.004VRMS), gewoon door kleinere getallen naar de DAC te sturen. Al heb ik in het tweede plaatje wel zwaar moeten filteren op de skoop omdat er nogal wat ruis op het signaal zit.

Dus ik heb een amplitude instel bereik van 1 op 300.