Multimetru de panou - considerente teoretice si practice

   Pentru un alimentator este bine sa avem un indicator pentru tensiunea pe consumator, dar si curentul consumat.
   Daca avem nevoie doar de partea de voltmetru, acesta se coneteaza la bornele de iesire (si se alimenteaza separat).
  Pentru microcontrolere sau, cazul meu, Arduino, schema generalizata de masura este urmatoarea:

  Daca se foloseste un sunt (rezistenta) de 0,1 ohmi si avem un consum de 5A, caderea de tensiune este de 0,5V.
  Daca avem posibilitatea sa "umblam" la alimentator si mutam divizorul rezistiv sau referinta dupa sunt, nu mai se pune problema asta, deoare stabilizatorul de tensiune corecteaza aceasta diferenta.
   Cel mai bine reducem valoarea suntului de 10 ori, cum e in articolul "Multimetru", publicat in revista Tehnium nr. 11/1988

   Trebuie sa folosim aceasta metoda deoarece convertorul analog digital al microcontrolelor obisnuite e  pe 10 biti, adica 1024 trepte. In cazul normal, la alimentare de 5V, "treapta" de masura este de 5:1024 = 0.00488V = 4,88mV, daca se foloseste referinta interna de 1,1V, cum e la microcontrolerele ATmega328 de pe placile Arduino, "treapta" devine 1,1:1024 = 0.00107V = 1,07mV.

   Pentru un curent de 1A pe suntul de 0,01 ohmi avem o cadere de tensiune de 0,01V, aproape cat treapta, de asta se foloseste un amplificator neinversor pentru amplificarea tensiunii (despre el se poate citi in articolul https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier si in orice carte de electronica).

   Am realizat cu ajutorul programului Live Wire o simulare a cazurilor prezentate mai sus:

- shunt measurement (masurare cu sunt)

- shunt measurement (masurare cu sunt) - 2

- shunt measurement (masurare cu sunt) - 3

   Se observa clar ca a doua varianta este cea optima...

   Ideea a pornit de la Vlad Gheorghe, care mi-a aratat un articol rusesc, unde apare un indicator de panou pentru 100V si 10A, foarte raspandit la noi

care are o schema de genul

   Ieri (22.10.2017), am testat impreuna cu Marian - GeoMar, functionarea unui asemenea indicator, care are, in plus, indicare de temperatura pe zona curentului cand acesta este zero, si cupleaza si decupleaza un ventilator la depasirea unei temperaturi. Este folosita metoda cu sunt direct de 0,1 ohmi. Sketch-ul adaptat de mine este VA_multiplexat_1b3.ino.

   Schema indicatorului de panou cu Arduino Uno este

  Foarte importanti sunt coeficientii de corectie si valoarea tensiunii de referinta.

  Intai se masoara tensiunea de referinta si se corecteaza valoarea.

  Reglajul se face cu o sursa reglabila si un consumator maricel, un bec auto, de exemplu.

  Se inseriaza un ampermetru si se compara indicatiile pentru mai multe valori ale curentului (se face prinvarierea tensiunii de alimentare de la 4 la 15V). Se modifica valoarea coeficientului de corectie 3 pana se obtine valori egale sau apropiate (+/-0,1V). Se muta aparatul de masurape tensiune si se compara tensiunile, modificand coeficientul de corectie 2. 

  Temperatura se regleaza cu un termometru, din coeficientul de corectie 1.

   F.f.f. important: folositi sarme groase, eventual lipite sau prinse in conectori, cand calibrati, deoarece pot apare surprize, de exemplu, caderi de tensiune de 0,5V inexplicabile 😋.

Volt-ampermetru de panou pentru alimentator pentru maxim 55V si 10A

   Pentru surse de alimentare cu rezistenta de masurare a curentului pe ramura negativa se poate folosi un montaj realizat pe baza unei placi Arduino sau a unui microcontroler ATmega328 prograamt ca Arduino.

   Un proiect similar l-am prezentat in articolul Alimentator reglabil 0-30V/0-7A cu LM723 si volt-ampermetru de panou cu Arduino in care am descris munca lui Dragos (albasete).
   De data asta, voi prezenta solutia aleasa de Bogdan (kinderu56), care voia un indicator de panou pentru maxim 50V si un curent de maxim 10A, de asemenea, sa masoare temperatura si pentru un prag sa porneasca un ventilator (pana aici e ca cea prezentata in articolul mentionat anterior), in caz de scurtcircuit sa decupleze bornele si sa recupleze doar daca se apasa un buton, intre timp sa avertizeze acustic situatia. A mai ales sa conecteze afisajul LCD1602 clasic, nu cu interfata i2c.
   Schema alimentatorului la care va fi conectat montajul se gaseste pe forumul https://www.hobbielektronika.hu/forum/, iar conectarea la placa Arduino se face similar ca in cazul indicatorului de panou realizat de albasete.

   Un detaliu de conectare:

iar conectarea la cablaj este

    Schema completa a panoului indicator este:

   Dupa cum se observa, schema nu este foarte complicata, masurarea temperaturii se face cu un senzor DS18B20, ventilatorul (coolerul) este alimentat prin intermediul unui tranzistor MOSFET, dar se poate conecta si un tranzistor bipolar npn sau se poate folosi un releu, cum este partea de decuplare borne. 

   Schema ar fi inutila fara un program, iar acesta este: psu_kinderu_rev4d.ino, in care sunt definite niste variabile care se pot modifica usor pentru alte sursa cu alti parametrii (tensiune maxima si curent maxim):

   Dupa cum se observa, suntul echivalent are valoarea de 0,11Ω, iar rezistentele din divizorul rezistiv sunt de 1kΩ, respectiv 51kΩ.

   Deoarece se foloseste referinta intarna, care in cazul placilor Arduino Uno si Nano este de 1,1V, curentul maxim va fi de 10A (=1,1V:0,11Ω), iar tensiunea maxima de 57,2V [=1,1*(51+1)/1].

   Pentru pragurile de temperatura, valorile sunt

adica pragul de temperatura maxim este de 50⁰C, iar pragul de decuplare ventilator este de 45⁰C (=50-5) , dupa cum este in program:

   Partea de scurtcircuit este simpla, in sensul ca daca la borne e tensiune foarte scazuta (sub 0,3V) sa decupleze releul si sa sune avertizorul sonor:

iar recuplarea se face manual prin apasarea butonului RESET din schema. Daca scurtcircuitul persista, releul decupleaza iar, iar daca totul e in regula sursa functioneaza normal, conform partii de program urmatoare:

   Am primit de la Bogdan (kinderu56) si cateva poze, in care foloseste un sketch cu valori mai mici la temperatura de cuplare ventilator si mesaj HOT !!! 😃

- functionare normala, sursa in gol:

- scurtcircuit la iesire:

- temperatura mai mare decat pragul de cuplare ventilator de racire

    Deoarece un filmulet estte mult mai atractiv si se intelege mai usor modul de functionare, kinderu56 mi-a trimis si niste filmari, pe care le-am combinat si pus pe net, filmuletul se numeste indicator panou 55V 10A pentru alimentator reglabil