Stap 2: Hoe het werkt
Laat niet de intro afbeelding die je schrikken! Ik het allen in deze stap wordt uitgelegd.
Als u nieuw op elektronica en elektrische theorie in het algemeen bent, zal deze stap u begeleiden door middel van de theorie achter het, hoe het werkt en waarom. Als je hebt gedaan elektronica voor een tijdje dan kan het zijn waard afromen over dit artikel wil jullie geheugen opfrissen en zien welke principes worden gebruikt.
De meeste elektrische theorie valt terug naar goede oude wet van Ohm,
V = I x R
V = spanning ik = huidige R = weerstand
Deze dummy belasting is in feite niet anders, en er is slechts één andere formule gebruikt in dit hele project, en dat is
P = V x I
P = vermogen V = spanning ik = huidige
That's it! vrij eenvoudig werkelijk.
De manier waarop deze dummy load werkt is dat het een MOSFET (meer op MOSFETS in een minuut) als een grote "variabele weerstand" om te bepalen hoeveel huidige gebruikt wordt verhuurd door het systeem. Door sensing een spanning en voeding die terug naar de MOSFET via een opamp (meer op op-amps later ook) het weet hoeveel stroom haar laten door en haar interne weerstand dienovereenkomstig aangepast voor het handhaven van de huidige it's supposed to te laten stromen. Als dat een beetje verwarrend, stok met het klinkt en het zal meer zin als gaan we.
De stroom van elektriciteit nauw kan worden vergeleken met de stroming van het water, denk aan de spanning als de druk van het water, hoe hoger de druk des te meer je ermee kan doen, bijvoorbeeld een hoge druk water schoner, zal veel meer vuil schoon en gebruiken veel minder water dan een tuinslang doen hetzelfde werk. Denk aan huidige als de stroom van water, het meer water hebt stroomt hoe sneller u kunt vul het bad. Denk aan weerstand als een knik in de slang, wanneer je een knik in de slang moet u een veel hogere druk (spanning) druk op dezelfde hoeveelheid water (huidige) door de knik. Denk aan kracht als het bad, ongeacht uw water flow (huidig), het duurt nog steeds dezelfde hoeveelheid water (kracht) te vullen van het bad, hoe sneller de stroom (hogere stroom) hoe sneller het zal vullen en vice versa. In onze dummy load is het belangrijkste onderdeel de knik in de slang, de MOSFET. We moeten controleren dat weerstand (knik) om de stroom (flow) bij onze ingestelde waarde, ongeacht de ingangsspanning (druk).
U kunt benieuwd zijn wat een MOSFET is of wat het voor wordt gebruikt. Een MOSFET is als een variabele kraan, kunnen wij een spanning naar het, bekend als een poort spanning, sturen en dit verandert hoe wijd open de kraan is. Er zijn twee hoofdtypen MOSFETs, een N-type en een P-type. Dit artikel heeft een zeer goed werk van het uitleggen van het verschil tussen de typen en wat ze doen. Deze belasting maakt gebruik van een N-type MOSFET waarmee de huidige. In het algemeen, heeft A MOSFET drie pinnen, de poort, de afvoer en de bron. De afvoer en de bron kunnen wel van als de slang en de poort is als de kraan van de kraan. In het geval van een N-type MOSFET conventionele stroom is van de afvoer via naar de bron, ik weet dat lijkt een beetje verwarrend maar het is vanwege de werkelijke elektronen stroom, we gewoon te krijgen in die hier als het u verwarren kan! Laat alleen kijken naar conventionele stroom voor nu. In het geval van ons N type MOSFET krijgt hoe hoger de poort spanning de bredere die de tap is open, de dichter bij 0 V Hoe dichter die Tik te sluiten.
Zoals u waarschijnlijk kunt voorstellen dat we moeten die weerstand (knik) zeer snel aanpassen om ervoor te zorgen dat onze huidige is zo stabiel kan worden. Vanwege dit, we kunnen niet vertrouwen op de microprocessor altijd zin de huidige, berekenen wat de huidige moet worden, berekenen wat de weerstand moet krijgen dat huidige, converteren dat een spanning de MOSFET dient te worden vastgesteld op die weerstand dan het verzenden van de MOSFET. Veel te lang! Manier te instabiel! Te komen over dit probleem wij mijden de micro controller allemaal samen en gebruiken van een opamp te doen al het harde werk!
Voordat we op de op-amps we nodig hebt om dekking van één meer aspect van het circuit en dat is die 10 weerstanden naast elkaar R1 - R10. Ze zijn 10 x 1 ohm weerstanden in parallel, parallelle weerstand een beetje verwarrend worden kunnen voor de berekening van de totale weerstand van die sectie, echter overwegen ze allemaal hetzelfde zijn waarde we kunt bedriegen een beetje, kunnen we het indelen van de waarde van 1 weerstand door hoeveel er zijn, in dit geval is het 1 verdeeld door 10 of 0.1 ohm , Als u waar over te brengen een multimeter die weerstanden het 0.1 Ohm luidt, dit staat bekend als de weerstand van de zin. Waarom 10? Waarom niet gewoon 1 0.1 ohm weerstand? Goed om drie redenen.
- Nauwkeurigheid
- Vermogensdissipatie
- Kosten
De reden dat er verbetering in nauwkeurigheid is omdat dat 10 weerstanden parallel neigen zullen zelfs elkaar uit in hun fouten te eindigen met een nauwkeuriger weerstandswaarde dan wanneer u gebruikt 1 x 0,1 ohm weerstand. Een ding dat we echt nog niet gekeken is macht. Als de huidige passeert een weerstand daalt het spanning (druppels druk als het passeert een knik) deze daling in spanning staat bekend als Vermogensdissipatie, macht kunnen veel dingen, in dit geval, haar warmte. Veel dingen afhankelijk van warmte uit weerstanden, uw ketel en Badkamer Verwarming, haardroger, warm water service, de lijst gaat verder. In dit geval zijn een ongelukkige bijproduct. Nochtans, laat een paar snelle berekeningen over hoe om te berekenen hoeveel macht is gewoon er gewoon te doen. Deze belasting is kan opereren en 8 ampère, laat eerste werk uit hoeveel spanning die wij in onze zin weerstand van 0,1 ohm, zal dalen
V = I x R
8 x 0,1 =
= 0,8 Volt
Nu weten we hoeveel onze spanning gedaald kunnen we werken uit onze Vermogensdissipatie
P = V x I
= 0.8 x 8
= 6,4 watt
Laat me je vertellen, dat is heel veel macht van één weerstand afgevoerd! Dat brengt mij op het andere element, kosten, één 0.1 ohm weerstand met een nauwkeurigheid van 1% die 6,4 watt verdrijven kan zijn in volgorde van 7 dollar - $10 slechts voor één weerstand waar als 10 x 1 ohm weerstanden die elk 1 watt kunnen verdrijven $0,30 elke.
Het doel van deze weerstanden zin is het laat ons toe om nauwkeurige meting van de stroom in het circuit tegen een bekende weerstand, ongeacht wat, Ohm wet altijd geldt, zoals we hebben aangetoond, als er 8 ampère gaan door een weerstand van 0,1 ohm, er zal altijd een spanningsval van 0.8v. Net als verstandig, als we 1 amp via de 0.1 ohm weerstand zullen we een daling van de 0.1v, altijd. Probeer het, zet elke waarde van de huidige in de bovenstaande formule en u krijgt een proportionele spanningsval over die weerstanden. Onthoud dit, we zullen zien waarom dat is belangrijk voor een tijdje.
OK, opamp tijd! Op-Amps kunnen erg ingewikkeld beesten en we gaan zeker niet alle aspecten van de opamp in dit instructable. Als je wilde om te lezen dat een beetje meer in de opamp dan Dit is een zeer goede tutorial om uit te leggen hen in detail. Voor dit project dat ik heb gebruikt wordt een LM324 die een chip die heeft 4 op-amps binnen, de opamp wij op dit moment overwegen weergegeven in de bovenstaande afbeelding als U2a - LM324a.
Op de meeste op versterkers er zijn 5 pinnen, een niet-inverterende input (pin 3), een inverterende input (pin 2), een uitgang (pin 1) en een vermogen leveren (pinnen 4 en 11). Een belangrijke eigenschap van de opamp dat we moeten overwegen is dat zij alles in het werk eventueel op de output om te proberen en houd de ingangen op de dezelfde spanning zal doen. De opamp haat met een verschil van spanning op de input. In feite is dit zeer belangrijk voor het begrip van de inverterende en niet-inverterende versterker circuits.
De dummy load maakt gebruik van deze zeer nuttige functie van het amp op om te controleren de MOSFET-poort (de knik in de slang), zodat het de huidige kan houden tot het niveau dat we ingesteld. Hoe weet het wat de huidige is? Door het lezen van de weerstand van de zin. Laten we eens een kijkje op dat voor een minuut, in de afbeelding hierboven, zijn de weerstanden zin R1 tot R10 parallel, zoals we het gevoel hebben beschreven weerstand zal dalen een spanning die evenredig is aan het bedrag van de huidige stroomt door het, zoals de zeer volgende verbinding in het circuit wordt gemalen (of 0 volt) Ohm wet dat zegt als er 1 amp stroomt door de weerstanden gevoel dat ze 0.1 volt zal dalen. Dat betekent dat, als we 0,1 volt aan de bovenkant van de zin weerstanden en 0 volt onderaan dan we 1 amp stroomt hebben moeten!
We zijn eindelijk aan de pret deel! Nu, als u eens een kijkje op het circuit boven, de top van deze weerstanden feed terug naar de inverterende ingang van de opamp (het doorlopen van een paar andere weerstanden en condensatoren maar wees zo goed wegcijferen hen voor nu, we zullen praten over hen in een andere stap, geloof me als ik zeg, dat 0,1 v zal worden gevoed terug naar de inverterende ingang). U zult ook opmerken dat de poort van de MOSFET (M1 - BUK954R8-60E) is aangesloten op de uitgang van de opamp. Terug te gaan naar wat we al eerder zei, dat de opamp alles zal doen het kan op de uitvoer te houden van haar ingangen hetzelfde, dus met dat in gedachten, als we een spanning van 0.1 volt ingesteld op de niet-inverterende ingang van de opamp, het zal alles doen het kan op de output om 0.1 volt op de inverterende ingang. Dus, het zal zetten zoveel spanning als het moet op de poort van de MOSFET (het openen van de kraan) om het te openen genoeg zodat 1A stroomt. Ook als we 0,8 Volt ingesteld op de invoer van niet-inverterende, het zal er alles aan doen op de output om 0,8 volt op de inverterende ingang. Dat is hoe het werkt, wat ooit spanning u instellen, het rijdt de MOSFET genoeg te krijgen van de dezelfde spanning op de andere ingang. Het is zo simpel als dat!
