Tolkning av elektronikschema

[Zigge]

Det här är ett schema över en shuntregulator som vindkraftsgurun Hugh Piggott har liggande på sin hemsida http://www.scoraigwind.com/circuits/chargecontrol.htm
Jag har krympt ner det lite så att det ska bli mer lättöverskådligt.

Det är inget måste att förstå schemat, den går att bygga ändå och jag måste ha den för det går inte att reglera vindkraftverkets laddning till batteriet på något annat sätt. Om jag påstår något som är galet vore det bra om jag blev rättad.

Till schemat...
* OP:arna är två stycken i samma kapsel har jag förstått. Schemat visar också två stycken sammankopplade shuntregulatorer. Dessa borde väl kunna bytas ut mot 555:or och då bör man kunna skippa transistorerna och motstånden kring dessa (bas-motståndet + bas-emitter-motståndet), om inte reläerna har alltför hög strömförbrukning? Hysteresen bör inte påverkas av detta eftersom dessa har tio gånger så höga värden som transistormotstånden.

* 9-voltsregulatorn längst upp är avsedd att ge en fast referensspänning, gissar jag och eftersom det sitter 2 st motstånd på 10 k (längst till vänster) så fungerar de som spänningsdelare och OP:arna får 4,5 volt in på stift 2 och 6.
Att han använder en 9-voltsregulator och inte 12 volt torde bero på att batterispänningen kan sjunka under 12 volt och i så fall får inte OP:arna någon referensspänning.

* Andra och tredje raden med motstånd från vänster sett är också spänningsdelare, men den undre av dem är en trimpot och här är det batteriets spänning som är intressant. Med trimpoten kan man ställa in önskad nivå/spänning där tillslaget ska ske. Justerar man den övre till en något lägre nivå kan man få det ena reläet att slå till lite tidigare än det andra.

* kondingarna längst ned till vänster sitter där för att OP:arna inte ska få fnatt?  

* Trimpoten på 100 k som sitter över OP:n är den den där "hysteresgrejen" som justerar frånslagsnivån. 100 k-motståndet i serie med den gör att man kan justera hysteresen exaktare än om man enbart hade en trimpot på 200 k. Den kanske också utgör ett skydd mot ren kortslutning om man vrider mot noll?

*10 k-motståndet före transistorn bestämmer strömmen till transistorns bas.

* Transistorn sitter där för att OP:n inte orkar driva reläet direkt, men transistorn klarar av att sänka den ström (är det så man säger?) som går genom reläspolen.  

* 10 k-motståndet som sitter över transistorns bas och emitter, vilken funktion har den??? Den är ju kopplad mot minus och det borde ju vara en poäng med det. Ska värdet på motståndet väljas så att spänningen på basen blir 0,7 volt vid tillslag från OP:n, eller funkar det inte så?

* Dioderna sitter där för att skydda transistorns kollektor mot transienter. Vid den nedre reläspolen sitter ytterligare en diod som är förbunden med plus och minus. Har den till uppgift att skydda båda transistorernas emitter mot transienter?

Eftersom det handlar om likspänning i sådana här scheman är väl ohms lag det enda som behövs för att räkna ut alla motståndsvärden? Man kollar vilka spänningar OP:n vill ha och vilka strömmar den tillåter, är det allt?

Kondensatorerna blir lite värre och hur vet man vilka värden man ska ha på dem?

Beteckningarna på dioderna säger heller inte så mycket, men är det bara spänning och strömtålighet det handlar om när man väljer dioder?

[Zigge]

Jag går rakt på sak istället för risken att jag misslyckas är för stor annars.

Kommer det här att funka med 555:an?

Nu är det batteriets spänning som ska hållas under kontroll och när batterispänningen når ca: 14,2 volt ska reläet slå till och koppla in ett motstånd på ca: 0,5 - 1 ohm. Det motståndet kan vara en doppvärmare/elpatron, eller ett värmeelement. När frånslaget ska ske vet jag inte riktigt, men kanske runt 13,6 volt.

[eka]

* OP:arna är två stycken i samma kapsel har jag förstått. Schemat visar också två
stycken sammankopplade shuntregulatorer. Dessa borde väl kunna bytas ut mot 555:or och
då bör man kunna skippa transistorerna och motstånden kring dessa (bas-motståndet + bas
-emitter-motståndet), om inte reläerna har alltför hög strömförbrukning? Hysteresen bör
inte påverkas av detta eftersom dessa har tio gånger så höga värden som
transistormotstånden.

Jo....nånting ditåt..   Det  blir en helt annan koppling där hysteresen ligger utanför i
555an.  Drivningen ser annorlunda ut där.

* 9-voltsregulatorn längst upp är avsedd att ge en fast referensspänning, gissar jag och
eftersom det sitter 2 st motstånd på 10 k (längst till vänster) så fungerar de som
spänningsdelare och OP:arna får 4,5 volt in på stift 2 och 6.
Att han använder en 9-voltsregulator och inte 12 volt torde bero på att
batterispänningen kan sjunka under 12 volt och i så fall får inte OP:arna någon
referensspänning.

En fast referensspänning är viktig. Har byggt en del mätkopplingar som använt
komparatorer och problemet är oftast referensen och dess stabilitet. Här skulle jag
faktiskt förderdra en lägre nivå. 7808 (8V) eller en LM317 som du kan trimma.
Motivering: En stabilisator behöver 3V över sig annars slutar den reglera.

* Andra och tredje raden med motstånd från vänster sett är också spänningsdelare, men
den undre av dem är en trimpot och här är det batteriets spänning som är intressant. Med
trimpoten kan man ställa in önskad nivå/spänning där tillslaget ska ske. Justerar man
den övre till en något lägre nivå kan man få det ena reläet att slå till lite tidigare
än det andra.

Ja, de är två för att du kan använda olika omslagsnivåer.

* kondingarna längst ned till vänster sitter där för att OP:arna inte ska få fnatt?  

Jepp. Avkoppling är alltid bra. Den strömstöt som kommer när den ena utgången växlar
kommer annars att kunna orsaka triggning av den andra.

* Trimpoten på 100 k som sitter över OP:n är den den där "hysteresgrejen" som justerar
frånslagsnivån. 100 k-motståndet i serie med den gör att man kan justera hysteresen
exaktare än om man enbart hade en trimpot på 200 k. Den kanske också utgör ett skydd mot
ren kortslutning om man vrider mot noll?

Rätt !

*10 k-motståndet före transistorn bestämmer strömmen till transistorns bas.

Ja men här tar man till så strömmen blir tillräcklig. inget finlir.
1

* Transistorn sitter där för att OP:n inte orkar driva reläet direkt, men transistorn
klarar av att sänka den ström (är det så man säger?) som går genom reläspolen.  

Rätt !

* 10 k-motståndet som sitter över transistorns bas och emitter, vilken funktion har
den??? Den är ju kopplad mot minus och det borde ju vara en poäng med det. Ska värdet på
motståndet väljas så att spänningen på basen blir 0,7 volt vid tillslag från OP:n, eller
funkar det inte så?

Vet inte vad konstruktören tänkt. Den brukar sitta där i vissa kopplingar när man inte
vet vad som driver. Här är allt kopplat så jag ser den möjligtvis som ett skydd. Strömen
genom det kommer att bli litet då värdena på dessa båda är lika.
Om du beräknar dem till att ge 0.7 över basen så får du problem. Se ovan.

* Dioderna sitter där för att skydda transistorns kollektor mot transienter. Vid den
nedre reläspolen sitter ytterligare en diod som är förbunden med plus och minus. Har den
till uppgift att skydda båda transistorernas emitter mot transienter?

Rent schemamässigt går den som du säger enbart över matningsspänningen. Ett extra skydd.
Ser på din andra ritning att du också sett felritningen för LED.

Eftersom det handlar om likspänning i sådana här scheman är väl ohms lag det enda som
behövs för att räkna ut alla motståndsvärden? Man kollar vilka spänningar OP:n vill ha
och vilka strömmar den tillåter, är det allt?

Det räcker gott.

Kondensatorerna blir lite värre och hur vet man vilka värden man ska ha på dem?

Inte för små. Erfarneheten får styra. Prov lika så.
Elektronik är 20% konstruktion 50% transpiration 30% dokumentation

Beteckningarna på dioderna säger heller inte så mycket, men är det bara spänning och
strömtålighet det handlar om när man väljer dioder?

Jepp.

Jag tycker du förstått allt. Du klarar detta galant.
Jag gjorde en liten modifikation av ditt schema. Säger inte att jag har gjort det
färdigt men det är mitt bidrag så länge.
Kondensatorn efter regulatorn skall monteras så nära som möjligt för att undvika självsvägning i regulatorn.

[Zigge]

Tack, eka!  

Då blir det en 7808, eller en LM317 istället för 9-voltaren och en annan placering, samt en konding.

Nu ska jag skaffa komponenter och bygga den här grejen och inte behöver jag varken svets, eller svarv för att göra det. Det här känns urkul och det ska bli intressant att se hur det funkar.

[Zigge]

Jag sitter och kollar igenom databladen för kretsarna och för 7808:an hittade jag en extra konding på 330 nF som man placerat på andra sidan regulatorn (ingången). Behövs inte den i det här fallet?

[eka]

Jo den brukar man också montera men när jag tittade på schemat så tänkte jag på att batteriet skulle vara ganska nära.
Men du har rätt.  
Den bör också med. Den kommer att släcka störningar från relän. Man kan också komplettera denna men en 10uF/50V  parallelt med denna.
Det är så att elektrolyter brukar vara lite för långsamma när det gäller korta spikar. Därför sätts en stor och liten tätt.

Kul att du vill experimentera.

[Zigge]

Det här var väldigt Kul!  

Om den extra kondingen på 50 uF bör tåla 50 volt, då gissar jag att även 330 nF:aren bredvid bör vara en 50 voltare, men att det räcker med 16 volt för alla övriga. Stämmer det?

Du sa att det skulle vara en elektrolytkondensator? Då ska väl alla kondingarna runt 7808.an vara elektrolyter?

Hur är det med kondingarna som sitter nere till vänster? Ska de också vara elektrolyter, eller använder man bara elektrolyter när de sitter direkt förbundna med plus och minus, utan seriemotstånd?

Då bör det här bli den slutgiltiga versionen...

[eka]

Jag skrev 10uF / 50 Volt.  (läs hela mitt inlägg)
Det är bara denna kondensatorn som bör vara elektrolyt.
Man använder elektrolyter / tantaler när man vill ha hög kapacitet på små ytor men samtidig har dessa vissa brister.
- Långsamma och passar bara låga frekvenser. (därev att man i vissa platser sätter en annan bredvid)
- Spänningskänsliga så man bör överdimensionera dem med minst 50% även om fabrikören säger annat
- Måste polariseras, går inte att använda över allt
- Sämre åldersbeständighet

Här skall man glätta bort störningar från generator och relä som kommer på kabeln till din elektronik. Jag skulle inte bli förvånad om du vid ingången till regulatorn kunde mäta upp 50V spikar om inte kondensatorn sitter där.

Övriga skall vara polyester eller andra vanliga torra historier.
De andra kan gott och väl vara minst 100 voltare. Om du behöver gå över 1uF kan du överväga elektrolyt/tantaler.
16 Volt använder man bara när man producerar 1000 tals enheter och skall spara ören.

Tänk på att man vid testning av bilelektronik både räknar med 90V, - 20V samt totala avbrott under 10mS över anslutna enheter. En helt f-j-g miljö rent ut sagt.

[Zigge]

Jag blandade bara ihop siffrorna...10 u var det.

Nu börjar det klarna det där med kondensatorer. Jag tackar så mycket för informationen och nu ska jag beställa komponenterna.

[Röst i CyberSpace]

                                    Snabba ryck!!  

Här går de undan , vill jag säga! Redan hittat nya användningsområden för 555an!! Nä du verkar inte ha svårt att haja vad elektronik handlar om i alla fall, att klura ut!


Jag såg på din sista ritning av shuntregulatorn och räknade om med den nya referensen(8V*0.67 = 5.36 Volt) och nya motstånden(10Ko) och fick tillslagsinställningsområdet från 13.4 volt till oändlig volt. Så de blir ganska perfekt faktiskt.
Om man vill kan man sätta dit en till trimpott i serie men med ett lägre värde(se bilden). Då kan man fininställa på den ratten!


Om du inte har någon lödpenna med inställbar temperatur, så passa på och köp en sån också. Den kostar lite, men de är inge kul och löda små detaljer med för stora och för varma kolvar!
http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=15086546      eller http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=14640500


Och lödtenn förstås
http://www.clasohlson.se/Product/Product.aspx?id=14702026



Sen kan det komma till en oändligt massa grejer till som kan vara bra att ha, ”när man ända ska skicka efter” saker.
Inbyggnadslådor, lampor, lysdioder, strömbrytare, sladdar, kontakter, säkringar(glöm inte säkra kopplingen, ifall något blivit eller blir fel i elektroniken). Det är jobbigt att bara tänka på de, phu(torkar svett från pannan)!!

Hur många 555or behöver du nu då? Eller blir de 556or(2st 555or i samma kapsel)?



En sak till… bra att veta
Som du ser finns de en ingång på 555an som heter Reset och som är kopplad till (+). Om du skulle koppla den till 0 volt(-) istället, så blir Reset(nollställ) ingången Aktiv, och då släpper relä´t oavsett alla andra inställningar. Bra att veta kanske, ifall du vill klura ut nya användningsområden för 555an!!

[Zigge]

Jag har ju hårdpluggat elektronik i en hel vecka nu, så något måste jag ha lärt mig.  
Nej, lite har jag hållit på lite tidigare, men det var ett tag sedan och inga avancerade grejer.

Jag sätter dit en trimpot med lägre värde för finjustering, det skadar inte.

Nåväl... Jag har i alla fall redan beställt och betalat komponenterna, så är det något som saknas tar jag det senare. Det blev 5 st 555:or...lite snålt kanske, men jag tror det får bli SA555P senare, eftersom de ser ut att ha ett bredare temperaturområde (tål minusgrader).
Lödkolvar har jag och några rullar lödtenn, plus skaplig snits på lödning, så det är lugnt även om de är lite klumpiga.

Shuntregulatorns funktion blir även att bromsa vindkraftverket vid kraftig vind. När batterierna blir fulladdade måste man dra ur dem lite så att vindturbinen inte får någon chans att snurra obelastad. Därför valde jag 555:or, så att jag kan bygga flera av varandra oberoende shuntregulatorer. Går en sönder ska de övriga ändå ha läget under kontroll, så tänkte jag.

Det där med säkringar är jag lite osäker på. Shuntregulatorns strömförbrukning kan väl inte bli mer än några hundra milliampere? Kan jag höfta till med en säkring på 1 ampere, eller bör man vara mer noga än så?

Som last tänkte jag använda en infravärmare som jag vunnit i en bowlingtävling (snittar 195 och siktar på 210 kommande säsong   ). Värmaren är ett tippsäkert kolfiberelement som jag tänkte byta tråd i, så att det ger till 3 x 200 watt vid 12 volt. Jag har även en 30-liters varmvattenberedare som jag ska göra om för 12 volt, men jag tar en sak i taget.

Jag har sett att Reset på 555:an kan anslutas till 0 volt, men jag har inte funderat så mycket över det. Att man kan få reläet att släppa genom en reset kan vara användbart, det visar sig.

Ytterligare en grej som jag funderat på är en vindmätare. Till den bör jag väl kunna använda en leksaksmotor (likström), ett motstånd, en trimpot och en amperemeter som jag graderar om till m/s. Behövs det egentligen något annat?

[Röst i CyberSpace]

Nä, du behöver nog bara tålamod i de här läget, många saker ska på plats, och på rätt plats!
En säkring mellan 500mA och 1A blir säkert bra, bara så de inte blir fullständig kortslutning om något blir fel tänkte jag.
Sen ska du väl säkert bygga in shuntregulatorn i någon typ av låda eller nåt. Ett pillergöra bara det!

Det enda problem som jag just nu kan tänka mig är… om batteriet skulle vara i dåligt skick samtidigt som shuntregulatorns last är något för stor, så att spänningen på batteriet sjunker för mycket vid tillslag, så att den ögonblickligen släpper relä´t igen. Då kommer relä´t stå och klappra. Men sånt får man testa sig och justera sig fram till. Som sagt, Tålamod bör du ha.


Dubbelvakt:
Ett sista ”Alternativ” till en         ”Dubbel spänningsvakt”

[eka]

Ytterligare en grej som jag funderat på är en vindmätare. Till den bör jag väl kunna använda en leksaksmotor (likström), ett motstånd, en trimpot och en amperemeter som jag graderar om till m/s. Behövs det egentligen något annat?

Nej, precis så har jag tänkt att prova.
(Men jag skulle komplettera med en Pic16xxx och dragit informationen till en PC   )

När det gäller säkring så är syftet att inte skydda din konstruktion. Den har i alla fall gått sönder om säkringen går. Den skall skydda övrig utrustning från att gå sönder.
Säkringen skall alltså vara så stor att den utlöser innan kabeln brinner av och batteriet inte får för kraftig urladdnng. I ditt fall låter en trög 1A ok.

Just de ja, Som last brukar jag föredra lampor. Men det är förstås vad man vill göra med överskottet.
Ett 12V heljus 100W är billigt och enkel att ansluta.

[Zigge]

Dubbelvakten var fiffig. Min avsikt var att generatorn skulle växla i tre steg och jag har tänkt på möjligheten att koppla ihop smalare och grövre tråd, men jag tänkte i fel banor och var rädd att den tunnare tråden skulle brinna sönder. Nu när du ritat upp det hela ser jag att det funkar hur bra som helst. Det där blir helt perfekt!

Skulle det funka att lägga dit en tredje spänningsvakt i syfte att fungera som broms vid alltför starka vindar?

Kortsluter man L2 kommer strömmen i den delen av lindningen att bli mycket stor och bromsa turbinen, om L2 inte kommer i konflikt med L3 och strömmen tar väger som jag inte kunnat förutse? I och för sig finns risk att L2 snabbt blir varm, men eftersom turbinen bromsas kommer reläet över L3 att släppa ganska snart. Det hela upprepas gång på gång så länge de kraftiga vindbyarna håller i sig.
Om det hela fungerar som jag hoppas och tror kommer vindkraftverket att kunna leverera maxeffekt genom L3 under tiden som detta sker.

eka, det vore förnämligt att kunna överföra alla vinddata till en dator, men nu börjar det bli svårt. Det skulle bli betydligt enklare att lösa för mig om jag först använde en A/D-omvandlare och sedan programmerade och mätte från datorn. Det är vad jag tror i alla fall.

[Zigge]

eka, det där med 12-voltslampor (utomhus) tänkte jag köra sommartid när det redan är 30° varmt inne, men höst och vår när det blåser lite kyligare vindar vore det trevligt att ta vara på energin.

[Röst i CyberSpace]

              Bromsvakten!

Bra med broms!
Mm, en broms kanske inte är så dumt ändå. Du skulle t.o.m. kunna ha en speciell Bromslindning mellan L2 och L3, som är väldigt tjock och som har väldigt få varv och där relä´t sitter väldigt nära spolen.
Alla relän och elektroniken bör nog sitta nära vindgeneratorn, och sen göra ett uttag för 12V för anslutning.

Varning!
Ifall man skulle glömma koppla in batteriet till elektroniken och vindgeneratorn! Då alstrar generatorn en spänning över glättingkondensatorn som blir för hög för 555an(18 volt max tror jag), eftersom batteriet inte belastar ner då. Man kanske skulle behöva skydda spänningsvakten på nåt sätt!

[Zigge]

En broms behövs. Grabbarna "över där" som bygger vindkraftverk springer ut och slår om en strömbrytare som kopplar bort batterierna och kortsluter generatorn när det blåser för hårt, men jag vill att det funkar per automatik.

Spänningsavbrott och överspänning på 555:an var tur att du sa. jag ska fundera lite på det hela.

[Zigge]

Skulle det här fungera?

Extralindningen som är kopplad till spänningsvakterna går via en MOSFET för att skydda 555:an om batteriet kopplas ur.
Om MOSFET:en är hungrig på ström kan den ju gå via en grind så att den slår till endast när generatorn laddar och ström finns från batteriet.

7805:orna kanske är lika hungriga på ström och de övriga kretsarna, så jag kanske inte vinner något på en separat 7805:a som känner av spänningen över generatorlindningen? Det kanske går lika bra att bygla ingångarna på 7400:an.

Tanken är annars att det hela ska dra så lite ström som möjligt när vindkraftverket står stilla.

Är MOSFET-drivaren som sitter mellan 7400:an och MOSFET:en nödvändig i så fall?

[eka]

Att skydda från överspänning gör man enklast med zenerdioder.
Jag tror jag beskrev det tidigare för skydd mot överspänning från mätlindningen.
Samma teknik kan man använda på andra platser.

Att blanda in för mycket komponenter gör också konstruktionen känslig/besvärlig.
Kopplingen du beskrivet kommer att få problem då mosfet och alla komponenter du har ritat in kräver en nollpunkt som ligger över matningsspänningen.

[Zigge]

Just det! Då var det så här du menade, eka?