Witam,

Wziąłem się za zrobienie kompleksowego zabezpieczenia subwoofera opartego na holton 400 za pomocą Atmegi. I mam trochę problem z zrealizowaniem pomiaru prądu na wyjściu wzmacniacza. Zacząłem kombinować z pomiarem różnicowym według schematu w bluebooku ale to się wiąże z rezystorem w torze głośnika i nie bardzo wiem czy jest to dobry pomysł, na wyjściu wzmacniacza może się pojawić około 230 W (przypuszczalne, jeszcze nie mierzone) i nie wiem jakie rozwiązanie zastosować. Zastanawiałem się jeszcze nad przekładnikiem prądowym i nad pomiarem prądu na rezystorze polaryzującym mosfet i tak na prawdę nie wiem jak to zrealizować.

Poniżej schemat, zakreskowany obwód to pomiar na rezystorze polaryzującym mosfet - pomierzyć prąd na jednym mosfecie pomnożyć przez wszystkie 8 które się znajdują we wzmacniaczu i wtedy będziemy mieli prąd na wyjściu.

Pomiar prądu który ma być dokonany ma na celu rozpoznanie zwarcia/normalnej pracy/przesterowania aby w odpowiednim momencie wyłączyć zasilanie i odłączyć głośnik.

Może macie jakieś opracowane i sprawdzone sposoby do realizacji takiego pomiaru ?



Po skończeniu całego projektu udostępnie schematy i wsad. Do tej pory udało mi się zrealizować większość założeń projektu.

Pozdrawiam Adrian

Typowym zabezpieczeniem jest pomiar spadku napięcia na rezystorze źródłowym (nie jest to rezystor polaryzacyjny, bo nie ustala on punktu pracy tranzystora a jedynie wprowadza lokalne ujemne sprzężenie zwrotne). W prostych rozwiązaniach jest to po prostu złącze BE tranzystora. LM358 w tym miejscu się nie sprawdzi, ze względu na duże napięcie wspólne (pełne napięcie zasilania wzmacniacza czyli koło +/- 40V) przekraczające dopuszczalne napięcie zasilania LM'a. Jeżeli już stosować wzmacniacz operacyjny to należałoby "wzbogacić" go o dyskretny stopień wejściowy.

Pomiar spadku napięcia na rezystorze szeregowym nie jest najlepszym rozwiązaniem, gdyż zwiększa rezystancję wyjściową wzmacniacza, a ta powinna być jak najmniejsza, zwłaszcza w przypadku, gdy głośnik pracuje w bass-reflex'ie.

Przekładnik prądowy jest dobrym pomysłem, tylko nie może być to przekładnik energetyczny, bo ten jest przeznaczony dla 50Hz, a na wyjściu wzmacniacza będzie od około 20Hz do około 300Hz. W tym temacie polecam artykuł w Elektorze "audio watomierz".

Ja polecałbym zastosowanie dedykowanego układu zabezpieczenia np. uPC 1237.

Witam
Co do idei pomiaru napięcia na rezystorze to może popatrz jak jest to rozwiązane w starym ELTRON'ie.
Ze względu na fakt że ( tak jak i w Twoim przypadku) na jedną gałąź zasilania przypada po dwa tranzystory najpierw są dwa rezystory emiterowe osobno dla każdego tranzystora ( wiem, że innego typu - ale zasada taka sama) a następnie "podpięte" do wspólnego rezystora ( p. schemat ).
To samo dotyczy gałęzi ujemnej. Takie rozwiązanie umożliwia jednym pomiarem sprawdzić co dzieje się na obydwóch tranzystorach. Ten układ który zaznaczyłem spełnia rolę zabezpieczenia przeciwzwarciowego. Zamiast przywierać bazy sterujące mógłbyś mierzyć napięcie na tym rezystorze
" a potem się martwić " .

Odradzam ładować rezystor szeregowo z zespołem głośnikowym - przede wszystkim musiałbyś zastosować do niego prostownik bo jak inaczej dokonałbyś pomiaru, a po drugie - nie szkoda marnować mocy?

Pozdr.

Kolega kicajek podał typowy przykład zabezpieczenia wzmacniaczy mocy i nie do końca jest to zabezpieczenie przeciwzwarciowe a przed nadmiernym prądem. Układ działa w ten sposób, że jeżeli spadek napięcia na rezystorze emiterowym (źródłowym) zbliża się do około 0,6V, to zaczyna przewodzić tranzystor zabezpieczenia i zmniejsza wysterowanie tranzystora mocy. Układ ten ma następujące wady:
* napięcie baza-emiter dla różnych tranzystorów ma różna wartość (rozrzut produkcyjny) i mocno zależy od temperatury - nie ma mowy o jakimkolwiek pomiarze, bo błąd może wynieść nawet 50%
* układ jest zupełnie nieskuteczny przy uszkodzeniu tranzystora mocy, w takim przypadku spalą się pozostałe tranzystory i głośnik
* układ nie zabezpiecza przed pojawieniem się napięcia stałego na wyjściu, które może uszkodzić głośnik
* działanie układu słychać i jest niemiłe dla ucha
* trudno ustawić próg, tak by wykorzystać pełna moc wzmacniacza a jednocześnie by układ pewnie go zabezpieczał

Moja propozycja była by taka, by rozgraniczyć przesterowanie i stany awaryjne.
W przypadku przesterowania zmniejszyć wzmocnienie, w przypadku awarii odłączyć głośnik i ewentualnie zasilanie.

Witam
Pisząc:

miałem na myśli samą ideę pomiaru. Używając słowa przeciwzwarciowy zastanawiałem się nad określeniem "nadprądowy" ale ten układ potocznie nazywa się tak jak napisałem.
Oczywiście we wzmacniaczach o dużych mocach należy wziąć pod uwagę więcej czynników niż tylko napięcie na rezystorze emiterowym. Dawno temu, gdy na estradzie chałturniczej "królowały" ELTRONY i WERMONY zbudowałem wzmacniacz 2x200W i tak byłem przerażony jego mocą ( ) że zainstalowałem: soft start dla zasilacza, opóźnione włączenie głośników, wykrywanie napięcia stałego na wyjściu, wykrywanie napięcia wyjściowego "zbliżającego" się do napięcia zasilania oraz pomiar prądu dla poszcz. gałęzi. W dzisiejszych czasach gdy zaciszu domowym włącza się 400W każde zabezpieczenie można zastosować; zależy tylko co kol.Adhewelt chce mieć u siebie "na pokładzie".

Pozdr.

Na wstępie dziękuję za zainteresowanie tematem i szybką odpowiedź.
No więc tak, spodobał mi się pomysł z przekładnikiem prądowym, wyeliminowałoby to problem separacji galwanicznej ale trzeba byłoby pomyśleć o jakimś porządnym układzie prostownika pomiarowego. Myślę że można takowy zrealizować na 3 wzm. TLC274P pracującego jako sink, nawet gdzieś po internecie krążył schemat, to natomiast przysparza problem zasilania. Nie bardzo chciałem używać innego napięcia niż 5V (zasilanie procka). Jednak jak znalazłem przekładnik to częstotliwościowo nie pasował a jak pasował to strasznie dużo kosztował. Rezystor w torze głośnikowym to beznadziejny pomysł ale nie mogłem nic znaleźć co by mi przypasowało. Wpadłem na taki układ firmy allegro ACS712T rozbudowany czujnik Halla. Zasilany z 5V napięcie przy zerowym przewodzeniu prądu to vcc/2 działa na AC i DC przy dodatnim przepływie napięcie wzrasta a przy ujemnym maleje dokładnie o 84mV (przy zasilaniu 5V). Dokładność 5% czyli chyba wystarczająco, przester od zwarcia dam radę (chyba) odróżnić za pomocą uC. Jeszcze nie doczytałem noty ale nie widziałem nigdzie rezystancji styków roboczych wiec mam załatwione wszystkie pkt. co myślicie o tym układzie ? Nada się i czy jest sens brnąć w tym kierunku ? Zakres pomiarowy to 25A.

Do kolegi kicajek - jest to subwoofer o mocy do 300W więc na upartego nie musiałbym wymyślać mega skomplikowanych zabezpieczeń ale jednak dzięki nim udało mi się uniknąć spalenia głośnika. Do tego zauważyłem, że czasami subwoofer potrafi wyłączyć S'ke B16 prawdopodobnie chodzi o załączenie w najmniej korzystnym momencie sinusoidy napięcia.

A na pokładzie chce mieć pełen komplet anty DC, anty zwarcie, za duża rezystancja na wy, utrata któregoś z zasilań, soft-start, szybkie załączanie/ wyłączanie głośnika, pomiar temperatury na radiatorze, wyłączanie filtra (zredukować pobór prądu do minimum przy stdby) może regulacja głośności za pomocą rezystora cyfrowego i sterowanie przez rc5, myślałem również o stałych ustawieniach do filmu/muzyki/nocne granie ale to na samym końcu i nie wiem czy się zdecyduje .
Do tego jakieś mniej i bardziej potrzebne rzeczy typu buzer, przycisk, sygnalizacja i takie tam.

Chce to zrobić na jakimś uC ze względów edukacyjnych i dlatego, że trochę mnie to jara, poza tym dużo ludzi czegoś takiego szuka to i przy okazji może się komuś przydać.

nota tego układu: https://www.sparkfun.com/datasheets/Bre ... s/0712.pdf

Pozdrawiam i dziękuję za pomoc


Drobne sprostowanie:

Jednak tor prądowy posiada rezystancję nie wielką bo 1,2 mOhm co przy normalnej pracy będzie powodować spadek mocy na tym elemencie o jakieś 0.0192W a przy metalicznym zwarciu wyjścia 0.12W więc według mnie jest w porządku. Błąd pomiarowy wynosi 1.5% a nie 5% tak jak napisałem wyżej czyli jeszcze lepiej a że ma to służyć w celu zabezpieczenia zwarciowego a nie do celów szczegółowo pomiarowych więc myślę, że ten błąd można pominąć.

Czy będzie to dobre rozwiązanie na pomiar prądu w torze głośnikowym ? Może jest coś co pominąłem i tego nie widzę ?

Witam
Chciałbym tylko powiedzieć ( napisać ), że wspomniane przeze mnie układy robione były na elementach typu tranzystor, przekaźnik itp. ( stare dzieje ) więc nie ma sensu ich tu przytaczać; jednakże chętnie się dowiem czegoś więcej o układzie ACS712... pracującym we wzmacniaczu m.cz.
Życzę powodzenia w wykonaniu planowanych zabezpieczeń - niech się nie przydają ale niech pracują poprawnie.
Jeszcze jedno; taka moja sugestia: gdy będziesz miał wszystko uruchomione to warto dla tych zabezpieczeń przewidzieć " tryb serwisowy " - w moim wzmacniaczu raz coś padło i straciłem jeden dzień na ominięcie zabezpieczeń; po prostu zabezpieczenie " widziało" awarię i za skarby nie chciało podać napięcia zasilania na końcówkę. Powstał taki paradoks, że aby naprawić musiałem pomierzyć, aby pomierzyć musiałem włączyć, aby włączyć wzmacniacz musiał być sprawny .

Pozdr.

Nie pomyślałem o trybie serwis :/ Dzięki za cenną wskazówkę
Pozdrawiam.

Samo rozwiązanie pomiaru prądu bardzo ciekawe i eleganckie. Pozwól jednak, że zwrócę Ci uwagę na parę szczegółów:
* masz napięcie proporcjonalne do prądu i co dalej: czy wykorzystasz je do przetwornika ADC czy zastosujesz np. komparator. W pierwszym przypadku będzie to trudne, bo pomiar będzie musiał się odbywać bardzo często w drugim przypadku masz sygnał tylko o przekroczeniu pewnej wartości, ale nie wiadomo o ile przekroczonej (może kilka komparatorów - coś w rodzaju przetwornika ADC typu flash).
* jak zareagujesz na przekroczenie: odłączeniem głośnika - czas zwalniania przekaźnika to ms, w przypadku zwarcia to całe wieki (należy pamiętać, że dioda zerowa przy przekaźniku wydłuży czas zwalniania nawet do 50ms)
* czy układ będzie wystarczająco szybki i zareaguje zanim stanie się nieszczęście

W przypadku zwarcia moze się zdarzyć, że w ciągu kilku us prąd osiągnie ponad 100A, a wtedy układ ACS712T po prostu wyparuje.
I jeszcze jedna uwaga: układ zaproponowany przez kol. kicajek, mimo licznych wad ma dwie wielkie zalety, mianowicie:
* zawsze będzie wystarczająco szybki, bo tranzystor zabezpieczający jest wielokrotnie szybszy niż tranzystor mocy, oraz
* zadziała przy duzym przeciążeniu i zwarciu zarówno ostrym jak i tępym.

Myślałem nad wykorzystaniem przetwornika ADC ale jeszcze nie wiem czy uC czy zewnętrznego (ostatnio mnie zainteresował MCP3421) i przy free-running mode więc myślę, że delikatnie przyśpieszę zadziałanie i nie będę musiał wywoływać częstych pomiarów. Przy użyciu komparatora musiałbym jakoś rozwiązać sprawę napięcia raz malejącego a raz rosnącego (w zależności od przepływu prądu w ASC712T - nota ) a to mogłoby utrudnić sprawę. Co to jest to rozwiązanie typu flash ?

Odnośnie chwilowego prądu zwarciowego, na pewno chciałbym dać w torze głośnikowym bezpiecznik (może pomóc a raczej nie zaszkodzi), myślałem też nad małą cewką za układem ACS co delikatnie opóźniłoby prąd na głośniku ale tutaj znowu wchodzi rezystancja. Do tego oczywiście odcinanie przekaźnika na zasilaniu końcówki mocy (za kondensatorami) i odcięcie głośnika przekaźnikiem. Na razie nie przychodzi mi do głowy lepsze rozwiązanie ;/ Może Ty masz jakiś pomysł ?

Można by się jeszcze pokusić o stworzenie modelu w uC który analizowałby pobór prądu przez końcówkę następnie szybkość przyrostu prądu po stronie głośnika i przy okazji obserwować przewodzenie wspomnianego przez kolegę kicajek tranzystora, strasznie to brzmi - jestem ciekawy czy tez tak strasznie byłoby z realizacją ? Nie chciałem tylko ingerować w sam układ wzmacniacza, dobrze byłoby tego uniknąć ;/

Albo może dorzucić tranzystor załączany przez uC w torze głośnikowym który przy zwarciu zwierałby przez rezystor 2ohm/10W do masy - przynajmniej ochroniłoby to głośnik.

Nie wiem czy to dobry pomysł ;/

Co do pomiaru, to moja sugestia byłaby taka, by wykorzystać kilka komparatorów załączanych przy różnych wartościach prądu, np 110%, 150%, 200% mających sygnalizować stany:
110% - niebezpieczeństwo przesterowania, 150% przesterowanie, 200% zwarcie. Każdy z nich wyzwalałby przerwanie, w ten sposób korzystamy z ADC tylko wtedy, kiedy jest to potrzebne (110% i 150%), a w przypadku zwarcia (200%) reakcja jest bardzo szybka i nie wymaga oczekiwania na konwersje ADC. Oczywiście ilość i wartości progów mogą być inne.
Alternatywnym rozwiązaniem dla przeciążenia mógłby być detektor szczytowy (peak detector), którego stan byłby sprawdzany co np. 10ms.

Przetwornik ADC typu flash, lub przetwornik bezpośredniego porównania składa się z wielu (dla 8 bitów z 256) komparatorów, których stan jest zamieniany w demultiplekserze na liczbę (konwersja z koku 1z256 na 8bit). W ten sposób działają najszybsze przetworniki, których czas konwersji osiąga pojedyncze ns.

Nic nie stoi na przeszkodzie by uC wykrywał przekroczenie prądu na rezystorze emiterowym/źródłowym (trzeba by tylko zatroszczyć się o przesuniecie napięć np. w ten sposób, że kolektor tranzystora zabezpieczającego sterowałby diodą led transoptora a fototranzystor transoptora sterowałby pin uC). Mogłoby działać to też w drugą stronę, tzn led sterowana z uC a fototranzystor zwiera do masy bazy/bramki tranzystorów mocy.