Стенд для исследования АКБ на базе ПЛК

[реношник]

[user]реношник[/user], Ардуино пока не более чем игрушка, ибо не имеет средств измерения, а только средства индикации. Согласитесь, что трудно провести исследования, не имея измерительных приборов. Так вот Ардуино не является средством измерения. Поэтому основное его назначение, простейшая домашняя электроника. Я же своей целью ставлю именно исследования, и значения в результатах должны иметь хоть какую то достоверность. То на чем я делаю это сейчас имеет метрологический сертификат.

Вот тут можно посмотреть сам сертификат, и скачать приложение к нему, где указаны все допуски и погрешности для каждого прибора:

http://www.mzta.ru/certificates/programmno-tekhnicheskij-kompleks-kontar

То есть я использую измерительные контроллеры, и потому мои данные, полученные с их помощью, являются достоверными.

http://www.mzta.ru/produkcziya/vypuskaemaya-produktsiya/24-programmno-tekhnicheskij-kompleks-kontar

Вот ссылка на всю линейку приборов....   Нарисуйте хотя бы блок схему, вашей системы контроля/управления ....   

Кстати arduino  это просто контроллер на печатной плате,  а КОНТАР разве не использует контроллеры в своих блоках ?!?!

[Кass]

Сегодня пришли датчики тока, на ±20А и ±30А, которые обеспечат и точность измерения, и гальваническую развязку.

Так это же китайский датчик на ACS712. Точность аж 1,5%, а при вашей любви к суперточности это странный выбор....   
К тому же шибко зависит от внешних элмагн. полей, я его пользовал когда-то....  и забраковал 

Сейчас все китайское. Айфон и Айрад тоже китайские. Датчики Холла практически все китайские, даже если он  будут стоять в швейцарских датчиках. Меня интересует не сама точность, а метрология, по которой 1.5 - это класс точности, и это нормируемое значение. Большинство измерительных приборов, которыми вы пользуетесь имеет погрешность не меньше. По крайней мере я знаю, что погрешность измерения тока в моем случае будет 1.5%, если я не буду делать калибровку. А я делаю калибровку. С перепадом на фете все гораздо сложнее. Там эта погрешность мало того, что не нормируемая, она зависит сразу от множества параметров, причем зависит непредсказуемо. Если и делать измерение таким образом, то нужно делать длительную работу по измерению падения напряжения во всем диапазоне влияемых параметров, в том числе и температуры. Я думаю, что это не стоит тех менее чем 200 руб за датчик тока. Более того, мне нужна была гальваническая развязка, что датчик тока мне и обеспечил.

Электромагнитных полей в случае управления зарядом и разрядом аккумулятора, способных влиять на датчик тока нет. Я же его не внутрь электродвигателя встраиваю. Поэтому это меня не волнует.

[Кass]

Вот ссылка на всю линейку приборов....   Нарисуйте хотя бы блок схему, вашей системы контроля/управления ....   

Не очень понял вопроса. Схемы я все выше выложил, причем принципиальные. Всю эту линейку приборов я знаю, и многое у меня есть на складе, как и линейки других производителей. Тут просто наиболее гибкие средства отладки, что полезно для исследований.  К чему вы ее вообще привели? Что бы я ее изучил?

Кстати arduino  это просто контроллер на печатной плате,  а КОНТАР разве не использует контроллеры в своих блоках ?!?!

На плате не контроллер, а микроконтроллер. Контроллер, это уже не совсем микроконтроллер. Это уже готовое устройство. Микроконтроллер - это комплектующая деталь контроллера.  Все используют микроконтроллеры, но используют разные, с разным назначением, с разными алгоритмами, разными АЦП, и только. Те же операционные усилители есть измерительные, с нормируемыми параметрами, а есть общего назначения или для звуковых трактов, где ничего не нормируется. Есть источники напряжение нормируемые, к примеру источники опорного напряжения, а есть не нормируемые, которые не используются в средствах измерения.

[Кass]

Мне интересна сама идея - когда программа автоматом подбирает ток на всем протяжении заряда по внутреннему сопротивлению.. а алгоритм можно делать по разному.

Я не думаю, что внутреннее сопротивление будет зависеть от мгновенного значения тока. Более того, даже если такая зависимость и будет найдена, то не факт, что оптимальный ток для этого будет соответствовать максимальному количеству циклов аккумулятора. А тут уж кому что важнее, минимальное сопротивление при 50 циклах жизни аккумулятора, или какое то среднее значение сопротивления при максимуме циклов. А исследование влияния любого из параметров на количество циклов самое длительное и дорогостоящее. Поэтому тут или опираться на уже имеющиеся результаты исследований и опираться на них, или придумывая новые алгоритмы самостоятельно проводить подобные исследования. Тот же кто придумывал новые алгоритмы, но их не проводил, проваливались на независимых тестах. Так что бабка на двое сказала. Тут нужен здравый компромисс.

[ИС-Х]

...Меня интересует не сама точность, а метрология, по которой 1.5 - это класс точности, и это нормируемое значение.

Как же так?  Еще недавно вы гнули пальцы за точность своих ПЛК, высказывали крутизну, гнобили 10-разрядные АЦП:

я пишу о измерениях, а не о получении каких то мифических цифр.

Кстати, 1,5% это ТИПОВАЯ погрешность при +25С, а там еще температурный коэффициентик есть. Он еще как компас работает... на магн. поле земли... даже не представляю как вы его собираетесь калибровать.

Большинство измерительных приборов, которыми вы пользуетесь имеет погрешность не меньше.

Популярные китайские мультики имеют 0,5-0,7% на DC.

[Кass]

Кстати, 1,5% это ТИПОВАЯ погрешность при +25С, а там еще температурный коэффициентик есть. Он еще как компас работает... на магн. поле земли... даже не представляю как вы его собираетесь калибровать.

Температурная компенсация у меня есть. Могли видеть термистор на схеме. Калибровка обязательно есть, от калибровочного коэффициента для конкретного экземпляра, так и автоматическая калибровка нуля через секунду после включении прибора. Это абсолютно стандартные процедуры, которые повышают точность измерения. Температура обязательно учитывается не только для датчиков, но и для компенсации проводов (когда я ее буду делать).

Вы думаете точность определяется датчиком? Посмотрите к примеру датчики от Хоневел, к примеру серию CS, там чувствительность приводится ±12% плюс 0.05% на градус, то есть 1.25% при 25°С. Точность обеспечивается метрологическими алгоритмами калибровки датчиков. Просто радиолюбители этим на заморачиваются, но если вы попробуете включить свой прибор в реестр средств измерений, то сразу обо всем узнаете.

Теперь конкретно по этому типу датчиков. Если внимательно посмотреть, то погрешность 1.5%, это суммарная (TOTAL), а сумма складывается из абсолютной, относительной, дрейфовой или прогрессирующей, случайной, и т.п. Самая большая погрешность этих датчиков, это абсолютная, определяющаяся индивидуальными особенностями конкретного экземпляра, и дрейфовая, от температуры. Если у вас прибор будет работать в помещении с относительно постоянной температурой, то на друйфовую можете забить. Если предполагается работа в широком диапазоне температур, то делается температурная компенсация. Абсолютная погрешность существенно понижается калибровкой. В итоге у вас остается самая незначительная, это относительная, которая для нас наиболее важна, и которая крайне низкая у большинства типа датчиков.

Смотрите внимательно на логи/осциллограммы. Когда вы видите там море хаоса, каких то не информативных импульсов, это и есть огромные относительные ошибки, а не помехи или шумы, как принято это тут называть. Теперь смотрите мои логи и осциллограммы, и видите там их практически полное отсутствие. Такие графики уже имеет смысл обрабатывать, рассчитывая получить довольно точные и достоверные результаты.

[Alex_Soroka]

Температурная компенсация у меня есть. Могли видеть термистор на схеме.

и термистор именно в точке замера работает?  и на него нет наводок от силовой схемы? 

Теперь смотрите мои логи и осциллограммы, и видите там их практически полное отсутствие. Такие графики уже имеет смысл обрабатывать, рассчитывая получить довольно точные и достоверные результаты.

ну-ну 
удачи в иллюзиях

[Кass]

и термистор именно в точке замера работает?  и на него нет наводок от силовой схемы? 

Он работает там, где нужно.

Теперь смотрите мои логи и осциллограммы, и видите там их практически полное отсутствие. Такие графики уже имеет смысл обрабатывать, рассчитывая получить довольно точные и достоверные результаты.

ну-ну 
удачи в иллюзиях

Александр, ну далеки вы от метрологии как я от балета. Ну попридержите вы ваши выводы при себе.   Ну честное слово, ну не интересно. Вы бы ни одну серьезную систему не сдали. У вас даже компенсации проводов нет, что является по сути азами метрологии. Ну занимаетесь радиолюбительскими поделками, ну занимайтесь.

[ИС-Х]

[user]Кass[/user], далеко не все молятся на метрологию. Где-то она да, нужна, но не в данном случае. Кому она нужна кроме вас?

Вот скажите, что для вас лично изменится, если ошибочно намеряете на АКБ 12,78В вместо истинных 12, 738460894097 ?  Печаль, плохой сон?
Ошибка больше 0,3%, это же ужас!!!!
Вы еще не поняли, что умное ЗУ, что мы пытаемся сваять, это замкнутая система регулирования  в которой абсолютные значения не так важны, для которой показометр это так, для справки и успокоения в него зрящих. Понятно, что кто-то будет потрясать образцовыми вольтметрами и орать, не понимая для чего и нужно ли ловить блох.

[UriBas]

.. Поэтому тут или опираться на уже имеющиеся результаты исследований и опираться на них, или придумывая новые алгоритмы самостоятельно проводить подобные исследования. 

Безусловно сам алгоритм не может быть без теста, где определяется внутреннее сопротивление, приблизительную емкость и максимальный ток для конкретного аккумулятора.
Вот методика, она не супер пупер точная, но вполне для реализации алгоритма пойдет..  http://chem21.info/page/043252241175073137240123085103234095079153129093/ 

Спойлер

   

Порядок расчета таков
1. Сначала определяем [b-b]Rвн  [/b-b]
-- мерим [b-b]НРЦ - Uxx [/b-b] Подаем [b-b]зарядный ток - Е[/b-b], мерим [b-b]напряжение - U [/b-b] Затем вычисляем [b-b]Rвн  [/b-b]=(U-Uхх)/Е
  Выйдет не совсем точно, но как написано в статье и как пишут те, которые используют этот метод, расхождения не большие.  Для того чтобы было точнее,  можно делать два-три - четыре или больше замеров под разными токами. 
    К примеру так  [b-b]Rвн [/b-b]= ((U-Uхх)/Е + (U1-U2)/(Е1-Е2))/2  (тут получилось два замера вн сопр)    или еще больше замеров ..
2. Теперь, по вн. сопр.,   определяем примерную емкость АКБ  [b-b]-Q[/b-b]
            Q =0.15/0,7/Rвн    где 0,15 и 0,7 это коэфициенты  (см в картинке) ну или коэф можно заменить Q =0,214285/Rвн
3. Наконец по емкости находим максимальный ток, больше которого, на данном этапе подавать не желательно.
         Емакс = Q*0,5
Т.е. максимальный ток  = 0,5С.  что соответствует оптимальному режиму как по скрости, так и по ресурсу согласно опытам из статьи.  Таким образом можно контролировать максимальный ток до следующего теста. 

[Кass]

[user]Кass[/user], далеко не все молятся на метрологию. Где-то она да, нужна, но не в данном случае. Кому она нужна кроме вас?

Вот скажите, что для вас лично изменится, если ошибочно намеряете на АКБ 12,78В вместо истинных 12, 738460894097 ?  Печаль, плохой сон?
Ошибка больше 0,3%, это же ужас!!!!
Вы еще не поняли, что умное ЗУ, что мы пытаемся сваять, это замкнутая система регулирования  в которой абсолютные значения не так важны...

Понятно. Вы просто не очень знакомы с теорией автоматического регулирования, от этого у вас и не понимание, почему это так важно, и что именно важно. Попробую пояснить на пальцах.

Как я уже выше написал, важна не абсолютная погрешность, а относительная. Если у вас постоянно вместо 12.78 В система получает 12.73, то это еще пол беды. Совсем другое дело, когда вместо 12.78 у вас система получает то 12.73, то 12.81, то 12.75, то 12.79. А при нарушении методов метрологии вы получаете именно такие данные. Посмотрите внимательно на ваши осциллограммы. С такими данными даже не стоит пытаться что то обрабатывать. Что бы вам как то нивелировать такую относительную погрешность, вам нужно поставить на входе фильтр с довольно таки большим тау, а после этого говорить о каких то милисекундах в динамике, а тем более микросекундах, просто не стоит. Суть в том, что основа любого качественного регулирования, это пропорционально-интегрально-дифференциальное уравнение. Так вот с пропорциональной частью еще под беды, ибо она повторит с коэффициентом усиления вашу относительную погрешность, интегральная составляющая будет просто накапливать погрешность, а вот самая большая проблема будет с дифференциальной частью уравнения, ибо она на различные прыжки измеряемой величины реагирует максимально резко и агрессивно. Поэтому ПИД регулирование у вас с такими входными данными у вас работать не будет от слова совсем.  Можно будет использовать только ПИ регулирование, но оно работает только в очень инертных процессах, к примеру в теплоэнергетике, и совсем не годится в динамических процессах. В системах же регулирования ШИМ, используется вообще ПДД регулирование. Двойной дифференциал! Он вам там такого нарегулирует, что только держись.

Теперь давайте вспоминать задачи, которые мы возлагаем на ЗУ. А там у нас есть и регулирование тока, и регулирование напряжения, да еще и не с постоянным заданием, а с изменяющимся. Вы знаете как выглядит реакция ПИД регулятора на единичное импульсное изменение задания? Вот так:



Красиво? А теперь представьте, что у вас входные данные это постоянные возмущения. Так вот с такими входными данными регулировать толком ничего не получится. А нам это нужно. И желательно использовать не П-регулирование из прошлого века, а ПИД и ПДД.

Если вас реально заинтересует теория автоматического регулирования, то я вам могу смоделировать реакцию ПИДа на колебания входных значений и вывести график.

Теперь перейдем к методике измерения тока на открытом ключе. Пока я не использовал ВЧ ШИМ, период несущей которого меньше машинного цикла контроллера, проблем в принципе было не много. Я замерил падение на нем при различных значениях тока, и получил некую кривую, по которой сделал калибровку полученных значений, и получил погрешность на уровне единиц миливольт, что меня устроило. Но когда я запустил ШИМ, для дальнейшего регулирования, то вместо ровных значений получил тот самый "забор" импульсов относительной погрешности, ибо с момент закрытия ключа на нем напряжение увеличивается до разницы между напряжением источника питания и НРЦ АКБ. И вот сей "забор" погрешностей напрочь убил все возможности регулирования. Если поставить фильтр и ПИ, то проблем нет, но и динамики никакой нет, если же без фильтров и ПИД, то там полная каша на выходе будет.

С датчиком этой проблемы нет. Когда ключ открыт, он выдает импульсы тока, а АЦП выдает их действительное значение. Когда же ключ закрывается для паузы (НЦ ШИМ), значение тока просто замораживается. То есть в паузы измерений не производится, а регулятор видит значение , которое было перед паузой и потому не дергается и никак не реагирует на это "единичное воздействие".

Вот как то так. Если что то не понятно, спрашивайте, я распишу подробнее.

[ИС-Х]

Если у вас постоянно вместо 12.78 В система получает 12.73, то это еще пол беды.

Ну слава богу. 

Совсем другое дело, когда вместо 12.78 у вас система получает то 12.73, то 12.81, то 12.75, то 12.79. 

Мы про метрологическую точность или про разрядность?    последняя не проблема программными методами.

Если вас реально заинтересует теория автоматического регулирования, ..... Если что то не понятно, спрашивайте, я распишу подробнее.

Спасибо, учитель, я ее в ВУЗе изучал  правда это лет 40 назад было, но вспомнить приятно.

[Кass]

Совсем другое дело, когда вместо 12.78 у вас система получает то 12.73, то 12.81, то 12.75, то 12.79. 

Мы про метрологическую точность или про разрядность?   

Я где то написал про разрядность? Я написал про относительную ошибку, и не важно чем она вызвана

последняя не проблема программными методами.

Ну опишите алгоритм.

[ИС-Х]

И вот про ПИД не надо. АКБ достаточно инерционная система, чтобы колоть орехи роялем. Для него вполне достаточно И-регулятора. Тем более объекты регулирования (АКБ) предполагаются разные, от мала до велика, и что, под каждый подбирать И и Д? И поддерживать с неописуемой точностью и скоростью (без перерегулирования и апериодики)  пока не известно что и не известно чем совершенно не нужно.
Кстати, когда-то я писал ПИДы на асме еще для старых камней с 8-разрадным АЦП и они работали весьма неплохо, уж поверьте, ну в пределах разумных отклонения конечно. Но настраивать этот ПИД под каждый объект слишком долго...

[реношник]

Вот ссылка на всю линейку приборов....   Нарисуйте хотя бы блок схему, вашей системы контроля/управления ....   

Не очень понял вопроса. Схемы я все выше выложил, причем принципиальные. Всю эту линейку приборов я знаю, и многое у меня есть на складе, как и линейки других производителей. Тут просто наиболее гибкие средства отладки, что полезно для исследований.  К чему вы ее вообще привели? Что бы я ее изучил?

Кстати arduino  это просто контроллер на печатной плате,  а КОНТАР разве не использует контроллеры в своих блоках ?!?!

На плате не контроллер, а микроконтроллер. Контроллер, это уже не совсем микроконтроллер. Это уже готовое устройство. Микроконтроллер - это комплектующая деталь контроллера.  Все используют микроконтроллеры, но используют разные, с разным назначением, с разными алгоритмами, разными АЦП, и только. Те же операционные усилители есть измерительные, с нормируемыми параметрами, а есть общего назначения или для звуковых трактов, где ничего не нормируется. Есть источники напряжение нормируемые, к примеру источники опорного напряжения, а есть не нормируемые, которые не используются в средствах измерения.

Случай конечно серьезный    и запущенный ...   

ОК...  дерзайте, не буду отвлекать ...       

[serggio]

Эсли это датчик на ACS712, как тут пишут, то тухленький он. Ток от более 16 кГц прямоугольного импульса (ШИМ) вы не измерите. И то пятая гармоника будет зарублена на 30%

[Vova_n]

Точно поговорка описывает то, что здесь происходит - "Горе от ума"
Продолжайте, мне интересно как вы будете бороться с проблемами которые сами себе придумали 

[Кass]

И вот про ПИД не надо. АКБ достаточно инерционная система, чтобы колоть орехи роялем. Для него вполне достаточно И-регулятора.

Ну откуда там инерционная система? Вы ток то как регулируете. Вы импульсы тока видели на осциллографе? Ну что там инерционного то?

Случай конечно серьезный    и запущенный ...   
ОК...  дерзайте, не буду отвлекать ...       

"Arduino — это электронный конструктор..." (http://arduino.ru).

"Arduino — торговая марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей." (https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino)

Если для вас Ардуино не игрушка, то лучше не отвлекайте. Играйтесь сами. Еще Лего к нему добавить, и можно корпуса серьезные собирать.

Эсли это датчик на ACS712, как тут пишут, то тухленький он. Ток от более 16 кГц прямоугольного импульса (ШИМ) вы не измерите. И то пятая гармоника будет зарублена на 30%

А мне и не надо более. У меня ВЧ ШИМ будет 100-200 Гц.   Главным условием подбора для меня было гальваническая развязка, и минимальное вносимое сопротивление. Если бы ни это, я использовал бы банально шунт на несколько миллиом. Милиомметр (росреестр) у меня есть. Можно сделать хоть из куска провода.

Точно поговорка описывает то, что здесь происходит - "Горе от ума"
Продолжайте, мне интересно как вы будете бороться с проблемами которые сами себе придумали 

Спасибо за комплимент относительно ума. Вы мне льстите.

Да нет для меня в этом никаких проблем. Для меня нет проблем в сложных системах, реализованных на сотнях контроллеров, и работающих как единый организм. А это так, пукалка небольшая на уровне хобби. Ничего серьезного. И так взял практически самые слабые контроллеры из имеющихся в наличии, и то тут один контроллер может работать сразу с несколькими аккумуляторами. В общем и так из пушки по воробьям. Если будет какой то полезный результат, то я для вас реализую все на дешевом ПЛК, рубля за два, и все выложу.   На промышленных ПЛК это будет интересно лишь в промышленных масштабах, для отслеживания и автоматического обслуживания аккумуляторного парка на каких то станциях спутникового слежения, на базовых станциях, на генераторах 2-й категории или больших промышленных упсах. Но там то пока все реализуется по стандартным технологиям КТЦ и CC/CV. Но это для данного форума не представляет никакого интереса, и потому касаться этих вопросов не буду.