Расчет сопротивления дорожек pcb(пп)
Люди добрые, подскажите пожалуйста формулу расчета(или программу) сопротивления медной дорожки.
Мне вспоминается что-то типа R=Rуд*(l/S), где Rуд=[Ом*м], l=[м] - длина, S=[м^2] - полщадь попречного сечения. По размерности вроде сходится.
Тогда возникает вопрос - каково уд. сопротивление меди, использемой для изготовления PCB(ПП), и какова толщина меди на PCB(ПП) ?
Да толщина фольги разная бывает, 18,35,50 мкм. Если дороги луженые, то это тоже учитывать надо.
А удельное сопротивление меди, ну наверное можно по инету поискать, если память не изменяет 0,0175 (Ом*мм^2/м).
Angels, тебе надо плотность тока что ли посчитать, выдержит ли плата или что?
Давай подробнее…))
А вообще, сопротивлением дорожек обычно пренебрегают, смотрят только на их сечение…
Плотность тока в том числе.
На самом деле задача такова - есть прецизионный источник опорного напряжения АЦП(4.096В +/- 0.05%). Потребляемый ток известен. Необходимо вычислить падение напряжения на доржке в зависимости от ее ширины. Это необходимо для принятия решения о введении цепи компенсации падения напряжения на ОУ(так называемя схема Кельвина).
Т.е. для заряда Li-pol например? Т.е. у вас есть длинные проводники к батарее, заряжать собираетесь большим током, и хотите повысить точность? Если так нужно, лучше по четырем проводам подключить батарею, т.е. 2 сильноточных и 2 слаботочных. Или вы как раз хотите посчитать, можно ли обойтись двумя широкими дорожками и толстыми проводниками? Можно ведь этого избежать, если пренебречь сопротивлением заведомо толстых проводников к батарее. От места их припайки на плате развести две тонких дорожки к исключительно к операционнику (или компаратору, что там у вас).
Ну почти так 😃 Силовую часть я развел 3мм. Думаю что хватит. В первой редакции дроссель импульсного преобразователя стоит на 2А. В последствии дроссель я буду мотать сам, но на 5А. Слава богу индуктивность небольшая - 4 мкГн. Намотаю на стержне ферритовом - чтобы с током насыщения не морочаться 😃
По поводу сопротивления дорожек - дело в том что для преобразования сигнала используется 12 разрядный АЦП, а качестве источника опорного напряжения АЦП - прецизионный стабилизатор на 4.096 в +/- 0.05%. Так меня, интересует падение напряжения на участке от источника опорного напряжения до АЦП.
Соответственно погрешность источника опорного напряжения 2мВ. Вот исходя из этого и надо мне выбрать ширину дорожки чтобы уложиться в погрешность источника. Вся плата разведена дорожками 1мм.
Вообще - 2 мВ - это много. Если конечно АЦП не жрет бог весть сколько, думаю, уж 1мм дорожек по любому хватит и на этом заморачиваться не стоит.
При такой ширине дороги, сопротивление ее будет, скажем 0,5 ом на метр длины (медь средняя, 35). Пусть длина дороги 0,1 м, т.е. ее сопротивление 0,05 Ом, I=0,002/0,05 = 40мА т.е. довольно много. У припоя, сопротивление раз в 10 больше, а лужение, на сколько я помню, раза в 3 толще чем медь. Зарекаться не буду, технологию производства ПП изучал 13 лет назад, с тех пор для меня это только хобби.
Если длина от ИОН до АЦП меньше 0,5м, то не заморачивайся…
Проблема в другом- у тебя будет импульсник. Так вот лучше развязать силовую часть от сигнальной! Потому что с этой помехой на АЦП будет проблем больше…
Так что - дроссель на цифровую часть, отдельные земли для силовой и сигнальной цепей, соединяющиеся в одной точке, то есть стандартные правила разводки комбинированных схем.
С дорогами все ясно.
По поводу помех. На выходе импульсника стоит LC Low Pass Filter.
Между аналоговым и цифровым плюсом включен помехоподоавляющий LC фильтр, как рекомендовано в даташите на Mega8. Плюс к тому же был выбран АЦП AD7706 - у него на входе программируемый Low Pass Filter стоит. Так что помехи мучать не должны.
В таком случае действительно- всё ок! 😃
Я думаю, что если первые испытания конострукции дадут положительный результат, то можно будет начать что-нибудь типа “Компьютеризированный народный зарядник или Наш ответ Triton’у”.
PS За основу взят даташит AVR450 компании Atmel, так как желания изобретать велосипед особо не было 😃
Это тот, в котором на основе Tini и 90s2333 что ли )) делалась зарядка для Li-ion/Ni-Mh ?
Ну дык. Только там SLA/Li-Ion(Poly)/Ni-Cd(MH).
Сейчас у меня есть 2 варианта - с 12 разрядым АЦП, источником опорного напряжения на 4,096В и 2-х канальным цифровым потенциометром на 256 положений. Он стоит в делителе дифференциального усилителя измерителя напряжения. Расчетная точность 2мВ.
Второй вариант на 16-разрядном АЦП AD7706. Операционник измерителя напряжения работает как с усилением 0.07(по сути дела аттенюатор-повторитель). Коэффициент усиления меняется в АЦП(1…128).
Опорное напряжение 2.048В. Расчетная точность 0.1мВ.
А вот вопрос тебе в догонку… Для чего тебе 12(!!) разрядов? Каким образом ты хочешь обеспечить эти 12 разрядов? Ведь кроме того, что нужен точный ИОН и хороший АЦП обвязка должна быть такой же… При 12 разрядах- 0,024%- иначе теряется сам смысл такого точного АЦП. А в свете того, что будет пользоваться только 8-разрядный потенциометр, вообще я ничё не понимаю)) 😃
- dV/dt на Ni-MH составляет 2 мВ на банку. Вот от этого и отталкиваемся.
В качестве источника опорного напряжения берем например ADR420 или ADR430 - 2.048 В 0.05% => +/- 1мВ.
2^14 = 4096. 2.048/4096 = 0.5мВ Ошибка АЦП составляет +/- 1 LSB => +/- 0.5мВ. Особо изщренной развязки там не требуется.
По поводу потенциометра - шкала линейная. При включении делителем первом приближении сопротивлением бегунка пренебрегаем и получаем коэффициент деления 0-1 с шагом 1/256=0.004/шаг.
На минимальном пределе ошибка составит 1.2*0.004=4.8 мВ
На максимальном пределе 24*0.004= 96 мВ.
4.8-96 мВ - точность определения напряжения элемента(зависит от количества элементов)
В связи с тем, что данная ошибка есть константа, точность СТАБИЛИЗАЦИИ обуславливается по сути точность АЦП и точностью ШИМ-преобразователя.
На самом деле, хватит и 12 разрядного АЦП. Выбор АЦП по сути обуславивается его стоимостью.
Добавлено
Но есть и другой вариант, более дешевый.
Источник опорного напряжения прежний.
ОУ на измерителе напряжения с коэффициентом усиления 0.07
Берем АЦП AD7706 - это 16 разрядный АЦП с 3-мя каналами(как раз - сенсор напряжения, тока и температуры) с программируемым коэффициентом усиления 1-128(степень 2). Сей девайс еще к тому же имеет на входе программируемый цифровой фильтр.
Выкидываем цифровые потенциометры к чертовой матери 😃
Точности данного АЦП вполне достаточно, чтобы не морочиться с точным натягиванием диапазона на напряжения ИОН.
Стоит сей волшебный АЦП в чип-и-дипе 250 рублей.
Добавлено
Возник еще один вопрос - с какой частотой надо опрашивать датчик напряжения и датчик тока ?
2Angels. Хочу и я пару камушков кинуть. Не для того, чтобы отговорить, а для того, чтобы обратить внимание на ряд моментов. Возможно что Вы уже все это учли.
ОУ на измерителе напряжения с коэффициентом усиления 0.07
-
А с какой точностью и как собираетесь выставлять этот коэффициент? Есть ли достаточно точные и поверенные приборы (для такой жедаемой точности обычный тестер, даже цифровой, боюсь не прокатит). На сколько критичен будет уход коэффициента от желаемого значения? В общем случае коэффициент тоже должен иметь маленькую погрешность. Также учитывается ли, например, смещение операционника, влиание температуры, разброс резисторов и пр?
-
Надеюсь 0.07 Вы получаете не на классическом каскаде на ОУ с двумя резисторами? В противном случае глубина обратной связи такова, что Вы скорее получите генератор, нежели усилитель. К сожалению именно так чаще всего поступают наши студенты, когда возникает подобная задача.
Позже может еще нарисую.
Успехов 😃
Ваши пара камушков оказались очень конструктивны. Большое спасибо.
- Слишком большая точность тут не важна. Ошибка данного коэффициента влияет лишь на точность измерения постоянного напряжения(в том смысле что изменение в 10мВ мы увидим, а сами 10 мВ могут быть в диапазоне 0-20 мВ). Связано с тем, что ошибка в первом приближении постоянна(температурный дрейф не учитываем)
Температурный дрейф для LM358 еще не оценивал. Займусь в ближайшее время. По поводу резисторов - я думаю что резисторов с точностью 0.05% вполне достаточно для наших нужд. - Я склоняюсь к мысли о делителе с нужным коэффициентом и повторителе на ОУ. Ясен пень что ОУ с таким коэффициентом в обратной связи будет просто генератором 😃
Слишком большая точность тут не важна. Ошибка данного коэффициента влияет лишь на точность измерения постоянного напряжения
Ну это если заряжать исключительно NiCd, NiMH и только большими токами. Тогда действительно надо ловить относительный спад напряжения. Кстати, многие зарядники отключают когда спад составляет 0-5 мВ (для NiMH) на батарею! Независимо от того, сколько банок там. А связано это с тем, что банки имеют разброс характеристик и дельта пик получается размазан.
Удачных экспериментов. Сам летом сделал подобную зарядку. Правда не совсем универсальную (руки не дошли) и генератор тока с линейной стабилизацией (нелюблю импульсные источникки). За то с помехами точно проблем нет.
P.S. Кстати, можешь посмотреть на АЦП ADS1100 (от TI) и ее разновидности (1110, 1112). Тоже может оказаться любопытной. Самое приятное - цена. 16-ти разрядная АЦП со встроенным ИОН от 3.5$ в розницу. Правда у нее есть свои недостатки. Я себе купил, но еще не мучал.
ADS1110 оказался более приятным, нежели AD7706. Жаль что фильтра циферного на входе нет.
Кстати, такой вопрос - какова должна быть точность стабилизации по току для Li-Pol батарей ?
По поводу больших токов: а на малых -dV/dt - виден ?
Если не виден, то как ловить ? По температуре и таймеру ? Или по расчетной-закачаной емкости ?
ADS1110 оказался более приятным, нежели AD7706. Жаль что фильтра циферного на входе нет.
Если ADS1110 понравился, то можно еще посмотреть на ADS1112. Я кажется именно такой взял. Там у него адрес прошит не жестко, а настраивается. Lоступно 8 вариантов. Таким образом можно на одну шину до 8 штук повесить! И в каждой штучке несколько каналов!
Правда каналы у этих АЦП псевобиполярные. Для зарядника это не критично, но я то соорудил зарядник/разрядник. Мне удобнее биполярный вход 😦
Жаль что фильтра циферного на входе нет.
Наличие цифрового фильтра после АЦП вовсе не отменяет использование аналогового фильтр. Oversampling - великая вешь.
Кстати, такой вопрос - какова должна быть точность стабилизации по току для Li-Pol батарей ?
Таковых данных не имею. Собственно как и для NiCd и NiMh. По разным документам Li обычно рекомендуют заряжать током 0.5С…1C. Про стабильность ничего не сказано.
Думаю что стабильность зарядного тока не слишком критична. Ну, скажем, 1…5% за глаза должно хватить. Другой вопрос если необходимо посчитать сколько реально емкости вошло в аккумулятор - придется либо включить это в погрешность, либо постоянно отслеживать и пересчитывать.
Для Li ОЧЕНЬ важно конечное напряжение заряда. Оно должно быть 4.2В с высокой точностью. Вот это - важно (это еще к вопросу о Вашем каскаде с усилением 0.07).
По поводу больших токов: а на малых -dV/dt - виден ?
Если не виден, то как ловить ? По температуре и таймеру ? Или по расчетной-закачаной емкости ?
В том то и засада что НЕТ. Более того, батарея может даже не нагреваться. Обычно если зарядка идет медленно, то отключают по таймеру. Классика - заряд током 1/10C. Отключать через 14-16 часов. Я так заряжаю свои аккумуляторы в передатчике. Они не нагреваются.
Также неплохо было бы контролировать напряжение на батарее.
Про заряд. Можно например посмотреть на этой странице:
www.gpbatteries.com.hk/html/techinfo/nicd.asp
www.gpbatteries.com.hk/html/techinfo/nimh.asp
Там много красивых PDF-ников. В них и еще где-то я видел что чем меньше ток, тем меньше выражен дельтапик. При заряде токами менее 0.2-0.3С думаю что будут большие проблемы с детектированием пика.
Судя из графиков, для NiMh пик менее выражен чем для NiCd.
Но сам я не мерил на слабых токах. При токе 0.7C на NiMh отслеживается прекрасно.
Если ADS1110 понравился, то можно еще посмотреть на ADS1112. Я кажется именно такой взял. Там у него адрес прошит не жестко, а настраивается. Lоступно 8 вариантов. Таким образом можно на одну шину до 8 штук повесить! И в каждой штучке несколько каналов!
Я тоже пришел к 1112. В общем то 3 канала за глаза хватит. Я думаю все-таки обойтись одним АЦП 😃
Ну а по даташиту действительно 8.
Правда каналы у этих АЦП псевобиполярные. Для зарядника это не критично, но я то соорудил зарядник/разрядник. Мне удобнее биполярный вход 😦
После неинвертирующего ОУ в общем то по боку 😃 Меня в общем то модуль величины интересует 😁
Наличие цифрового фильтра после АЦП вовсе не отменяет использование аналогового фильтр. Oversampling - великая вешь.
Да ясен пень. Но все-таки такая плюшка на борту полезна бывает, помехи фильтровать…
Таковых данных не имею. Собственно как и для NiCd и NiMh. По разным документам Li обычно рекомендуют заряжать током 0.5С…1C. Про стабильность ничего не сказано. Думаю что стабильность зарядного тока не слишком критична. Ну, скажем, 1…5% за глаза должно хватить.
Аналогично. Интересно, какова точность стабилизации тока того же тритона. Шаг - 100мА вроде как. Просто любопытно 😃 Хоть реверс инжиниринг делай по фотографиям 😃
Для Li ОЧЕНЬ важно конечное напряжение заряда. Оно должно быть 4.2В с высокой точностью. Вот это - важно (это еще к вопросу о Вашем каскаде с усилением 0.07).
Угу. 0.01В/банка. Ближе к понедельнику сделаю оценку ошибки делителя и дрейф ОУ заодно.
Более того, батарея может даже не нагреваться. Обычно если зарядка идет медленно, то отключают по таймеру. Классика - заряд током 1/10C. Отключать через 14-16 часов. Я так заряжаю свои аккумуляторы в передатчике. Они не нагреваются.
В общем ничего нового пока не придумали великие гении современности 😃 Таймер+вольтаж на малых токах. Дополнительный градусник на больших.
Всю жизнь так и было 😃
Про заряд. Можно например посмотреть на этой странице:
www.gpbatteries.com.hk/html/techinfo/nicd.asp
www.gpbatteries.com.hk/html/techinfo/nimh.aspТам много красивых PDF-ников. В них и еще где-то я видел что чем меньше ток, тем меньше выражен дельтапик. При заряде токами менее 0.2-0.3С думаю что будут большие проблемы с детектированием пика.
Судя из графиков, для NiMh пик менее выражен чем для NiCd.
Но сам я не мерил на слабых токах. При токе 0.7C на NiMh отслеживается прекрасно.
Большое спасибо за ссылки. Они мне несомненно пригодятся 😃
По поводу дельта-пика - как говорят умные статьи, у Ni-MH он выражен в 2 раза слабее нежели у Ni-Cd. По цифрам по крайней мере так.
Я тоже пришел к 1112. В общем то 3 канала за глаза хватит. Я думаю все-таки обойтись одним АЦП
Ну а по даташиту действительно 8.
Ну я то хотел с перспективой многоканальный зарядник забахать. Процессор все-равно почти простаивает. А вот число выводов обычно ограничено. Особенно если навесить LCD, датчики и пр.
Кстати, совсем забыл сказать. У ADS1112 шаг между выводами 0.5 мм. Будут заморочки с платой. Dip варианта не существует!
После неинвертирующего ОУ в общем то по боку Меня в общем то модуль величины интересует
Не совсем так. Для быстрого заряда Ni интересует даже не столько модуль, сколько его относительное изменение. А я еще хотел ТОК через аккумулятор мерить. Причем как зарядный, так и разрядный (вот где биполярность). И ввести обратную связь через процессор чтобы управлять им (током). Если делать смещение на каскаде с ОУ - морока со смещением нуля.
…Да ясен пень. Но все-таки такая плюшка на борту полезна бывает, помехи фильтровать…
Так в ADS он и не нужен. Назначение встроенного циврового фильтра - в первую очередь фильтровать сетевые наводки и отдельные помехи. Каково быстродействие AD7706? От 1к выборки в сек. Разумеется он воспринимает и сетевые наводки (но не момехи от импульсного источника! С ним надо бороться в аналоговом виде и/или повышать частоту преобразования). Есть что фильровать.
А у ADS11xx очень низкая частота преобразования (до 240 выборок в секунду). Правда и цена привлекательная. Здесь с сеть цифровой фильтрацией не одолеть. Надо бороться аналоговыми методами.
А если хочется фильтр от коротких бросков - можно в процессоре забахать медианый фильтр. Просто реализуется и чрезвычайно эффективен против коротких импульсов.
Люди, вы очень сильно все усложняете! если вы хотите сделать “наш ответ тритону” то надо разобрать тритон и посмотреть, как он устроен… и никаких там внешних ацп нету, одна мега 32-я стоит, непонятно, правда, почему им 8-й не хватило канал-то всего один…
Вопрос по поводу входного преобразователя (как я понимаю - источник с прогаммируемым током и напряжением)
как он у вас построен? если там 1 дроссель, то, как я понимаю, это однотактник.
У меня не получилось сделать однотактный источник , если силовые ключи без радиаторов и в корпусах S0-8 (я пробовал 7822 и 2х 7416)- при токе 3А все работало не более 5 минут, потом перегревалось и вылетало.
пришлось сделать классический двухтатник (кол-во транзисторов не изменилось, корпусов уменьшилось на 1, но пришлось мотать вторую обмотку.)
зато все практически холодное- выпрямитель сделал на полевиках 😃
Люди, вы очень сильно все усложняете! если вы хотите сделать “наш ответ тритону” то надо разобрать тритон и посмотреть, как он устроен…
Во первых тритоны есть не у всех. Если кто даст разобрать - буду благодарен.
Во вторых лично я не собираюсь делать как у тритона. Хочется сделать лучше и/или дешевле 😃
и никаких там внешних ацп нету, одна мега 32-я стоит, непонятно, правда, почему им 8-й не хватило канал-то всего один…
Вот это и смущает. Мои оценки показывают что встроенного 10-ти разрядного АЦП (да еще немного скинуть на шумность) не хватит для нормальной работы. Во всяком случае для моих аппетитов.
А если сравнивать именно эти два чипа, то вот серьезные плюсы в пользу 32:
- внутрисхемная JTAG отладка/программирование (8-ка не поддерживает)
- есть дифференциальные каналы с программируемым усилением. Можно реализовать ряд интересных трюков.
- больше число выводов. У DIP-ой восьмерки всего один полноценный 8-ми разрядный порт, на который повешены интересные функции. А в 32-ой таковых 4. Можно с комфортом разместить и датчики и индикатор и место еще останется. А софт упростится.
- больший объем FLASH. Наверняка они на C писали. Там память лишней не бывает. Тем более что есть возможность на базовом железе еще долго расширять ПО. Также можно хранить во FLASH всякие таблицы, экранные образы и прочие массивы данных.
- При этом разница в цене составляет 2-5 долларов в Москве и в розницу.
Правда реальные аргументы разработчиков остались неизвестны 😃
Вопрос по поводу входного преобразователя (как я понимаю - источник с прогаммируемым током и напряжением)
как он у вас построен? если там 1 дроссель, то, как я понимаю, это однотактник.У меня не получилось сделать однотактный источник , если силовые ключи без радиаторов и в корпусах S0-8 (я пробовал 7822 и 2х 7416)- при токе 3А все работало не более 5 минут, потом перегревалось и вылетало.
пришлось сделать классический двухтатник (кол-во транзисторов не изменилось, корпусов уменьшилось на 1, но пришлось мотать вторую обмотку.)
зато все практически холодное- выпрямитель сделал на полевиках smile.gif
Можно посмотреть какие ключи используют, например, в регуляторах скорости под 500-700 движки. Там токи не слабые. Уж гораздо больше 3А. А радиаторы если ставят, то небольшие.
А у меня была ситуация, когда пускали GoldEagle и выяснилось что фирменная зарядка не заряжала аккумулятор. Не то что за обещенных 2-3 часа.
Возник вопрос чем заменить. Покупать было неохота. Вывалил мешок деталей, оставшихся еще с 70-90 годов прошлого века и решил задачку как из ЭТОГО быстро и сердито собрать зарядник. Стадилизатор тока - линейный. Греется, но за то просто и все было под рукой. Кстати, греется приемлемо. Токи до 1 А. Радиатор средненький. Меня это вполне устроило.
Это потом аппетит пришел во время еды. Микпропроцессор поставить, индикатор, нормально регулировать ток и вообще сделать универсальным. Вот руки дойдут - может и займусь. Просто даже интересно.
Всем успехов.
Кстати, совсем забыл сказать. У ADS1112 шаг между выводами 0.5 мм. Будут заморочки с платой. Dip варианта не существует!
Угу. Я видел. Но при лазерно-утюжном спосое это не проблема.
Не совсем так. Для быстрого заряда Ni интересует даже не столько модуль, сколько его относительное изменение.
Угу. Может я что-то не догоняю, но как можно померить изменение не изменяя сам ток ?
А я еще хотел ТОК через аккумулятор мерить. Причем как зарядный, так и разрядный (вот где биполярность). И ввести обратную связь через процессор чтобы управлять им (током). Если делать смещение на каскаде с ОУ - морока со смещением нуля.
Опять ничего не понимаю. Ставим сопротивлятор на 0.1 ом цепь зарядки и по падению напряжения на нем считаем ток зарядки. Вроде все просто.
С разрядкой тоже усложнение какое-то 😃 3-х ваттный резистор, еще один мосфет - и спокойно разряжемся.
Так в ADS он и не нужен. Назначение встроенного циврового фильтра - в первую очередь фильтровать сетевые наводки и отдельные помехи. Каково быстродействие AD7706? От 1к выборки в сек. Разумеется он воспринимает и сетевые наводки (но не момехи от импульсного источника! С ним надо бороться в аналоговом виде и/или повышать частоту преобразования). Есть что фильровать.
А у ADS11xx очень низкая частота преобразования (до 240 выборок в секунду). Правда и цена привлекательная. Здесь с сеть цифровой фильтрацией не одолеть. Надо бороться аналоговыми методами.
Фильтровать отдельные помехи ?! Это как ?
Вообще он и нужен для борьба с сетевой помехой и ее гармониками. А импульсник шумит широко. В том числе и НЧ-гармониками тоже.
А если хочется фильтр от коротких бросков - можно в процессоре забахать медианый фильтр. Просто реализуется и чрезвычайно эффективен против коротких импульсов.
А еще можно перед началом зарядки получить спектр шума(посчитав БПФ) и далее давить спектральным вычитанием 😁 Только вот оно надо ? Зарядка вроде в космос не полетит 😃 Надо по результатам опытной эксплуатации смотреть.
По поводу источника силовых ключей за недорого - мертвые материнки под П4. На радирынке “Царицыно” за 100 рублей можно поиметь с нее 8 мосфетов N-канальных в корпусе TO-223A – 4 на 50 ампер и 4 на 80 ампер. По крайней мере мне такие достались.