Estoy trabajando con un circuito que regula la corriente a través de una válvula solenoide proporcional genérica (L1 en el esquema a continuación). Las características de la bobina de la válvula son desconocidas / variarán y la tarea de la aplicación es compensar las variaciones de resistencia / inductancia en la bobina causadas por los cambios de temperatura, etc., por medio de un regulador PID. Las corrientes están aproximadamente entre 200 mA y 1A.
Estamos utilizando el sentido de corriente de lado alto y un controlador de lado alto para lograr esto. La corriente se obtiene a partir de una señal PWM de 5V 500Hz, que controla un lado alto controlador MOSFET. La resistencia no debería importar mucho, ya que la tarea del circuito es compensar la resistencia.
El conductor utiliza un 24VDC en bruto no regulado de un vehículo para controlar la válvula. El diodo de rueda libre utilizado es éste .
La corriente del lado alto se mide sobre R1 con un amplificador de sentido de la corriente del lado alto que da su salida como una corriente entre 0 y 1 mA. Esta corriente se mide a su vez sobre la resistencia R4 por el microcontrolador, de modo que 1 mA es igual al valor máximo de ADC. (Por varias razones, la referencia del ADC debe ser inferior a 5 V; en este caso, se obtiene de una referencia de voltaje precisa).
El regulador PID se implementa en el software y funciona como debería, compensando los cambios en la resistencia. Sin embargo, asume que las entradas y salidas son lineales, por lo que la corriente solo se mide una vez por período, en un punto fijo. Hemos probado que esto funciona mediante la conexión de resistencias en serie con la válvula. Todo funciona bien siempre que el suministro de la válvula se mantenga constante.
Sin embargo, cuando cambiamos la tensión de alimentación, el regulador intentará compensar, pero todavía notamos un patrón no lineal en la corriente de salida, mucho más alto que el < 1% que se puede esperar del LT6106. Puede variar entre un 10 y un 20% entre 20 V y 30 V.
Después de mucha investigación, llegamos a la conclusión de que esto se debe a algún fenómeno no lineal en la bobina. En el lado alto, el PWM siempre se parece mucho a una onda cuadrada digital, por lo que no hay mucho que decir de eso.
Pero en el lado bajo, la curva se ve muy diferente dependiendo de la tensión de alimentación. Logramos medir esto agregando una resistencia de derivación en el lado bajo, se ve algo como esto:
Suministro 22VDC
suministrode30VCC
Las imágenes anteriores son para la misma salida, pero con el regulador tratando de compensar el cambio de corriente causado por el cambio de la tensión de alimentación, por lo tanto, los diferentes ciclos de trabajo.
Soy un tipo de software, así que de ninguna manera soy un experto en electrónica, y mucho menos en campos magnéticos en bobinas, por favor, tenga paciencia conmigo.
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P1: ¿Se trata de un fenómeno conocido y existe una fórmula que puedo usar en el software para compensar la no linealidad? Es posible que la MCU mida la tensión de alimentación si es necesario.
Dado que la corriente se mide en el lado alto, todo se ve bien allí. Puedo calcular el pico o la corriente promedio, pero es de poca utilidad, ya que aparentemente la onda cuadrada no se parece en nada a la corriente real que fluye a través de la bobina.
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Q2: ¿Cuánto impacto tiene el diodo de rueda libre, si es que lo tiene, en la salida? ¿Puedo cambiar la curva seleccionando otro diodo con un voltaje directo diferente, agregando resistencias en serie, etc.?
Los comentarios generales sobre el diseño también son bienvenidos. Sé que el controlador IC está obsoleto.