Soft-start на микроконтроллере ?

Глеб

Местный
Здравствуйте, коллеги !

Пришла тут в голову такая идея, может и не новая, но зато своя. Зачем городить сложные таймеры, закорачиваемые резисторы и прочий огород, если давно придуманы замечательные устройства - микроконтроллеры ! Схемка получится очень простой, а контроллер выполнит любую прихоть: плавно подаст и снимет напряжение ШИМ-контроллером, отсчитает нужное время, а при желании разработчика сможет управлять любыми дополнительными функциями: от селекции входов до управления шаговыми регуляторами громкости.
В простейшем случае идея выглядит так (см. первый вложенный файл). При поступлении команды "On" включается ШИМ-контроллер, который плавно, за 5-10 секунд, наращивает напряжение на накальном трансе. По достижении номинала включается реле, которое замыкает симистор накоротко и выводит его из работы, а ШИМ отключается. Затем контроллер отсчитывает время, заданное на прогрев накала, например 1 минуту. Потом включается второй ШИМ, который также плавно увеличивает напругу на анодном трансе. По достижении "единицы" также включается обводное реле, которое замыкает симистор, и ШИМ отключается.

Вот как это выглядит на графиках (см. второй вложенный файл)

Таким образом, имеем плавный пуск накала и избегаем токовых перегрузок нитей. Задаём время полного прогрева, и также плавно пускаем анодное при УЖЕ ПРОГРЕТОМ КЕНОТРОНЕ, сберегая также и его ресурс и избавляясь от броска тока из-за незаряженных кондёров. Вот что должно получиться (см. третий вложенный файл).
Выключать всё хозяйство есть смысл в обратном порядке, можно тоже плавно - сперва анодное, затем время для разрядки кондёров, затем накал.

Ещё одно достоинство - в рабочем режиме ШИМ-контроллеры отключены, трансы питаются через замкнутые обводные реле напрямую от сети, т.е. устройство не создаёт никаких помех.

Разумеется, реальная схема будет несколько сложнее - управление симисторами нужно будет отвязать от сети, например при помощи оптопар; также нужно поставить после них ФНЧ (RC-цепочки), чтобы управляющее напряжение на симисторах возрастало плавно. И тем не менее эта схема всё равно будет проще иных хитроумных таймеров.

Контроллер подойдёт простейший (напр. AVR Tiny13 - http://www.atmel.ru/Production/tables/avr.htm ) ; программатор к нему вполне можно сделать самостоятельно: http://ikarab.narod.ru/Kea14.html
Остаётся написать и отладить программу, чем я в ближайшее время займусь.
 

Вложения

  • softstart.gif
    5.6 KB · Просмотры: 77
  • softstart2.gif
    7.2 KB · Просмотры: 50
  • softstart3.gif
    5.6 KB · Просмотры: 44

Lynx

Местный
Коллега, зачем такие сложности? Простой РЕЗИСТОР, включенный в цепь первички накального транса обеспечит ПЛАВНОЕ нарастание напряжения накала за счет того, что сопротивление нити накала в холодном состоянии значительно ниже, чем в накаленном. Два резистора, последовательно переключаемые, обеспечат совершенно плавный рост напряжения накала. Для анодного питания, резистор, включенный в цепь первичной обмотки транса, обеспечит плавный рост напряжения на выходе выпрямителей за счет заряда емкостей фильтров. Более того, только резистор, включенный в цепь первичной обмотки сетевого трансформатора гарантирует отсутствие токового удара (намагничивание сердечника) при совпадении момента подачи напряжения с пиком синусоиды и отсутствие импульса тока заряда конденсаторов фильтров в случае применения низкоомных выпрямительных элементов, а системы ШИМ, к сожалению, этого гарантировать не могут. Более того, однокристалка со своим тактом - источник постоянных ВЧ-помех в эфире, при их применении нужно и софтово (заставлять засыпать, причем нужно удостовериться, что конкретный тип контроллера в слипе гасит и генератор, а не просто останавливаеи процессор) и в железе уделять внимание экранированию и борьбе с помехами. Более простой вариант - примитивнейшие цифровые таймеры, коммутирующие пару-тройку резисторов на счетчиках, зашитых в ПЛИС и синхронизируемые от питающей сети. Никаких тактовых генераторов, асинхронных помех и т.д. Высочайшая надежность, легкость изменения алгоритма работы, отсутствие помех и дешевизна характерны для таких систем софтстарта.
 

Глеб

Местный
Помехи - можно как следует заэкранировать девайс. Не думаю, что в таком случае такт в 10 МГц как-то повлияет на звук. В том же CD-проигрывателе этого добра неэкранированного полно.
Токовый удар при ШИМ - я упоминал ФНЧ перед симистором ? Он обеспечит ПЛАВНЫЙ рост регулирующего напряжения на симисторе.
Надёжность - современные МК довольно трудно вышибить.
Сложность - только в написании проги и собственно программировании. Сама схема получится очень простой.
 

Lynx

Местный
Помехи - можно как следует заэкранировать девайс. Не думаю, что в таком случае такт в 10 МГц как-то повлияет на звук..

В этом заключается Ваша ошибка. Помехи в 10 МГц и в 1ГГц очень сильно влияют на звук. Не непосредственно, а косвенно, интермодулируя сами с собой, с другими помехами и шумами элементов на всех нелинейностях, они приводят к росту интермодово-шумового пъедестала устройства, что на слух воспринимается по-разному (в зависимости от типа устройства), но весьма однозначно, как ухудшение качества звучания. Я неоднократно писал об этом, о механизме возникновения дополнительных интермод широкого спектра и экспериментах в этой области на "вегалабе" в предыдущие годы.
Экранирование - еще одно заблуждение. Для эффективного подавления помех со спектром 0.5...1ГГц, характерным для современных лог. вентилей требуется ОЧЕНЬ хороший экран, глухой, даже без малых щелей и отверстий. Стоимость изготовления или приобретения такого экрана существенно выше стоимости МК.

В том же CD-проигрывателе этого добра неэкранированного полно...

Естественно, полно, НО! в правильно спроектированном ПКД ВСЕ помехи синхронны с дискретизацией сигнала, и, создаваемые ими погрешности в аналоговом сигнале являются систематическими погрешностями, весьма безвредными, борьба с которыми либо достаточно проста, либо вообще не требуется. Про аппарты, безграмотно спроектированные и изготовленные (а таких, к сожалению, большинство) речи в данном случае не идет.

Токовый удар при ШИМ - я упоминал ФНЧ перед симистором ? Он обеспечит ПЛАВНЫЙ рост регулирующего напряжения на симисторе....

Причем здесь симистор и ФНЧ. Его частота среза в любом случае не будет таковой, чтобы обеспечить отсутствие резкого намагничивания материала сердечника (1...5Гц). Проведите простейший эксперимент - запоминающим осциллографом посмотрите форму и амплитуду тока первичной обмотки трансформатора (даже без нагрузки) при включении оного в момент пика синусоиды. Попробуйте ограничить скорость нарастания напряжения - и для того, чтобы избавиться от токового удара Вам придется ограничить скорость нарастания напряжения на уровне 0.1...0.3В\мкс максимум.

Надёжность - современные МК довольно трудно вышибить
..

Вышибание в смысле сгорания здесь ни при чем. А вот сбои при воздействии импульсных помех на цепи питания , сброса, прерываний - вещь довольно распространенная, с которой я боролся на протяжении почти 10 лет в измерительной аппаратуре (в том числе необслуживаемой) с использованием ДСП и МК.

Сложность - только в написании проги и собственно программировании. Сама схема получится очень простой.

Как раз прога - дело самое простое, железо тоже элементарное, только непонятен смысл всего этого :), когда то же самое можно сделать проще и качественнее. Разве что, как лабораторная работа по применению МК :)
 

Глеб

Местный
Насчёт помех - может быть; тогда есть смысл сделать устройство внешним, выведя из него два питающих напряжения для двух трансов, благо это не будет трудным. В этом случае экранировка может быть любой. Думаю, маленькая алюминиевая коробочка, лежащая в метре от усилителя, и ВНУТРИ которой присутствуют некие миливольты тактовой частоты, не связанные гальванически даже с сетью - никак не повлияет на звук. Такое же влияние может оказать кварцевый будильник, стоящий неподалёку от усилителя :)

По поводу токового удара - по-прежнему не согласен с Вами. Речь не идёт о ключевом режиме работы симистора. Я планирую сгладить ШИМ-напряжение RC-фильтром ещё до подачи его на регулирующий электрод симистора. То есть на нём будет именно плавно возрастающее управляющее напряжение, которое будет столь же плавно открывать симистор, в течение нескольких секунд. О каком "токовом ударе в момент пика синусоиды" идёт речь ?
 

Глеб

Местный
Кстати, можно даже не ШИМ использовать, а ЦАП. Тогда вообще полная плавность безо всяких RC-фильтров. Прога не усложнится, а вот о гальванической развязке МК и симистора придётся немного голову почесать.
 

Древний юзер

Местный
Думаю, маленькая алюминиевая коробочка, лежащая в метре от усилителя, и ВНУТРИ которой присутствуют некие миливольты тактовой частоты, не связанные гальванически даже с сетью - никак не повлияет на звук. Такое же влияние может оказать кварцевый будильник, стоящий неподалёку от усилителя :)

А как вам идея того что с повышением частоты энергия передачи возрастает? или давно загрядывали в импульсный БП? что-то там нет огромного трансформатора...

для примера...
сейчас иногда смотрю телевизор, но через полный видик использую его как тюнер через карту с видеовходом (это то что осталось от сгона VHS на комп)... так вот копьютор своими помехами забивает видик, точнее комнатную антенну и изображение просто кака... но когда еще в полутораметрах на противоположном столе я эксперементирую с приводом от СД плеера изображение вообще гаснет...
Плеер включил - телек потух...
 

Глеб

Местный
У нас на работе тоже был BlueTooth-модуль, который глушил всё ЧМ-радио в радиусе 100 метров. Но это, как и приведённый Древним Юзером пример, не показатель - тут речь идёт скорее о КОРЯВОМ ИСПОЛНЕНИИ конкретного девайса ! Например, если в БП компьютера добавить недоставленные китайцами детали сетевого фильтра, то всё будет ОК. У меня в метре от компа стоит ламповый приёмник, который абсолютно чисто принимает все диапазоны, и компьютер на него не влияет.

И потом - есть же, наконец, режим Sleep с отключением такта...
 

WL25

Местный
...Более того, однокристалка со своим тактом - источник постоянных ВЧ-помех в эфире ...
... Более простой вариант - примитивнейшие цифровые таймеры, коммутирующие пару-тройку резисторов на счетчиках, зашитых в ПЛИС и синхронизируемые от питающей сети. Никаких тактовых генераторов
По моему, при нынешних ценах на однокристалки это самый простой и дешевый способ, дешевле таймеров и тем более ПЛИС, а после включения контроллер может уснуть, полностью выключив внутренний тактовый генератор - дешево, минимум компонентов, и отсутствие помех, что еще нужно?
 

Глеб

Местный
Вот-вот. Не столько простой, сколько... ну "чистый" что-ли, "канонический", обеспечивающий максимально возможную сохранность ламп.

Тут на форуме иные любят посмаковать - мол, подал на анод УО-186 четыреста вольт - звук отпад ! А что, у меня их много ...
А у кого-то мало ! И кто-то, трясясь над чудом добытой парой 2А3, задумывается - а как бы сделать так, чтобы они прослужили максимально долго.
Как давний коллекционер старинной аппаратуры, я привык относиться к лампе не как к активному элементу, который можно купить на радиорынке, а как к уходящему наследию, которого остаётся всё меньше и которое надо беречь всеми способами. Что там ГМ-57 и УО-186 - уже 2С4С сейчас найти чрезвычайно трудно ! Скоро при таких темпах расходования подорожают, а затем попадут в дефицит и 6С4С.

А этот зверский способ подачи анодного путём разогрева накала кенотрона ! Как справедливо заметил тов. Хрюн:
Ступенчатый предварительный прогрев накала, а также его отключение строго после снятия анодного - совершенно независимо, высокое там оно или не очень - мероприятия, совершенно необходимые для сохранения ламп. 5ц3с - это не реле времени, он греется чуть ли не быстрее 6с4с, во-первых, а, во-вторых, учтите, что при сколь-нибудь заметной емкости в фильтре (более 50 мкф) прогрев его катодов при поданном анодном также РЕЗКО сокращает срок службы. Кусочки оксидного покрытия разлетаются прям на глазах, иногда с искрением.
Остывание катодов под током и напряжением (разряд С фильтра)приводит строго к тому же самому

А тут речь идёт о том, как сделать очень простое, надёжное и "правильное" устройство для сберегания ламп. Если кто-то побаивается помех от такта - можно элементарно организовать "засыпание" с выключением ТГ. Тогда устройство можно будет смело разместить внутри усилителя.
 

WL25

Местный
А тут речь идёт о том, как сделать очень простое, надёжное и "правильное" устройство для сберегания ламп. Если кто-то побаивается помех от такта - можно элементарно .
Понимаете, несмотря на то, что очень хорошо это умею и считаю это хорошим способом, сам так не делал. Многие делали навороченные контроллеры со сложными алгоритмами включения, контролем тока покоя, дистанционным управлением и т.п. По-моему, лучше время потратить на сам усилитель, а вместо этого всего поставить еще один тумблер. Для себя, достаточно удобно.
 

Глеб

Местный
на такие лампы, как ГМ57, УО186 не только накал плавно подавать нужно, а и снимать его тоже плавно.напряжение в рабочем режиме держать с точностью +\-0.5%. Анод - только после прогрева накала и тоже плавно. Циркуляцию воздуха нормальную не забыть обеспечить. Тогда они прослужат много-много лет
Что и требовалось доказать :)
 

Alex Torres

Местный
Многие делали навороченные контроллеры со сложными алгоритмами включения, контролем тока покоя, дистанционным управлением и т.п. По-моему, лучше время потратить на сам усилитель, а вместо этого всего поставить еще один тумблер

Одно другому - совершенно не мешает. Тем более, если контроллер разработан один раз, для любых усилителей, а сами усилители - меняются.
 

Lynx

Местный
По моему, при нынешних ценах на однокристалки это самый простой и дешевый способ, дешевле таймеров и тем более ПЛИС, а после включения контроллер может уснуть, полностью выключив внутренний тактовый генератор - дешево, минимум компонентов, и отсутствие помех, что еще нужно?
Ценники на небольшие ПЛИС практически такие же, как на контроллеры. Какая-нибудь EPM3032 стОит порядка 6..7$ (и то за гордую надпись "Altera" на корпусе :) ), а ее аналог от Atmel или Plessey и того меньше (можно найти по 2,5...4$). Cущие копейки по сравнению с остальными затратами :)

Насчет "слип" - режима - вы уверены, что МК засыпает полностью, в том числе и ТГ? Это нужно проверять экспериментально, я сталкивался с рядом МК, которые по даташиту должны "умирать", а реально генератор продолжает работать...
 

Древний юзер

Местный
Насчет "слип" - режима - вы уверены, что МК засыпает полностью, в том числе и ТГ? Это нужно проверять экспериментально, я сталкивался с рядом МК, которые по даташиту должны "умирать", а реально генератор продолжает работать...

Проверять надо... :beer:

Режим "слип" в первую голову исходит их экономии электропитания особенно для портативных (батарейных устройств), а ни как не из идеи уменьшения радиоактивности... а КМОПовый тактовик, как всем извесно, кушает всегда меньше тока саморазряда любых батарей...
 

Alex Torres

Местный
Энерия наводок конечно зависит от частоты, но если в МК специфицировано "умирание" ТГ в слипе - то он действительно "умирает", и весь МК представляет собой обычную цифровую схему в статике, без всяких переключений.
Исключения мне неизвестны.
Кроме работающего вотчдога, который во 1х можно не включать, а во 2х - который работает на низкой частоте (типично - десятки килогерц).

Режим "слип" в первую голову исходит их экономии электропитания особенно для портативных (батарейных устройств), а ни как не из идеи уменьшения радиоактивности...

Да ну? А как же почти во всех описаниях написано, что для получения максимальной точности внутреннего АЦП МК, лучше на время преобразования переводить МК в "полу-слип" ?

Кстати, если на 10-битном преобразовании еще разница заметна, то на 8-битном уже нет. В аудио конечно разрядов побольше, но и и расстояние до источника помех ведь не доли миллиметра/миллиметры. А энергия помехи она с расстоянием убывает также как и растет с частотой :)

И проверить влияет ли вся эта мутохрень на звук - легко, достаточно положить рядом сотовый телефон (не в режиме разговора) - там внутри достаточно быстрый МК :)

Насчет помех телевизору от ЦД-плеере - что-то очень странно.
У меня раньше WiFi-роутер стоял как раз между телевизором и стойкой с аудио-аппаратурой. Что-то я не видел его влияния, ничего на экране не "гасло". Полагаю, что 2.4ГГц достаточно "высокая" частота ? :)

P.S. по существу темы - я тоже считаю что делать на МК софт-старт, это малость "оверкилл". Разве что только, если это часть системы управления. Просто задержки питания я делаю на реле, включаемым ТЛ431 с RC-цепочкой (можно конечно любой другой компаратор с достаточно мощным ключем, но это получается просто, миниатюрно и надежно).
 

WL25

Местный
Ценники на небольшие ПЛИС практически такие же, как на контроллеры. Какая-нибудь EPM3032 стОит порядка 6..7$ (и то за гордую надпись "Altera" на корпусе :) ), а ее аналог от Atmel или Plessey и того меньше (можно найти по 2,5...4$). Cущие копейки по сравнению с остальными затратами :)

Насчет "слип" - режима - вы уверены, что МК засыпает полностью, в том числе и ТГ? Это нужно проверять экспериментально, я сталкивался с рядом МК, которые по даташиту должны "умирать", а реально генератор продолжает работать...
Да я и не говорю, что ПЛИС это дорого, просто контроллеры чуть проще и дешевле. Какой-нибудь ATTINY26 стоит около 1$, имеет внутренний генератор и встроенный монитор питания, из внешних компонентов только конденсатор по питанию...

Насчет засыпания, это действительно так, большинство современных МК со "статическим" дизайном могут полностью останавливать генератор (когда используется внешний резонатор, то на осц. видно, что генератор остановлен), правда есть еще один независимый генератор сторожевого таймера, от которого МК может просыпаться, но если его выключить, то МК заснет полностью и разбудить его можно будет только внешним потенциалом на выводе. Генерато сторожевого таймера тоже реально выключается, что видно по снижению общего потребления.
 

Tommy

Местный
Дык и помехи же он создает ровно столько, сколько кушает....
К сожадению мы достоверно не знаем, где тот порог чувствительности, ниже которого эти помехи перестают быть слышимы :(, поэтому лучше, если их вообще не будет.
 
Сверху

all-audio.problack-job.netkakbik.infomanagement-club.comsafe-crypto.mevse-multiki.comultrasoft.solutions