0411: Generatore di corrente regolabile con Arduino

[@mapsynth1596]

Ciao! Sto studiando in questi giorni elettronica analogica per l'università (ingegneria elettronica) e questo video è veramente affascinante. Aspetto con ansia la parte 2! :)

[@matteoziragrilli8582]

Tanti complimenti come al solito !! Spiegare e dimostrare come il segnale pwm diventa analogico con il filtro RC in questa maniera pratica è veramente molto efficace. Grazie di condividere queste cose.

[@PierAisa]

grazie a voi, buon anno!

[@francescorusso8509]

Come sempre ti ringrazio mille per queste lezioni. Quando spieghi il funzionamento di un circuito sei in grado di farlo apprendere anche a chi, come me , non ne capisce tanto. Grazie veramente . Ovviamente sono interessato alla secondo lezione.

[@domenicoferrari3644]

A questo punto, creare un alimentatore variabile. Con Arduino,è. Il prossimo video,potrebbe essere una idea, molto utile a tutti . Complimenti , ottime spiegazioni,come sempre

[@PierAisa]

Si anche se consideriamo sempre che tratto blocchi elementari per approfondire la teoria, ma poi nei prodotti reali dobbiamo aggiungere molte altre parti accessorie. Alla prossima

[@fabriziotirincanti4736]

Essendo un neofita mi piace seguire le tue spiegazioni perchè ho tantissima voglia di imparare. Complimenti vivissimi !!!!

[@mariomorganti6327]

E' un plebiscito, reclamiamo la seconda puntata. A furor di popolo. ciao mario

[@michelecusimano9362]

Ecco un ottimo tutorial !!! non vedo l'ora della seconda parte 👍👍👍

[@biagionatoliorioles]

Ciao complimenti aspettiamo puntata 2

[@giuseppecolombo4701]

prima parte perfetta come sempre e aspetto con ansia la seconda parte

[@maramauu]

Ecco! Adesso starò in ansia fino all'episodio 2, meglio di Netflix :-)

[@federkodo8938]

Questo lo realizzo. Ottimo video grazie

[@ilcolosso]

Assolutamente la puntata 2!!! non lasciarci sulle spine Pier....

[@sagaramille993]

Video interessantissimi! Avanti con la puntata due!

[@robertom8039]

Complimenti!!! sei molto bravo!

[@MarcoFranceschini1971]

Interessantissimo...grazie Pier...

[@giannisantangelo223]

Ottimo video, sei il top!!!

[@Ocelot-qx2fy]

Direi chiaro come sempre. Seconda puntata secondo me da fare assolutamente. Sarebbe interessante anche ragionare un pò sul filtro rc, perchè la frequenza di taglio che hai impostato potrebbe impedirti regolazioni un più veloci ( si vede anche dalla risposta ai gradini che hai ottenuto all'oscilloscopio ). Sarebbe interessante nella puntata due trovare un rc che permetta regolazioni un pò più veloci. Eventualmente si può pensare di usare un pwm con frequenza di switching più elevata. Mi sembra che ci sono dei pin di arduino con pwm a circa 1 kHz. Questo secondo me ti darebbe maggiore libertà sulla scelta dell'RC.

[@PierAisa]

Arduino mette a disposizione diverse modalità per fare PWM. Quella nativa ha frequenze fisse (vedi www.arduino.cc/en/Tutorial/SecretsOfArduinoPWM). Per avere più libertà si possono usare i timer valorizzando direttamente i registri. Ad esempio in questo video ho ricostruito una PWM sinusoidale ad alta risoluzione (kzbin.info/www/bejne/eIjSpoGQdquKfZI). Sicuramente avere un RC pesante come nella prima puntata riduce di molto la reattività. La cosa che mi interessava era il principio che sta dietro alla generazione di un segnale analogico da parte di Arduino.

[@Ocelot-qx2fy]

@@PierAisa si avevo intuito lo scopo e penso che sia stato centrato correttamente ! Però si potrebbero provare più configurazioni per verificarne le diverse performance.

[@michelecasalino7640]

Con la libreria Timer1 puoi usare i pin mi sembra 9 e 10 variando la frequenza del pwm fino ad un mhz con una risoluzione di 10 bit.. È comodissima e non devi sbatterti con i registri..

[@PierAisa]

Certo per le frequenze in gioco andrebbe benissimo. In questo altro video (kzbin.info/www/bejne/mmHclHZ4Zq-rd5Y.) mi ero divertito a cercare la frequenza massima, raggiungibile (idealmente fclock /2) ed in quel caso solo con registri

[@michelecasalino7640]

@@PierAisa si ricordo di averlo guardato a suo tempo!

[@gabrielemorandi2827]

Dio che bello 😍

[@mdani76]

Voto seconda parte sì :)

[@mircoughi]

Bel video! Ho già intravisto in seguito ma devo vederlo meglio. Due dubbi sono sulla resistenza di shunt che a mio avviso genera una tensione bassa per essere letta bene da Arduino. Si potrebbe forse ovviare con un operazionale ad amplificarla o usando il segnale Aref, se ricordo bene, che imposta il valore al quale Arduino attribuisce il massimo valore digitale e di solito è uguale alla tensione di alimentazione. Studierò il seguito! Devo anche imparare bene perché un MOSFET e non un igbt e mi stavo chiedendo se parte di potenza potrebbe essere in comune con il carico fittizio. Chiudo con i dovuti complimenti ai tuoi video sempre interessanti e ricchi di informazioni!

[@PierAisa]

grazie, si esatto se il srgnale è troppo piccolo un opamp è una buona soluzione. Le masse si possono mettere in comune, dipende anche dal tipo di carico da alimentare

[@giovannic.6046]

Ciao Pier.....a quando la seconda parte del video

[@PierAisa]

ho finito oggi le misure, se tutto va bene esce lunedì mattina

[@giovannic.6046]

@@PierAisa GRANDE....ti seguo con molto interesse....complimenti...ogni video è un nuovo spunto...grazie ancora

[@hmzero]

Fai anche la seconda parte Pier, per favore

[@MarcoFranceschini1971]

Presente...e come sai dove si parla di riferimenti di tensione, corrente in corrente continua (ma anche in c.a) mi fiondo.

[@Clameni]

aspetto la seconda puntata :)

[@luigitek4292]

Geniale, bravissimo come sempre. Volevo chiederti sempre rimanendo in tema arduino se è possibile programmare una uscita che replichi il comportamento del Led rx di arduino. Devo inserire il pcb di arduino in un box chiuso, ma ho necessità di visualizzare lo stato di connessione al pc tramite un Led. È possibile?

[@michelecasalino7640]

Si parte 2 molto gradita! Comunque non capisco una cosa... Perché si parla di low rdson se poi quel mos lavora in zona lineare? Si è vero che una volta arrivati in saturazione(sempre se ci arriva con 5v al gate) a quel punto puoi tirare correnti mostruose... Ma finché sei in zona lineare dell'rdson ce ne possiamo anche fregare e il mos scaldera comunque come una stufa.. Sbaglio?

[@PierAisa]

No no, dici giusto. Il parametro RDS ON è da intendersi come la resistenza di canale quando il MOSFET è in zona di saturazione. Il generatore di corrente del video lavora in lineare per le correnti più basse ed in questo caso impone un resistenza di canale più elevata per limitare la corrente, ma ovviamente dissipa parecchio e non potrà sopportare alte correnti poichè la parte resistiva è importante. Quando invece ci avviciniamo alle correnti massime previste il MOSFET va in saturazione ed allora la resistenza di canale vale proprio RDS on ed in questo caso possiamo sostenere correnti elevate. Nel video quando lavoro con PWM vicino al 100%, per valori digitali vicino a 255, il MOSFET satura e praticamente la resistenza del MOSFET è trascurabile, diventando un interruttore quasi ideale.

[@minuxone8080]

Ciao Pier, come sempre magistrale ! Potresti cortesemente far vedere la tensione ai capi del carico ? Sarebbe interessante vedere come varia la suddetta tensione in funzione della corrente imposta dal generatore . Grazie 👍

[@PierAisa]

In questa caso lo possiamo dedurre in maniera semplice. V = R x I. E quindi nella prima prova abbiamo 22 ohm x corrente e nella seconda prova 2 ohm x corrente.

[@minuxone8080]

Pier Aisa si vero, ma pensavo alla caduta di tensione dovuta all mostet ( anche se credo minima vari al variare della tensione di gate) spero di non sbagliarmi 😬

[@PierAisa]

@@minuxone8080 vedila così. Hai un ramo costituito da due carichi resistivi in serie, uno é la resistenza di carico che è fissa, l'altro è la resistenza del canale drain-source del mosfet, che invece varia. In ogni momento la tensione al carico vale Rcarico x I. Quindi la tensione ai capi del mosfet è la differenza fra la alimentazione e la tensione al carico. Ad esempio quando alimentiamo con 12v il carico da 2ohm, Se ho 1 A significa che sul carico da 2 ohm ho 2V e 10V sul mosfet e quindi la Resistenza equivalente del mosfet è 10 ohm.

[@minuxone8080]

Pier Aisa si certo 👌 quello che volevo dire è che variando la tensione sul gate intrinsecamente si varia non solo la corrente che attraversa il carico ma anche la tensione ai suoi capi ( la tensione non rimane costante ). Sarebbe interessante una soluzione tale per cui al variare della corrente ( da 0 fino al valore massimo assorbito dal carico) la tensione sul carico rimanesse costante , propio come lavora il tuo ( ed anche lo stesso mio modello) di alimentatore 😊

[@PierAisa]

Se il carico è un pura resistenza questo non è possibile, perchè vale sempre Vcarico = Rcarico X Icarico, quindi se varia la corrente sul carico deve variare anche la tensione ai suoi capi e viceversa. Ma approfondiamo questo tema quando andiamo a guardare l'algoritmo di controllo

[@MrRaulPeeDeeJay]

Come sempre davvero interessante. Ho una domanda però, visto che Arduino lo stai alimentando da pc e quindi con un'altra alimentazione indipendente, non c'è rischio di sbilanciare le masse col rischio di danneggiare Arduino stesso oppure la porta USB del pc? Io avrei alimentato entrambi i dispositivi dall'alimentatore esterno, applicando però un regolatore dc dc per abbassare la tensione di alimentazione su Arduino ad un valore incluso nel range delle tensioni di ingresso accettate su Vin (anche se però poi avresti avuto meno corrente a disposizione sul mosfet, di una riduzione pari al consumo di Arduino e del regolatore step down per alimentarlo). A questo punto potresti obbiettarmi che non collegando più Arduino al pc non potresti sfruttare la porta seriale virtuale per monitorare i dati, anche se però si potrebbero esportare i dati utilizzando ad esempio una shield Ethernet o modulo Wi-Fi e poi un protocollo di comunicazione a scelta individuale (io avrei usato mqtt)

[@PierAisa]

Ciao per questo tipo di setup dove abbiamo solo carico resistivo e potenza tutto sommato limitata (100W massimi) possiamo mettere in comune i due riferimenti delle alimentazioni e cioè il negativo dell'alimentatore e il negativo della +5V del PC. Considera che poi sono già messe in comune perchè entrambe collegate alla terra normalmente. Ovviamente se si pilotano carichi induttivi e più aggressivi come motori o altri elettroutensili dovremo porci il problemea della separazione delle masse di segnale e di potenza e ci possono essere molte soluzioni.

[@michelecasalino7640]

Modulo wifi o ethernet?? Perche non con l'entanglement? Scherzi a parte se proprio si vuol fare basta un optocopuler da 2cent e hai risolto il problema.. Ma il fatto è che come dice pier per carichi resistivi non ce n'è bisogno.. Considera che quando realizzai un prototipo di inverter onda pura pilotavo un trasformatore al contrario con un pwm modulato a a circa 20KHz e un po per fretta un po per incoscienza alimentavo i due arduino all'usb del pc. Ovviamente montavo sia diodi fast di ricircolo che condensatori di snubber... Mai avuto un problema... Poi non è che sia consigliato farlo eh!

[@MrRaulPeeDeeJay]

Conosco bene i fotoaccoppiatori, li ho usati per un altro progetto di un sensore che si interfaccia anche con il mio sistema di allarme.

[@marketto2007]

Bel video Perche non filtrare dopo l'elemento di potenza la tensione pwm in modo da migliorare il rendimento del alimentatore?

[@PierAisa]

Se filtri a valle devi dimensionare gli elementi di filtro di conseguenza, per tenere la corrente \ tensione. MEglio filtrare sul segnale. Invece per migliorare l'efficienza, si potrebbe lavorare in modalità switching e non in lineare.

[@albertosanvito]

.....ma non conviene lasciare la *pwm* come comando? facendo due conti sembra che con tensioni sotto i 4V di gate non ci sia passaggio di corrente, di conseguenza ti perdi i primi 190bit. secondo me il feedback dovrebbe interrompere il comando della pwm a corrente raggiunta o impostata. altra cosa, visualizzare i dati su un display non sarebbe male al posto del monitore del PC e poi due tastini per UP end DOWN della corrente il TOP. YES per secondo video. ciao

[@PierAisa]

Grazie per il feedback. Rientriamo nel dualismo della modalità lineare \ switching. Adesso che siamo con carico resistivo credo che entrambe possano essere accettabili e forse con la switching aumentiamo l'efficienza, perchè andiamo a parzializzare l'energia impressa. Quando si cambia carico a seconda delle caratteristiche di reattività, stabilità si potrà valutare quale delle due modalità sia la più adatta. grazie per il consiglio sulla interfaccia utente. Se si vuole fare un prodotto stand-alone (senza PC) conviene avere una mini interfaccia display e bottoni o un touchscreen. Alla prossima !

[@fabiotravagli1008]

per la lettura in corrente più accurata è opportuno usare un operazionale in configurazione differenziale

[@PierAisa]

Ottimo consiglio, grazie lo inseriamo nella seconda parte

[@vincenzoquinci5366]

CIAO Pier, avrei bisogno di costruire un generatore da un motore brusheler 250w a ruota posteriore che voglio porre sulla mia ebike a motore centrale da 250w...batteria 675w e 36v...sto cercando informazioni e magari qualche schema...dispongo come dicevo di una ruota motrice 36v che ho smontato, una centralina aggiuntiva. QUALCUNO POTREBBE AIUTARMI CON RICOMPENSA????GRAZIE

[@PierAisa]

Ciao io mi orienterei su controller commerciali. É una tensione abbastanza standard. Prova a cercare controller brushless. Se vuoi costruirlo da zero parti dalla scheda di valutazione ST sui motori brushless

[@tigullio1]

Pronto per il 2.

[@ATLaboratory]

Ciao Pier! Bella l'idea di usare un Arduino per pilotare comodamente un alimentatore, un'idea che ho anche io da molto tempo nel cassetto:) Un disappunto però è sull'implementazione della parte analogica, secondo me sarebbe meglio pilotare il MOSFET (che sta lavorando in saturazione) con un OP AMP.

[@PierAisa]

Ciao grazie, in realtà il MOSFET lavora praticamente sempre in lineare. Lavora in saturazione solo per la parte finale della gamma alta dei valori di corrente, quando il MOSFET deve avere una RDSON bassa, per poter permettere la massima corrente. Proprio per questo motivo gestisco la VGS tramite una tensione continua ottenuta dal PWM di Arduino. Ecco la parte 2 kzbin.info/www/bejne/gGTRfn2Qrq5_jtk

[@ATLaboratory]

@@PierAisa ehm temo tu stia facendo confusione Pier. Un MOSFET lavora in zona lineare quando presenta bassa resistenza di uscita (similmente chiamabile RDSon), mentre lavora in saturazione quando la resistenza di uscita è molto più alta e il dispositivo funziona come un generatore di corrente controllato in tensione (praticamente il contrario di un BJT). it.wikipedia.org/wiki/MOSFET#/media/File:IvsV_mosfet.svg Ma la cosa che non mi piaceva molto era il discorso di un feedback non analogico di quel sistema, o addirittura un assenza totale del feedback. L'idea comunque è molto bella e mi ha messo ancor più voglia di realizzare la mia che nella sostanza è simile:)

[@PierAisa]

@@ATLaboratorygrazie, si scusa ho invertito la saturazione con la lineare, lapsus, ma il concetto è comunque il controllo della vgs in base alla corrente letta. Questi video sono pensati per passi successivi. Questo era relativo alla costruzione del primo prototipo e lettura corrente di shunt, la seconda puntata rappresenta il comando della corrente esternamente tramite pulsanti e interfaccia seriale. La terza parte avrà la realizzazione del controllo PID in Arduino. Credo che l'OPAMP non serva con questo approccio. Ho invece usato una comparazione analogica nel video del carico attivo. Vedi link kzbin.info/www/bejne/aJrSaqmJd6ujqK8

[@ATLaboratory]

@@PierAisa ottimo, sono curioso di vedere come risolvi il feedback con un sistema digitale:) avevo visto il video 2 di questo alimentatore e appunto ero rimasto ancora ad una quasi assenza di feedback

[@PierAisa]

@@ATLaboratory esatto, la parte due è in catena aperta e a correnti elevate sopra i 3A, piano piano deriva il punto di funzionamento e la corrente aumenta. Anche io sono curioso di vedere una tua realizzazione!! A presto. Grazie e ciao

[@florinflo263]

Complimenti! Vorrei modificare un generatore elettrico con arduino, un display 16X2, un servomotore e un modulo wi-fi. Posso mandarti un e-mail dove ti spiego meglio cosa intendo fare, cosi mi dai dei consigli?

[@PierAisa]

Ciao Flo, ti chiederei se puoi aprire un post sul mio forum. Le email faccio fatica a gestirle. Grazie Forum: mylothehack.altervista.org/forum/

[@PierAisa]

Parte 2: kzbin.info/www/bejne/gGTRfn2Qrq5_jtk

[@PietroM]

Bel video ho un quesito, ma non serve un optoelettronico tra Arduino e il transistor?

[@PierAisa]

In questa prima realizzazione dove non abbiamo problemi di rumore e carichi resistivi si puo' fare una connessione diretta tra i pin di Arduino e il gate del MOSFET, che operando a livelli logici puo' essere gestito direttamente da Arduino. Viceversa se cominciamo a gestire carichi induttivi, come ad esempio motori o peggio ancora carichi rumorosi come bobine Tesla, l'isolamento galvanico, via opto isolare, via IR, via trasformatore o via fibra ottica, diventa necessario.

[@PietroM]

@@PierAisa grazie per la risposta. Spero che proseguì ho realizzato un ponte h con dei transistor ma dopo questo video penso di modificare lo schema, è interessante questo discorso. Grazie

[@PierAisa]

Volevo fare un video pratico sul ponte H. Al momento ho solo la parte teorica di controllo PWM sinusoidale con Arduino (kzbin.info/www/bejne/eIjSpoGQdquKfZI)

[@PietroM]

Grazie lo guardo subito mi sarà sicuramente utile, è grazie per condividere. Sarebbe bello una live per una chiacchierata tutti insieme per condividere.

[@PierAisa]

Si bella idea, mi devo attrezzare. Magari potremmo sbrogliare un PCB insieme ....

[@dariorossetto3317]

ciao ! maestro ! ai una mail che devo chiederti consilio per un mio brevetto ,

[@MarcoFranceschini1971]

Il filtro a squadra RC passa basso estrae il valore medio di tensione dal segnale PWM prodotto dal fido Arduino.

[@carmelob97]

Molto interessante. Ma se poi la tensione sale troppo sullo shunt è necessario un ulteriore partitore

[@PierAisa]

Corretto. Nella parte due siccome dobbiamo studiare l'algoritmo di regolazione andremo a studiare gli estremi di funzionamento e considerare il fatto che non possiamo avere resistenza infinita ...

[@davidedellapasqua2]

Ciao, argomento interessante. Nei prossimi video se non è un problema potresti essere più dettagliato nella spiegazione, fare meno tagli e dare meno cose per scontato (non dico di semplificare, ma di fare una trattazione più ampia della parte teorica che ci sta attorno, con le varie sfacettature del caso rimanendo nella solita durata dei video)? Di certo risulterebbe interessante. Ad esempio non è stata molto chiara la parte del filtro rc per ricavare la continua dal pwm (come ricavi la ft? perchè scegli i -40dB?) sebbene io conosco abbastanza bene l'argomento (so come va calcolato il filtro per ricavare la continua e allo stesso tempo essere abbastanza reattivi alle variazioni e come influisce la scelta della frequenza sulle prestazioni dell'intero sistema) Nel video dell'algoritmo potresti spiegare come implementare un buon algoritmo di controllo e parlare della velocità di risposta del sistema alle variazioni?

[@PierAisa]

Grazie per il commento. Lo so che trovare il taglio giusto da dare al video è complicato. Da un lato vorrei che fosse abbastanza fruibile per tutti, ma da un altro lato non vorrei tediare nessuno. Alcuni argomenti richiederebbero molto più tempo per essere approfonditi. Allora quando posso rimando a video già fatti specifici. Ad.esempio per il filtro Rc. Esiste questo. kzbin.info/www/bejne/kKjddomompx0aJI

[@michelecasalino7640]

La ft =1/2pigrecoRC Sceglie i 40 db perche attenuando di circa 100 volte la fondamentale del pwm che da 5V diventano 50mV(si parla della componente in frequenza eh) rimane solo il valor medio e quindi la continua.. Ovviamente è un compromesso poiché piu abbassi la ft e migliore è la continua che ne ricavi(in termini di ripple).. Il problema è che la costante di tempo aumenta(tao =RC) e quindi aumenta pure il transitorio(detto in parole spicciole se vari ad esempio con un pid nell algoritmo del micro il pwm in uscita per adattarti ad una variazione di carico e quindi di corrente il transitorio che dura circa 5 tao gia con questi dati si esaurisce in 2.5secondi che non sono pochi...) Quindi è una coperta corta che non puoi tirare ne troppo da una parte ne dall'altra.. O ti accontenti o utilizzi qualcosa di piu reattivo tipo un DAC

[@davidedellapasqua2]

Grazie ad entrambi per le risposte.

[@michelecasalino7640]

@@davidedellapasqua2 ho dimenticato che puoi sempre aumentare la frequenza del pwm, in questo modo puoi permetterti di fare un filtro sempre sui - 40 db ma con un transitorio molto piu breve e quindi un filtro più reattivo..

[@davidedellapasqua2]

@@michelecasalino7640 ok ma se aumenti troppo la frequenza del pwm diminuisce la risoluzione (hai meno bit a disposizione) per il dutycycle

[@Roberto74B]

praticamente stai proponendo di leggere 22volt 5amp con arduino? :/

[@PierAisa]

si poi si dovrà implementare l'algoritmo di controllo

[@Mephysto65]

Vadi vadi!!