CCPS 1
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Kondensatorladegerät für Coilgun Versuche.
Aktueller Stand: Konzeption der Benutzeroberfläche und des Leistungsteils
Anforderungskatalog
- Ladespannung einstellbar von 0-450V in 1V Schritten
- Erhaltungsladung mit kleiner Hysterese
- Globales Maximum einstellbar, welches auch bei Softwarefehlern nicht überschritten werden kann
- Abtrennung der Ladeeinheit (Schutz vor Spannungsspitzen bei Entladung)
- Integrierte Entladeeinheit: Entladung auf Knopfdruck und Ausschalten
- Bediehnung über Drehencoder, LCD (4x16 Zeichen) und Knöpfe (Laden, Entladen, A, B, Drehencoder)
- Kontrolllampen:
| BLAU |
Power |
| ROT |
Kondensatorbank geladen (>50V) |
| GRÜN |
Kondensatorbank entladen(<5V) |
| GELB |
Laden |
- Statusanzeige: aktuelle Werte von Ladespannung und gespeicherter Energie, sowie deren Zielwerte
- Einstellbar: Daten der Kondensatorbank: Kapazität und Spannung
Bedienung
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Tastenfunktionen
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| Status |
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I |
S |
T |
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S |
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J |
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C |
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P |
B |
A |
N |
K |
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[ |
S |
E |
T |
U |
P |
] |
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A: Ruft Kondensatorbank-Einstellungen auf
B: Ruft Ladespannungseinstellung auf |
| Capbank |
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C
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A
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P
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B
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A
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N
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K
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C
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V
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U
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m |
a
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x
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µ
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F
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A |
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B |
R |
E |
C |
H |
E |
N |
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[ |
O |
K] |
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A: Verwirft aktuelle Änderungen
B: Übernimmt Änderungen
K: Wechselt zur nächsten Einstellung
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| Usoll |
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S
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U
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P |
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U
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e
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r
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g
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i
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b
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t
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. |
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J
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A |
B |
B |
R |
E |
C |
H |
E |
N |
]
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[ |
O |
K] |
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A: Verwirft aktuelle Änderungen
B: Übernimmt Änderungen |
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Leistungsteil
Für den Leistungsteil gibt es bisher drei Konzepte:
- Es kann ein Gegentaktwandler zum Einsatz kommen, da hierfür schon ein Trafo exisitert. Als Kontroller könnte ein UC3846 oder 3856er zum Einsatzkommen. Dabei wird ein Schaltwandler aufgebaut, wessen Fehlerverstärker auf die Maximalspannung ausgerichtet wird. Die Regelung auf variable Schlussspannungen erfolgt durch den Comp-Pin welcher per Optokoppler vom µC angesteuert wird. Diese Schaltung wird dann mit 12V versorgt.
- Es wird ein einfacher Abwärtswandler gebaut, welcher mit einer Spannung von 650V versorgt wird. Diese Betriebsspannung wird aus einem Trenntrafo gewonnen, an das eine Delon-Verdopplerschaltung angeschlossen ist. Hier könnte leicht ein Hysterewandler eingesetzt werden, so dass man einen kontanten Ladestrom hat. Zusätzlich gibt es 2 Abschaltungen: Eine feste Ladeschlusserkennung und eine variable Endabschaltung, welche über einen DAC geregelt werden soll.
- Es kann auch ein diskreter Sperrwandler aufgebaut werden, welcher optimalerweise mit variablen Frequenz arbeitet (im Continuous-Mode), siehe http://via.mit.edu/documents/negrete_2004.pdf
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Gegentaktwandler |
Sperrwandler (Continuous-mode) |
Abwärtswandler |
| Stromversorgung |
12V |
Schutzkleinspannung |
verdoppelte Netzspannung (~650V) |
| Induktivität |
Trafo mit hohem Übersetzungsverhältnis und 2 Primärspulen nötig. (vorhanden) |
Trafo mit 2 Wicklungen auf Kern mit Luftspalt
(nicht vorhanden) |
Benötigt nur eine Drosselspule
(nicht vorhanden, aber einfach beschaffbar) |
| Relative Komplexität der Schaltung |
mittel bis hoch,
da Ansteuerbausteine erhältlich und Mosfets nach Masse schalten, aber komplexe Regelschleife
|
Hoch,
da kein fertiger Baustein verfügbar, der zur Anwendung passt (regelbare Ausgangsspannug) |
mittel bis gering,
da sich ein Hysteresewandler benutzen lässt |
| Betriebssicherheit |
hoch,
da leerlaufsiche |
gering,
nicht Leerlaufsicher ohne Last |
mittel bis hoch,
da leerlaufsicher, aber an Netzspannung (Trenntrafo nötig) |
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Die Entladung erfolgt über eine Glühbrine oder Hochlastwiderstand, welcher von einem Mosfet geschaltet wird.
