Napredno DC elektroničko opterećenje zasnovano na Arduinu: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ovaj projekt sponzorira JLCPCB.com. Dizajnirajte svoje projekte pomoću EasyEda mrežnog softvera, učitajte postojeće Gerber (RS274X) datoteke, a zatim naručite svoje dijelove iz LCSC -a i pošaljite cijeli projekt direktno na vaša vrata.

Uspio sam pretvoriti KiCad datoteke izravno u JLCPCB gerber datoteke i naručiti ove ploče. Nisam ih morao mijenjati na bilo koji način. Koristim web stranicu JLCPCB.com za praćenje statusa ploče dok se gradi, a stigli su do mojih vrata u roku od 6 dana nakon što sam poslao narudžbu. Trenutno nude besplatnu dostavu za SVE PCB -ove, a PCB -i su samo 2 USD svaki!

Uvod: Pogledajte ovu seriju na YouTubeu u "Scullcom Hobby Electronics" kako biste stekli potpuno razumijevanje dizajna i softvera. Preuzmite.zip_file iz videa 7 serije.

Ponovno stvaram i mijenjam "Scullcom Hobby Electronic DC Load". Gospodin Louis je prvobitno dizajnirao sav hardverski izgled i softver u vezi sa ovim projektom. Pobrinite se da dobije zasluženu vrijednost ako ponovite ovaj dizajn.

Korak 1: Provjerite "Combat Engineer" na YouTubeu za posebne detalje o procesu naručivanja PCB -a

Pogledajte ovaj video, koji je video 1 iz serije, i naučite kako naručiti PCB -ove po mjeri. Na LCSC.com možete dobiti sjajne ponude za sve svoje komponente i dostaviti ploče i sve dijelove zajedno. Kad stignu, pregledajte ih i počnite lemiti projekt.

Upamtite da je strana svilenog ekrana gornja i da morate gurnuti nogice dijelova kroz gornju stranu i lemiti ih na donju stranu. Ako je vaša tehnika dobra, malo lema će iscuriti na gornju stranu i upiti se oko baze dijela. Svi IC -ovi (DAC, ADC, VREF itd.) Također se nalaze na donjoj strani ploče. Pazite da ne zagrijete osjetljive dijelove dok vrhovi vašeg lemilice ne pregrijavaju. Tehniku "reflow" možete koristiti i na malim SMD čipovima. Držite shemu pri ruci dok sastavljate jedinicu i otkrio sam da su preklapanje i izgled također izuzetno korisni. Odvojite vrijeme i pobrinite se da svi otpornici završe u ispravnim rupama. Nakon što dvaput provjerite je li sve na svom mjestu, pomoću malih bočnih rezača odrežite višak kabela na dijelovima.

Savjet: pomoću nožica otpornika možete stvoriti kratkospojne veze za tragove signala. Budući da su svi otpornici na istoku 0,5 W, oni odlično nose signal.

Korak 2: Kalibracija

Linija "SENSE" koristi se za očitavanje napona na opterećenju, dok se opterećenje testira. Takođe je odgovoran za očitavanje napona koje vidite na LCD -u. Morat ćete kalibrirati liniju "SENSE" s opterećenjem "uključeno" i "isključeno" pri različitim naponima kako biste osigurali najveću točnost. (ADC ima 16-bitnu rezoluciju pa dobivate vrlo precizno očitavanje od 100 mV- ako je potrebno, možete izmijeniti očitanje u softveru).

Izlaz iz DAC -a se može podesiti i postaviti pogonski napon za Vrata Mosfeta. U videu ćete vidjeti da sam zaobišao 0.500V, podijeljen napon i da mogu poslati svih 4.096V od VREF -a do Vrata Mosfeta. U teoriji bi dopustilo da kroz opterećenje teče do 40A struje.* Možete fino podesiti napon pogona kapije pomoću 200-omskog potenciometra sa 25 zavoja (RV4).

RV3 postavlja struju koju vidite na LCD-u i struju bez opterećenja jedinice. Morat ćete podesiti potenciometar tako da očitanje bude ispravno na LCD -u, uz zadržavanje što je moguće manje "OFF" potrošnje struje na opterećenju. Šta ovo znači pitate se? Pa, mali je nedostatak u ovoj kontroli petlje povratne sprege. Kad priključite opterećenje na stezaljke za opterećenje jedinice, mala "struja curenja" će procuriti iz vašeg testiranog uređaja (ili baterije) u jedinicu. Možete to smanjiti na 0,000 pomoću potnnniometra, ali otkrio sam da ako postavite na 0,000, očitanja na LCD -u nisu tako točna kao da pustite da se provuče 0,050. To je mali "nedostatak" u jedinici i on se rješava.

*Napomena: Softver ćete morati prilagoditi ako pokušate zaobići ili promijeniti razdjelnik napona, a to radite na vlastiti rizik. Osim ako nemate veliko iskustvo s elektronikom, ostavite jedinicu na 4A kao originalnu verziju.

Korak 3: Hlađenje

Postavite ventilator tako da dobijete maksimalan protok zraka preko Mosfeta i hladnjaka*. Koristit ću ukupno tri (3) ventilatora. Dva za Mosfet/hladnjak i jedan za regulator napona LM7805. 7805 pruža svu snagu za digitalna kola i vidjet ćete da postaje tiho topao. Ako ovo namjeravate staviti u futrolu, provjerite je li kućište dovoljno veliko da omogući odgovarajući protok zraka preko nogavica i da i dalje cirkulira kroz ostatak prostora. Ne dopustite da ventilator puše vrući zrak direktno preko kondenzatora jer će ih to opteretiti i skratiti im životni vijek.

*Napomena: Još nisam stavio hladnjak na ovaj projekt (u vrijeme objavljivanja), ali JA ĆU I VAM TREBATI JEDAN! Kad se odlučim za kućište (idem 3D ispisati prilagođeno kućište) izrezat ću hladnjake na veličinu i instalirati ih.

Korak 4: Softver

Ovaj projekt se temelji na Arduino Nano i Arduino IDE. Gospodin Louis je ovo napisao na „modularni“način koji omogućuje krajnjem korisniku da ga prilagodi svojim potrebama. (*1) Budući da koristimo naponsku referencu 4.096V i 12-bitni DAC, MCP4725A, možemo podesite izlaz DAC -a na točno 1mV po koraku (*2) i precizno kontrolirajte pogonski napon kapije prema Mosfetsu (koji kontrolira struju kroz opterećenje). 16-bitni MCP3426A ADC, također se napaja iz VREF-a, tako da lako možemo dobiti rezoluciju 0.000V za očitanja napona opterećenja. Kôd, kakav je, iz.zipa će vam omogućiti da testirate opterećenja do 50W ili 4A, ovisno o tome je veća, bilo u načinima rada "konstantna struja", "konstantna snaga" ili "konstantan otpor". Jedinica također ima ugrađeni način testiranja baterije koji može primijeniti struju pražnjenja od 1A za sve glavne kemijske spojeve baterije. Kada to učini, prikazat će se ukupni kapacitet svake testirane ćelije. Jedinica također ima privremeni način rada i druge odlične karakteristike, samo pogledajte. INO_datoteku za potpune detalje.

Firmver je kredom pun i sigurnosnih funkcija. Analogni senzori temperature omogućuju kontrolu brzine ventilatora i automatsko isključivanje ako je maksimalna temperatura prekoračena. Način rada baterije ima unaprijed postavljene (podesive) isključenja niskog napona za svaku kemiju, a cijela jedinica će se isključiti ako se premaši maksimalna nazivna snaga.

(*1) što i radim. Postavljat ću još videozapisa i dodavati ovom projektu kako napreduje.

(*2) [(12-bitni DAC = 4096 koraka) / (4.096Vref)] = 1mV. Budući da ništa nije savršeno, postoji trim lonac za računanje buke i drugih smetnji.

Korak 5: Šta je sljedeće

Mijenjam ovaj projekt, i hardverski i softverski, s ciljem da bude stabilan na 300W/ 10A. Ovo je samo početak onoga što će zasigurno postati odličan DIY Tester baterija/ DC opterećenje opće namjene. Usporediva jedinica komercijalnog dobavljača koštala bi vas stotine, ako ne i hiljade dolara, pa ako mislite ozbiljno testirati svoje zidne zidove DIY 18650 za maksimalnu sigurnost i performanse, preporučujem vam da to sami napravite.

Pratite nas za više ažuriranja:

1) Prilagođeno 3D štampano kućište koristeći OnShape

2) 3,5 TFT LCD ekran

3) Povećana snaga i perfromace

Slobodno postavite bilo kakva pitanja o ovom projektu. Ako sam izostavio nešto značajno, pokušat ću se vratiti i urediti. Sastavljam nekoliko "djelomično izgrađenih kompleta", uključujući PCB, otpornike, JST-konektore, priključke za banane, diode, kondenzatore, programirani Arduino, igle zaglavlja, okretni davač, zasun prekidača za napajanje, dugme itd. i uskoro će ih učiniti dostupnim. (Neću praviti "kompletne komplete" zbog troškova različitih IC -a, poput DAC/ADC/Mosfets/itd., Ali moći ćete imati oko 80% dijelova spremnih za rad, u jednom kompletu, sa profesionalnim PCB -om).

Hvala vam i uživajte.