Pokročilé elektronické zatížení DC založené na Arduinu: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Tento projekt sponzoruje JLCPCB.com. Navrhujte své projekty pomocí online softwaru EasyEda, načtěte stávající soubory Gerber (RS274X) a poté objednejte své díly z LCSC a nechte si celý projekt zaslat přímo k vašim dveřím.

Dokázal jsem převést soubory KiCad přímo na soubory Gerber JLCPCB a objednat tyto desky. Nemusela jsem je nijak upravovat. Používám webové stránky JLCPCB.com ke sledování stavu desky během její stavby a do 6 dnů po odeslání objednávky se dostaly až ke mým dveřím. Právě teď nabízejí bezplatnou dopravu pro VŠECHNY PCB a PCB jsou jen 2 $ za kus!

Úvod: Podívejte se na tuto sérii na YouTube na „Scullcom Hobby Electronics“, abyste získali úplné znalosti o designu a softwaru. Stáhněte soubor.zip_ z videa 7 ze série.

Znovu vytvářím a upravuji „Scullcom Hobby Electronic DC Load“. Pan Louis původně navrhl veškeré hardwarové rozložení a software související s tímto projektem. Pokud replikujete tento design, zajistěte, aby dostal náležitý kredit.

Krok 1: Podívejte se na „The Combat Engineer“na YouTube, kde najdete konkrétní podrobnosti o procesu objednávání DPS

Podívejte se na toto video, které je videem 1 ze série, a zjistěte, jak si objednat vlastní desku plošných spojů. Můžete získat skvělé nabídky na všechny vaše komponenty z LCSC.com a nechat si desky a všechny díly poslat společně. Jakmile dorazí, prohlédněte si je a začněte projekt pájet.

Pamatujte, že strana se sítotiskem je nahoře a musíte nohy částí protlačit skrz horní část a pájet je na spodní stranu. Pokud je vaše technika dobrá, na horní stranu protéká malý kousek pájky a vsákne se kolem základny součásti. Všechny integrované obvody (DAC, ADC, VREF atd.) Jsou umístěny také na spodní straně desky. Dbejte na to, abyste citlivé části nepřehřívali, zatímco hroty vaší páječky. Techniku „reflow“můžete použít i na malých SMD čipech. Při stavbě jednotky mějte schema po ruce a překrytí a rozvržení mi také přišlo velmi užitečné. Udělejte si čas a ujistěte se, že všechny odpory skončí ve správných otvorech. Jakmile znovu zkontrolujete, zda je vše na správném místě, pomocí malých bočních řezaček odřízněte přebytečné vodiče na dílech.

Nápověda: nohy odporů můžete použít k vytvoření propojek pro signálové stopy. Vzhledem k tomu, že všechny odpory jsou na východě 0,5 W, nesou signál v pořádku.

Krok 2: Kalibrace

Řádek „SENSE“se používá ke čtení napětí na zátěži, když je zátěž testována. Je také zodpovědný za čtení napětí, které vidíte na LCD. Aby byla zajištěna maximální přesnost, budete muset kalibrovat linku „SENSE“se zátěží „zapnuto“a „vypnuto“při různých napětích. (ADC má 16bitové rozlišení, takže získáte velmi přesný odečet 100 mV- v případě potřeby můžete odečet změnit v softwaru).

Výstup z DAC lze upravit a nastavit napětí pohonu pro bránu mosfetů. Ve videu uvidíte, že jsem obešel napětí 0,500 V, dělené napětí a jsem schopen poslat všech 4,096 V z VREF na bránu MOSFETŮ. Teoreticky by zátěží mohl protékat proud až 40 A.* Napětí pohonu brány můžete doladit pomocí 25otáčkového potenciometru 200Ohm (RV4).

RV3 nastavuje proud, který vidíte na LCD, a odběr proudu naprázdno jednotky. Potenciometr budete muset upravit tak, aby na displeji byl správný odečet, a přitom zachovat co nejmenší „VYPNUTÝ“odběr proudu na zátěži. Co to znamená, že se ptáš? No, to je malá chyba tohoto ovládání smyčky zpětné vazby. Když k zátěžovým svorkám jednotky připojíte zátěž, z testovaného zařízení (nebo baterie) bude prosakovat malý „svodový proud“do jednotky. Potenciometrem to můžete zkrátit na 0,000, ale zjistil jsem, že když to nastavíte na 0,000, hodnoty na LCD displeji nebudou tak přesné, jako kdybyste nechali proklouznout 0,050. Je to malá „chyba“v jednotce a řeší se to.

*Poznámka: Pokud se pokusíte obejít nebo změnit dělič napětí, budete muset software upravit a ČINÍTE TO NA VLASTNÍ NEBEZPEČÍ. Pokud nemáte rozsáhlé zkušenosti s elektronikou, nechte jednotku nastavenou na 4A jako původní verzi.

Krok 3: Chlazení

Dbejte na to, abyste umístili ventilátor tak, aby byl maximální proud vzduchu přes mosfety a chladič*. Budu používat celkem tři (3) ventilátory. Dva pro chladič Mosfet/chladič a jeden pro regulátor napětí LM7805. 7805 poskytuje veškerý výkon pro digitální obvody a zjistíte, že se zahřívá. Pokud plánujete umístit toto do pouzdra, ujistěte se, že je pouzdro dostatečně velké, aby umožňovalo dostatečné proudění vzduchu přes Fety a stále cirkulovalo zbytkem prostoru. Nedovolte, aby ventilátor foukal horký vzduch přímo přes kondenzátory, protože to je stresuje a zkracuje jejich životnost.

*Poznámka: Chladič jsem na tento projekt ještě nedal (v době publikování), ale BUDU a VY POTŘEBUJETE JEDEN! Jakmile se rozhodnu pro případ (chystám se 3D tisk vlastního případu), rozříznu chladiče a nainstaluji je.

Krok 4: Software

Tento projekt je založen na Arduino Nano a Arduino IDE. Pan Louis to napsal „modulárním“způsobem, který koncovému uživateli umožňuje přizpůsobit si to podle svých potřeb. (*1) Jelikož používáme referenční napětí 4,096 V a 12bitový DAC, MCP4725A, můžeme upravte výstup DAC na přesně 1 mV na krok (*2) a přesně ovládejte napětí pohonu brány na mosfety (které řídí proud skrz zátěž). 16bitový ADC MCP3426A je také poháněn z VREF, takže můžeme snadno získat rozlišení 0,000V pro čtení napětí zátěže. Kód, jak je, z.zip vám umožní testovat zátěž až 50W nebo 4A, podle toho je větší, buď v režimech „konstantní proud“, „konstantní výkon“nebo „konstantní odpor“. Jednotka má také vestavěný testovací režim baterie, který může aplikovat 1A vybíjecí proud pro všechny hlavní chemické procesy v bateriích. Po dokončení se zobrazí celková kapacita každé testované buňky. Jednotka má také přechodový režim a další skvělé funkce, podívejte se na. INO_file pro úplné podrobnosti.

Firmware je také křídou plnou bezpečnostních funkcí. Analogová teplotní čidla umožňují regulaci otáček ventilátoru a automatické vypnutí při překročení maximální teploty. Režim baterie má přednastavené (nastavitelné) odpojení nízkého napětí pro každou chemii a celá jednotka se vypne, pokud je překročen maximální výkon.

(*1) což dělám. Budu zveřejňovat další videa a přidávat do tohoto projektu, jak postupuje.

(*2) [(12bitový DAC = 4096 kroků) / (4,096Vref)] = 1 mV. Protože není nic dokonalého, existuje rámeček, který zohledňuje hluk a další interference.

Krok 5: Co bude dál

Upravuji tento projekt, hardwarový i softwarový, s cílem zajistit jeho stabilitu při 300W/ 10A. Toto je jen začátek toho, co se určitě stane vynikajícím testerem baterií pro vlastní potřebu/ DC DC zátěží. Srovnatelná jednotka od komerčního dodavatele by vás stála stovky, ne -li tisíce dolarů, takže pokud to s testováním svých DIY 18650 Powerwalls myslíte vážně pro maximální bezpečnost a výkon, velmi vám doporučuji, abyste si to postavili sami.

Sledujte další aktualizace:

1) Vlastní 3D tištěné pouzdro pomocí OnShape

2) 3,5 TFT LCD displej

3) Zvýšená síla a výkon

Neváhejte se zeptat na jakékoli otázky týkající se tohoto projektu. Pokud jsem něco podstatného vynechal, zkusím se vrátit a upravit to. Sestavuji pár „částečně sestavených stavebnic“včetně desky plošných spojů, odporů, konektorů JST, banánkových konektorů, diod, kondenzátorů, naprogramovaného Arduina, kolíkové hlavičky, rotační kodér, západkový vypínač, tlačítko atd. a brzy je zpřístupní. (Nebudu vyrábět „kompletní soupravy“kvůli nákladům na různé integrované obvody, jako je DAC/ADC/Mosfets/atd., Ale budete moci mít připraveno asi 80% dílů v jedné sadě, s profesionální DPS).

Děkuji a užívejte si.