Napredno DC elektroničko opterećenje zasnovano na Arduinu: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

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 izravno na vaša vrata.

Uspio sam pretvoriti KiCad datoteke izravno u JLCPCB gerber datoteke i naručiti ove ploče. Nisam ih morao mijenjati ni na 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 izvorno je dizajnirao sav hardverski izgled i softver koji se odnose na ovaj projekt. Ako ponovite ovaj dizajn, pobrinite se da dobije zasluženu zaslugu.

1. korak: Provjerite "Combat Engineer" na YouTubeu za pojedinosti o postupku naručivanja PCB -a

Pogledajte ovaj video, koji je video 1 iz serije, i naučite kako naručiti PCB -e po mjeri. Na LCSC.com možete dobiti sjajne ponude za sve svoje komponente i isporučiti 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 s donje strane. Ako je vaša tehnika dobra, mali dio 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 gradite 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, upotrijebite male bočne rezače kako biste odrezali višak kabela na dijelovima.

Savjet: nogama otpornika možete stvoriti kratkospojne veze za tragove signala. Budući da su svi otpornici na istoku 0,5 W, oni nose signal sasvim u redu.

Korak 2: Kalibracija

Linija "SENSE" koristi se za očitavanje napona na opterećenju, dok se opterećenje testira. Također je odgovoran za očitanje 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 točno očitanje od 100 mV- ako je potrebno, možete izmijeniti očitanje u softveru).

Izlaz iz DAC -a može se 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 protječe struja do 40A.* Možete fino podesiti napon pogona vrata pomoću 25-okretnog potenciometra od 200Ohm (RV4).

RV3 postavlja struju koju vidite na LCD-u i struju praznog hoda jedinice. Morat ćete podesiti potenciometar tako da očitanje bude ispravno na LCD -u, uz zadržavanje što je moguće manje "OFF" potrošnje struje na opterećenju. Što to 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 potnentiometra, 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 izvornu verziju.

Korak 3: Hlađenje

Postavite ventilator tako da imate maksimalni 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. Nemojte dopustiti ni da ventilator puše vrući zrak izravno 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 prema veličini i instalirati ih.

Korak 4: Softver

Ovaj projekt temelji se 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 naponu od 4.096V i 12-bitni DAC, MCP4725A, možemo podesite izlaz DAC -a na točno 1mV po koraku (*2) i točno kontrolirajte pogonski napon Vrata prema Mosfetsu (koji kontrolira struju kroz opterećenje). 16-bitni MCP3426A ADC, također se napaja iz VREF-a, tako da lako možemo dobiti razlučivost od 0.000 V za očitanja napona opterećenja. Kôd, kakav je, iz.zipa omogućit će vam testiranje opterećenja do 50 W ili 4A, ovisno o tome je veća 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. Kad to učini, prikazat će se ukupni kapacitet svake testirane ćelije. Jedinica također ima prolazni način rada i druge izvrsne značajke. Samo provjerite. INO_ datoteku za potpune pojedinosti.

Firmware je također kredom pun sigurnosnih značajki. Analogni senzori temperature omogućuju kontrolu brzine ventilatora i automatsko isključivanje ako se premaši maksimalna temperatura. 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: Što 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 izvrstan DIY Tester baterija/ istosmjerno opterećenje opće namjene. Usporediva jedinica komercijalnog dobavljača koštala bi vas stotine, ako ne i tisuće dolara, pa ako mislite ozbiljno testirati svoje zidne zidove DIY 18650 za maksimalnu sigurnost i performanse, toplo vas potičem da to sami izgradite.

Pratite nas za više ažuriranja:

1) Prilagođeno 3D tiskano kućište pomoću OnShape -a

2) 3,5 TFT LCD zaslon

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, zasunni prekidač za napajanje, gumb itd. i uskoro će ih učiniti dostupnima. (Neću izrađivati "kompletne komplete" zbog troškova različitih IC -a poput DAC -a/ADC -a/Mosfeta/itd., Ali moći ćete imati oko 80% dijelova spremnih za rad, u jednom kompletu, s profesionalnim PCB -om).

Hvala vam i uživajte.