Προηγμένο ηλεκτρονικό φορτίο DC με βάση το Arduino: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Αυτό το έργο χρηματοδοτείται από το JLCPCB.com. Σχεδιάστε τα έργα σας χρησιμοποιώντας το διαδικτυακό λογισμικό EasyEda, φορτώστε τα υπάρχοντα αρχεία Gerber (RS274X) και, στη συνέχεια, παραγγείλετε τα εξαρτήματά σας από το LCSC και παραδώστε ολόκληρο το έργο απευθείας στην πόρτα σας.

Iμουν σε θέση να μετατρέψω τα αρχεία KiCad απευθείας σε αρχεία gerber JLCPCB και να παραγγείλω αυτούς τους πίνακες. Δεν χρειάστηκε να τα αλλάξω με κανέναν τρόπο. Χρησιμοποιώ τον ιστότοπο JLCPCB.com για να παρακολουθώ την κατάσταση του σκάφους ενώ κατασκευάζεται και έφτασαν στην πόρτα μου μέσα σε 6 ημέρες μετά την αποστολή της παραγγελίας. Αυτή τη στιγμή προσφέρουν δωρεάν μεταφορικά για ΟΛΑ τα PCB και τα PCB είναι μόλις 2 $ το καθένα!

Εισαγωγή: Παρακολουθήστε αυτήν τη σειρά στο YouTube στο "Scullcom Hobby Electronics", ώστε να έχετε πλήρη κατανόηση σχετικά με το σχεδιασμό και το λογισμικό. Κατεβάστε το αρχείο.zip_file από το βίντεο 7 της σειράς.

Αναδημιουργώ και τροποποιώ το "Scullcom Hobby Electronic DC Load". Ο κύριος Louis σχεδίασε αρχικά όλη τη διάταξη υλικού και το λογισμικό που σχετίζονται με αυτό το έργο. Βεβαιωθείτε ότι παίρνει τη δέουσα πίστωση εάν επαναλάβετε αυτό το σχέδιο.

Βήμα 1: Έλεγχος "The Combat Engineer" στο YouTube για συγκεκριμένες λεπτομέρειες σχετικά με τη διαδικασία παραγγελίας PCB

Παρακολουθήστε αυτό το βίντεο, το οποίο είναι το βίντεο 1 της σειράς, και μάθετε πώς να παραγγείλετε τα προσαρμοσμένα PCB σας. Μπορείτε να λάβετε μεγάλες προσφορές για όλα τα εξαρτήματά σας από το LCSC.com και να αποστείλετε τους πίνακες και όλα τα μέρη μαζί. Μόλις φτάσουν, επιθεωρήστε τα και ξεκινήστε τη συγκόλληση του έργου.

Θυμηθείτε ότι η πλευρά της μεταξοτυπίας είναι η κορυφή και πρέπει να σπρώξετε τα πόδια των τμημάτων στην κορυφή και να τα κολλήσετε στην κάτω πλευρά. Εάν η τεχνική σας είναι καλή, ένα μικρό κομμάτι συγκόλλησης θα περάσει στην επάνω πλευρά και θα απορροφηθεί γύρω από τη βάση του εξαρτήματος. Όλα τα IC (DAC, ADC, VREF, κλπ) πηγαίνουν επίσης στην κάτω πλευρά του πίνακα. Βεβαιωθείτε ότι δεν θερμαίνετε υπερβολικά τα ευαίσθητα μέρη ενώ τα άκρα του συγκολλητικού σας σιδήρου. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την τεχνική "reflow" και στα μικρά τσιπ SMD. Κρατήστε το σχηματικό στο χέρι ενώ χτίζετε τη μονάδα και βρήκα την επικάλυψη και τη διάταξη εξαιρετικά χρήσιμη επίσης. Πάρτε το χρόνο σας και βεβαιωθείτε ότι όλες οι αντιστάσεις καταλήγουν στις σωστές οπές. Μόλις ελέγξετε ξανά ότι όλα είναι στη σωστή θέση, χρησιμοποιήστε μικρούς πλευρικούς κόφτες για να αποκόψετε τα πλεονάζοντα καλώδια στα μέρη.

Υπόδειξη: μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα πόδια των αντιστάσεων για να δημιουργήσετε τους συνδέσμους βραχυκυκλωτήρων για τα ίχνη σήματος. Δεδομένου ότι όλες οι αντιστάσεις βρίσκονται στα ανατολικά 0,5W, μεταφέρουν το σήμα μια χαρά.

Βήμα 2: Βαθμονόμηση

Η γραμμή "SENSE" χρησιμοποιείται για την ανάγνωση της τάσης στο φορτίο, ενώ το φορτίο είναι υπό δοκιμή. Είναι επίσης υπεύθυνη για την ένδειξη τάσης που βλέπετε στην οθόνη LCD. Θα χρειαστεί να βαθμονομήσετε τη γραμμή "SENSE" με το φορτίο "on" και "off" σε διάφορες τάσεις για να διασφαλίσετε τη μεγαλύτερη ακρίβεια. (το ADC έχει ανάλυση 16-bit, ώστε να έχετε μια πολύ ακριβή ανάγνωση 100mV- μπορείτε να αλλάξετε την ανάγνωση στο λογισμικό, εάν χρειάζεται).

Η έξοδος από το DAC μπορεί να ρυθμιστεί και ορίζει την τάση κίνησης για την Πύλη των Mosfets. Στο βίντεο, θα δείτε ότι παρέκαμψα το 0.500V, η τάση διαιρέθηκε και είμαι σε θέση να στείλω και τα 4.096V από το VREF στην Πύλη των Mosfets. Θεωρητικά θα επέτρεπε να ρέει ρεύμα έως 40Α μέσω του φορτίου.

Το RV3 ορίζει το ρεύμα που βλέπετε στην οθόνη LCD και την έλξη ρεύματος χωρίς φορτίο της μονάδας. Θα χρειαστεί να ρυθμίσετε το ποτενσιόμετρο έτσι ώστε η ένδειξη να είναι σωστή στην οθόνη LCD, διατηρώντας όσο το δυνατόν λιγότερη τροφοδοσία ρεύματος "OFF" στο φορτίο. Τι σημαίνει αυτό ρωτάτε; Λοιπόν, είναι ένα μικρό ελάττωμα αυτού του ελέγχου βρόχου ανάδρασης. Όταν συνδέετε ένα φορτίο στους ακροδέκτες φορτίου της μονάδας, ένα μικρό «ρεύμα διαρροής» θα διαρρεύσει από τη συσκευή σας (ή την μπαταρία) υπό δοκιμή και στη μονάδα. Μπορείτε να το μειώσετε σε 0.000 με το ποτενσιόμετρο, αλλά διαπίστωσα ότι αν το ορίσετε στο 0.000, οι ενδείξεις LCD δεν είναι τόσο ακριβείς όσο αν αφήνετε το 0.050 να περάσει κρυφά. Είναι ένα μικρό "ελάττωμα" στη μονάδα και αντιμετωπίζεται.

*Σημείωση: Θα χρειαστεί να προσαρμόσετε το λογισμικό εάν προσπαθήσετε να παρακάμψετε ή να αλλάξετε τον διαχωριστή τάσης και το κάνετε ΚΑΤΑ ΤΟΝ ΔΙΚΟ ΣΑΣ ΚΙΝΔΥΝΟ. Αν δεν έχετε μεγάλη εμπειρία με τα ηλεκτρονικά, αφήστε τη μονάδα ρυθμισμένη στο 4Α όπως στην αρχική έκδοση.

Βήμα 3: Cύξη

Βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει τον ανεμιστήρα έτσι ώστε να έχετε τη μέγιστη ροή αέρα πάνω από το Mosfets και την ψύκτρα*. Θα χρησιμοποιήσω τρεις (3) ανεμιστήρες συνολικά. Δύο για το Mosfet/ψύκτρα και ένα για τον ρυθμιστή τάσης LM7805. Το 7805 παρέχει όλη την ισχύ για τα ψηφιακά κυκλώματα και θα διαπιστώσετε ότι ησυχάζει. Εάν σκοπεύετε να το βάλετε σε μια θήκη, βεβαιωθείτε ότι η θήκη είναι αρκετά μεγάλη για να επιτρέψει επαρκή ροή αέρα πάνω από τα Fets και εξακολουθεί να κυκλοφορεί στον υπόλοιπο χώρο. Μην αφήνετε τον ανεμιστήρα να φυσάει ζεστό αέρα απευθείας πάνω από τους πυκνωτές, καθώς αυτό θα τους αγχώσει και θα μειώσει το προσδόκιμο ζωής τους.

*Σημείωση: Δεν έχω βάλει ακόμη το θερμοσίφωνα σε αυτό το έργο (τη στιγμή της δημοσίευσης), αλλά ΘΑ ΚΑΙ ΧΡΕΙΑΖΕΤΕ ΕΝΑ! Μόλις αποφασίσω για μια θήκη (πρόκειται να εκτυπώσω 3D μια προσαρμοσμένη θήκη), θα κόψω τις ψύκτρες στο μέγεθος και θα τις εγκαταστήσω.

Βήμα 4: Το Λογισμικό

Αυτό το έργο βασίζεται στα Arduino Nano και Arduino IDE. Ο κ. Louis έγραψε αυτό με έναν «αρθρωτό» τρόπο που επιτρέπει στον τελικό χρήστη να το προσαρμόσει για τις ανάγκες του. (*1) Δεδομένου ότι χρησιμοποιούμε αναφορά τάσης 4.096V και DAC 12-bit, το MCP4725A, μπορούμε ρυθμίστε την έξοδο του DAC σε ακριβώς 1mV ανά βήμα (*2) και ελέγξτε με ακρίβεια την τάση κίνησης Gate στα Mosfets (η οποία ελέγχει το ρεύμα μέσω του φορτίου). Το 16-bit MCP3426A ADC, κινείται επίσης από το VREF, ώστε να μπορούμε εύκολα να λάβουμε ανάλυση 0.000V για τις ενδείξεις τάσης φορτίων. Ο κωδικός, όπως είναι, από το.zip θα σας επιτρέψει να δοκιμάσετε φορτία έως 50W ή 4A, όποιο είναι μεγαλύτερη, είτε στις λειτουργίες «σταθερού ρεύματος», «σταθερής ισχύος» ή «σταθερής αντίστασης». Η μονάδα διαθέτει επίσης μια ενσωματωμένη λειτουργία δοκιμής μπαταρίας που μπορεί να εφαρμόσει ένα ρεύμα εκφόρτισης 1Α για όλες τις κύριες χημικές μπαταρίες. Όταν τελειώσει, θα εμφανίσει τη συνολική χωρητικότητα κάθε κυψέλης που δοκιμάστηκε. Η μονάδα διαθέτει επίσης παροδική λειτουργία και άλλες εξαιρετικές δυνατότητες, απλώς ελέγξτε το αρχείο. INO_ για πλήρεις λεπτομέρειες.

Το υλικολογισμικό είναι κιμωλία γεμάτο χαρακτηριστικά ασφαλείας επίσης. Ένας αναλογικός αισθητήρας θερμοκρασίας επιτρέπει τον έλεγχο της ταχύτητας του ανεμιστήρα και την αυτόματη διακοπή σε περίπτωση υπέρβασης της μέγιστης θερμοκρασίας. Η λειτουργία μπαταρίας έχει προεπιλεγμένες (ρυθμιζόμενες) διακοπές χαμηλής τάσης για κάθε χημεία και ολόκληρη η μονάδα θα κλείσει εάν υπερβεί τη μέγιστη ονομαστική ισχύ.

(*1) που κάνω. Θα δημοσιεύσω περισσότερα βίντεο και θα προσθέσω σε αυτό το έργο καθώς προχωρά.

(*2) [(12-bit DAC = 4096 βήματα) / (4.096Vref)] = 1mV. Δεδομένου ότι τίποτα δεν είναι τέλειο, υπάρχει ένα κατσαρόλα για τον θόρυβο και άλλες παρεμβολές.

Βήμα 5: Τι ακολουθεί

Τροποποιώ αυτό το έργο, τόσο υλικού όσο και λογισμικού, με στόχο να το καταστήσω σταθερό στα 300W/ 10A. Αυτή είναι μόνο η αρχή αυτού που σίγουρα θα γίνει ένας εξαιρετικός DIY Battery Tester/ General Purpose DC Load. Μια συγκρίσιμη μονάδα από έναν εμπορικό προμηθευτή θα σας κοστίσει εκατοντάδες, αν όχι χιλιάδες δολάρια, οπότε αν είστε σοβαροί για να δοκιμάσετε τα DIY 18650 Powerwalls για μέγιστη ασφάλεια και απόδοση, σας ενθαρρύνω ιδιαίτερα να το φτιάξετε μόνοι σας.

Μείνετε συντονισμένοι για περισσότερες ενημερώσεις:

1) Προσαρμοσμένη τρισδιάστατη θήκη με χρήση OnShape

2) Οθόνη TFT LCD 3,5"

3) Αυξημένη ισχύς και υπερπροσωπία

Μη διστάσετε να κάνετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις έχετε σχετικά με αυτό το έργο. Αν έχω αφήσει κάτι σημαντικό, θα προσπαθήσω να επιστρέψω και να το επεξεργαστώ. Συγκεντρώνω μερικά "κιτ μερικώς κατασκευής", συμπεριλαμβανομένου του PCB, αντιστάσεων, συνδέσεων JST, υποδοχών μπανάνας, διόδων, πυκνωτών, προγραμματισμένου Arduino, καρφίτσες κεφαλίδας, περιστροφικός κωδικοποιητής, διακόπτης τροφοδοσίας μανδάλωσης, κουμπί κλπ. και θα τα καταστήσουμε σύντομα διαθέσιμα. (Δεν πρόκειται να φτιάξω "πλήρη κιτ" λόγω του κόστους των διαφόρων IC όπως το DAC/ADC/Mosfets/κλπ, αλλά θα μπορείτε να έχετε περίπου το 80% των ανταλλακτικών έτοιμα, σε ένα κιτ, με επαγγελματικό PCB).

Σας ευχαριστώ και απολαύστε.