Napredna elektronska obremenitev DC na osnovi Arduina: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ta projekt sponzorira JLCPCB.com. Oblikujte svoje projekte s spletno programsko opremo EasyEda, naložite svoje obstoječe datoteke Gerber (RS274X), nato pa naročite svoje dele pri LCSC in celoten projekt pošljite neposredno na vaša vrata.

Datoteke KiCad sem lahko pretvoril neposredno v datoteke gerber JLCPCB in naročil te plošče. Nikakor mi jih ni bilo treba spreminjati. S spletno stranjo JLCPCB.com spremljam stanje plošče med gradnjo in prišli so do mojih vrat v 6 dneh po tem, ko sem poslal naročilo. Trenutno ponujajo brezplačno dostavo za VSE PCB -je, PCB -ji pa stanejo le 2 USD!

Uvod: Oglejte si to serijo na YouTubu v "Scullcom Hobby Electronics", da boste lahko popolnoma razumeli oblikovanje in programsko opremo. Prenesite datoteko.zip_file iz videoposnetka 7 serije.

Ponovno ustvarjam in spreminjam "Scullcom Hobby Electronic DC Load". Gospod Louis je prvotno oblikoval vso strojno postavitev in programsko opremo, povezano s tem projektom. Če ponovite to zasnovo, mu zagotovite dolg.

1. korak: Preverite "Combat Engineer" v YouTubu za podrobnosti o postopku naročanja PCB

Oglejte si ta videoposnetek, ki je prvi v seriji, in se naučite naročiti tiskana vezja po meri. Na LCSC.com lahko dobite odlične ponudbe za vse svoje komponente, plošče in vse dele pa pošljete skupaj. Ko prispejo, jih pregledajte in začnite spajkati projekt.

Ne pozabite, da je stran svilenega zaslona zgornja stran in da morate nogice delov potisniti skozi vrh in jih spajkati na spodnjo stran. Če je vaša tehnika dobra, bo majhen del spajka pritekel na zgornjo stran in se prepojil okoli dna dela. Vsi IC (DAC, ADC, VREF itd.) Gredo tudi na spodnjo stran plošče. Pazite, da občutljivih delov ne pregrejete, medtem ko konice vašega spajkalnika. Tehniko »reflow« lahko uporabite tudi na majhnih čipih SMD. Med gradnjo enote imejte shemo pri roki in tudi meni se je zdelo, da sta prekrivanje in postavitev zelo koristna. Vzemite si čas in se prepričajte, da so vsi upori v pravilnih luknjah. Ko dvakrat preverite, ali je vse na pravem mestu, z majhnimi stranskimi rezalniki odrežite odvečne žice na delih.

Namig: z nogami uporov lahko ustvarite mostične povezave za sledi signala. Ker so vsi upori na vzhodu 0,5 W, signal dobro prenašajo.

2. korak: Umerjanje

Linija "SENSE" se uporablja za branje napetosti pri obremenitvi, medtem ko se obremenitev preizkuša. Odgovoren je tudi za odčitavanje napetosti, ki ga vidite na LCD -prikazovalniku. Za največjo natančnost boste morali umeriti linijo "SENSE" z obremenitvijo "vklopljeno" in "izklopljeno" pri različnih napetostih. (ADC ima 16-bitno ločljivost, tako da dobite zelo natančen odčitek 100 mV- po potrebi ga lahko spremenite v programski opremi).

Izhod iz DAC -a je mogoče prilagoditi in nastaviti napetost pogona za vrata Mosfetov. V videu boste videli, da sem obšel 0.500V, napetost razdeljena in lahko pošljem vseh 4.096V od VREF do vrat Mosfetov. Teoretično bi skozi obremenitev tekel tok do 40A.* Pogonno napetost vrat lahko natančno nastavite s 25-obratnim potenciometrom 200Ohm (RV4).

RV3 nastavi tok, ki ga vidite na LCD-prikazovalniku, in porabo toka brez obremenitve enote. Potenciometer boste morali prilagoditi tako, da bo odčitavanje na LCD -prikazovalniku pravilno, hkrati pa ohraniti čim manjši tok "OFF" na obremenitvi. Kaj to pomeni, vprašate? No, to je majhna napaka pri upravljanju povratne zanke. Ko na obremenitvene sponke enote priključite obremenitev, bo iz testirane naprave (ali baterije) v enoto prodrl majhen "tok puščanja". S potnentiometrom lahko to obrežete na 0,000, vendar sem ugotovil, da če nastavite na 0,000, odčitki LCD -ja niso tako natančni, kot če pustite, da se prikrade 0,050. To je majhna "napaka" v enoti in jo odpravljamo.

*Opomba: programsko opremo boste morali prilagoditi, če poskušate zaobiti ali spremeniti razdelilnik napetosti in to delate na lastno tveganje. Razen če imate bogate izkušnje z elektroniko, pustite enoto nastavljeno na 4A kot prvotno različico.

3. korak: Hlajenje

Poskrbite, da boste ventilator namestili tako, da boste imeli največji pretok zraka preko Mosfeta in hladilnika*. Skupaj bom uporabil tri (3) ventilatorje. Dva za Mosfet/hladilnik in eden za regulator napetosti LM7805. 7805 zagotavlja vso moč za digitalno vezje in tiho se bo segrelo. Če nameravate to vstaviti v ohišje, poskrbite, da bo ohišje dovolj veliko, da bo omogočilo ustrezen pretok zraka preko stopal in še vedno kroži po preostalem prostoru. Prav tako ne dovolite, da ventilator piha vroč zrak neposredno preko kondenzatorjev, saj jih bo to obremenilo in skrajšalo njihovo življenjsko dobo.

*Opomba: Hladilnika pri tem projektu še nisem (v času objave) postavil, ampak BOM VAS in ENE POTREBUJETE! Ko se odločim za ohišje (3D -tiskal bom ohišje po meri), bom hladilnike razrezal na velikost in jih namestil.

4. korak: programska oprema

Ta projekt temelji na Arduino Nano in Arduino IDE. G. Louis je to napisal na „modularni“način, ki končnemu uporabniku omogoča, da ga prilagodi svojim potrebam. (*1) Ker uporabljamo referenčno napetost 4.096V in 12-bitni DAC, MCP4725A, lahko nastavite izhod DAC -a na natančno 1 mV na korak (*2) in natančno nadzirajte pogonsko napetost vrat do Mosfeta (ki nadzoruje tok skozi obremenitev). 16-bitni ADC MCP3426A, prav tako poganja VREF, tako da lahko enostavno dobimo ločljivost 0,000V za odčitke napetosti obremenitve. Koda, kot je, iz.zipa vam omogoča, da preizkusite obremenitve do 50 W ali 4A, karkoli je večja v načinih "konstanten tok", "konstantna moč" ali "konstanten upor". Enota ima tudi vgrajen način testiranja akumulatorja, ki lahko uporabi 1A izpustni tok za vse glavne kemijske sklope baterij. Ko bo končano, bo prikazana skupna zmogljivost vsake testirane celice. Enota ima tudi prehodni način in druge odlične funkcije, za podrobnosti si oglejte datoteko. INO_.

Vdelana programska oprema je tudi kreda polna varnostnih funkcij. Analogni temperaturni senzorji omogočajo nadzor hitrosti ventilatorja in samodejno izklop, če je najvišja temperatura presežena. Način delovanja z baterijo ima prednastavljene (nastavljive) nizkonapetostne prekinitve za vsako kemijo in celotna enota se bo izklopila, če bo največja nazivna moč presežena.

(*1) kar počnem. Objavil bom več videoposnetkov in dodal k temu projektu, ko bo napredoval.

(*2) [(12-bitni DAC = 4096 korakov) / (4.096Vref)] = 1mV. Ker nič ni popolno, je za hrup in druge motnje na voljo trim lonec.

5. korak: Kaj sledi

Ta projekt, tako strojno kot programsko, spreminjam s ciljem, da bi bil stabilen pri 300 W/ 10A. To je šele začetek tistega, kar bo zagotovo postalo odličen tester akumulatorjev DIY/ splošne namembnosti DC. Primerljiva enota komercialnega prodajalca bi vas stala na stotine, če ne celo na tisoče dolarjev, zato vas, če resno razmišljate, da preizkusite DIY 18650 Powerwall za največjo varnost in zmogljivost, zelo priporočam, da to sestavite zase.

Ostanite z nami za več posodobitev:

1) 3D tiskana ohišja po meri z uporabo OnShape

2) 3,5 -palčni TFT LCD zaslon

3) Povečana moč in perfromace

Vprašajte vas o tem projektu, če imate kakršna koli vprašanja. Če sem kaj pomembnega izpustil, se bom poskušal vrniti in urediti. Sestavljam nekaj "delno sestavljenih kompletov", vključno s tiskanim vezjem, upori, priključki JST, vtičnicami za banane, diodami, kondenzatorji, programiranim Arduinom, zatiči glave, vrtljivi dajalnik, zapah stikala za vklop, gumb itd. in bodo kmalu na voljo. (Ne bom izdeloval "kompletov" zaradi stroškov različnih IC, kot so DAC/ADC/Mosfets/itd., Vendar boste lahko imeli v enem kompletu pripravljenih približno 80% delov, s profesionalnim tiskanim vezjem).

Hvala in uživajte.