Разширено DC електронно натоварване, базирано на Arduino: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Този проект се спонсорира от JLCPCB.com. Проектирайте проектите си с помощта на онлайн софтуер EasyEda, заредете съществуващите файлове на Gerber (RS274X) и след това поръчайте частите си от LCSC и изпратете целия проект директно до вашата врата.

Успях да конвертирам KiCad файловете директно в JLCPCB гербер файлове и да поръчам тези платки. Не трябваше да ги променям по никакъв начин. Използвам уебсайта JLCPCB.com, за да проследя състоянието на борда, докато той се изгражда, и те стигнаха до вратата ми в рамките на 6 дни след изпращането на поръчката. В момента те предлагат безплатна доставка за ВСИЧКИ печатни платки, а печатните платки са само по 2 долара!

Въведение: Гледайте тази поредица в YouTube в „Scullcom Hobby Electronics“, за да получите пълно разбиране за дизайна и софтуера. Изтеглете.zip_file от видео 7 от поредицата.

Пресъздавам и променям „Scullcom Hobby Electronic DC Load“. Г -н Луис първоначално е проектирал цялото хардуерно оформление и софтуер, свързани с този проект. Моля, уверете се, че той получава дължимия кредит, ако повторите този дизайн.

Стъпка 1: Проверете „Бойният инженер“в YouTube за конкретни подробности относно процеса на поръчка на печатни платки

Гледайте това видео, което е видео 1 от поредицата, и научете как да поръчате персонално изработени платки. Можете да получите страхотни оферти за всичките си компоненти от LCSC.com и да изпратите платките и всички части заедно. След като пристигнат, ги огледайте и започнете да запоявате проекта.

Не забравяйте, че копринената страна е отгоре и трябва да прокарате краката на частите през горната част и да ги запоите от долната страна. Ако вашата техника е добра, малко спойка ще потече към горната страна и ще се накисне около основата на детайла. Всички интегрални схеми (DAC, ADC, VREF и т.н.) отиват и от долната страна на дъската. Уверете се, че не прегрявате чувствителните части, докато върховете на вашия поялник. Можете да използвате техниката "reflow" и на малките SMD чипове. Дръжте схемата под ръка, докато изграждате устройството, и аз намерих наслагването и оформлението също изключително полезни. Отделете време и се уверете, че всички резистори попадат в правилните дупки. След като проверите двойно дали всичко е на правилното място, използвайте малки странични фрези, за да отрежете излишните проводници на частите.

Съвет: можете да използвате краката на резисторите, за да създадете джъмперните връзки за следите на сигнала. Тъй като всички резистори са на изток 0.5W, те носят сигнала отлично.

Стъпка 2: Калибриране

Линията "SENSE" се използва за отчитане на напрежението при товара, докато товарът се тества. Той също така е отговорен за отчитането на напрежението, което виждате на LCD дисплея. Ще трябва да калибрирате линията "SENSE" с натоварване "включено" и "изключено" при различни напрежения, за да осигурите най -голяма точност. (ADC има 16-битова резолюция, така че получавате много точно 100mV отчитане- можете да промените отчитането в софтуера, ако е необходимо).

Изходът от DAC може да се регулира и задава задвижващото напрежение за портата на Mosfets. Във видеото ще видите, че съм заобиколил 0.500V, разделено напрежение и мога да изпратя всичките 4.096V от VREF към портата на Mosfets. На теория би позволил до 40A ток да тече през товара.

RV3 задава тока, който виждате на LCD, и тока на празен ход на устройството. Ще трябва да регулирате потенциометъра така, че отчитането да е правилно на LCD, като същевременно поддържате възможно най -малкото "OFF" токово потребление на товара. Какво означава това питаш? Е, това е малък недостатък на това управление на веригата за обратна връзка. Когато свържете товар към клемите за натоварване на устройството, малък "ток на утечка" ще проникне от изпитваното устройство (или батерията) в устройството. Можете да намалите това до 0,000 с потнентиометъра, но открих, че ако го настроите на 0,000, показанията на LCD дисплея не са толкова точни, сякаш оставяте 0,050 да се промъкне. Това е малък "недостатък" в устройството и той се решава.

*Забележка: Ще се наложи да настроите софтуера, ако се опитате да заобиколите или промените разделителя на напрежението и ВИ ПРАВИТЕ ТАКА НА СОБСТВЕН РИСК. Освен ако нямате богат опит с електрониката, оставете устройството настроено на 4A като оригиналната версия.

Стъпка 3: Охлаждане

Уверете се, че сте поставили вентилатора така, че да получите максимален въздушен поток над Mosfets и радиатора*. Ще използвам общо три (3) вентилатора. Две за Mosfet/радиатор и една за регулатор на напрежението LM7805. 7805 осигурява цялата мощност за цифровите схеми и ще откриете, че става тихо топло. Ако планирате да поставите това в калъф, уверете се, че кутията е достатъчно голяма, за да позволи адекватен въздушен поток върху Краката и все още циркулира през останалата част от пространството. Не позволявайте на вентилатора да издухва горещ въздух директно над кондензаторите, тъй като това ще ги стресира и ще съкрати продължителността на живота им.

*Забележка: Все още не съм поставил радиатора на този проект (към момента на публикуването), но ЩЕ ВИ И ТРЯБВАМЕ ЕДИН! След като реша за калъф (отивам да отпечатам 3D персонализиран калъф), ще изрежа радиаторите по размер и ще ги инсталирам.

Стъпка 4: Софтуерът

Този проект се основава на IDE на Arduino Nano и Arduino. Г-н Луис написа това по „модулен“начин, който позволява на крайния потребител да го персонализира според неговите/нейните нужди. (*1) Тъй като използваме 4.096V референтно напрежение и 12-битов DAC, MCP4725A, можем регулирайте изхода на DAC точно на 1mV на стъпка (*2) и прецизно контролирайте задвижващото напрежение на портата към Mosfets (което контролира тока през товара). 16-битовият MCP3426A ADC също се задвижва от VREF, така че лесно можем да получим 0,000V резолюция за показанията на напрежението на товара. Кодът, такъв, какъвто е, от.zip ще ви позволи да тествате натоварвания до 50W или 4A, което от двете е по-голям в режимите „постоянен ток“, „постоянна мощност“или „постоянно съпротивление“. Устройството също има вграден режим за изпитване на батерията, който може да приложи 1A ток на разреждане за всички основни химии на батерията. Когато приключи, той ще покаже общия капацитет на всяка тествана клетка. Устройството също има преходен режим и други страхотни функции, просто проверете файла. INO_ за пълни подробности.

Фърмуерът също е креда, изпълнен с функции за безопасност. Аналоговите датчици за температура позволяват управление на скоростта на вентилатора и автоматично изключване, ако максималната температура е надвишена. Режимът на батерията има предварително зададени (регулируеми) прекъсвания на ниско напрежение за всяка химия и цялото устройство ще се изключи, ако максималната мощност е надвишена.

(*1) което правя. Ще публикувам още видеоклипове и ще добавя към този проект с напредването му.

(*2) [(12-битов DAC = 4096 стъпки) / (4.096Vref)] = 1mV. Тъй като нищо не е перфектно, има подстригване, което отчита шума и други смущения.

Стъпка 5: Какво следва

Модифицирам този проект, както хардуерен, така и софтуерен, с цел да го направя стабилен при 300W/ 10A. Това е само началото на това, което със сигурност ще се превърне в отличен DIY тестер за батерии/ DC натоварване с общо предназначение. Сравним модул от търговски доставчик би ви струвал стотици, ако не и хиляди долари, така че ако сериозно се опитвате да тествате DIY 18650 Powerwall за максимална безопасност и производителност, силно ви препоръчвам да изградите това за себе си.

Очаквайте още актуализации:

1) Персонализиран 3D отпечатан калъф с помощта на OnShape

2) 3.5 TFT LCD дисплей

3) Повишена мощност и перфромация

Чувствайте се свободни да задавате въпроси, които може да имате относно този проект. Ако съм пропуснал нещо значително, ще се опитам да се върна и да го редактирам. Събирам няколко "частично комплекта", включително печатни платки, резистори, JST-конектори, бананови жакове, диоди, кондензатори, програмиран Arduino, щифтове за заглавки, въртящ се енкодер, превключвател за захранване, бутон и т.н. и скоро ще ги направят достъпни. (Няма да правя "пълни комплекти" поради цената на различните интегрални схеми като DAC/ADC/Mosfets/и т.н., но ще можете да имате около 80% от частите готови за работа, в един комплект, с професионална печатна платка).

Благодаря и се наслаждавайте.