Avansert Arduino-basert DC elektronisk belastning: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Dette prosjektet er sponset av JLCPCB.com. Design prosjektene dine med EasyEda online programvare, last opp dine eksisterende Gerber (RS274X) filer, og bestill deretter delene dine fra LCSC og få hele prosjektet sendt direkte til døren din.

Jeg klarte å konvertere KiCad -filene direkte til JLCPCB gerber -filer og bestille disse brettene. Jeg trengte ikke å endre dem på noen måte. Jeg bruker nettstedet JLCPCB.com til å spore statusen på brettet mens det bygges, og de kom på døren min innen 6 dager etter at jeg sendte bestillingen. Akkurat nå tilbyr de gratis frakt for ALLE PCB -er, og PCB -ene koster bare $ 2 hver!

Intro: Se denne serien på YouTube på "Scullcom Hobby Electronics", slik at du kan få en fullstendig forståelse av design og programvare. Last ned.zip_file fra Video 7 i serien.

Jeg gjenskaper og modifiserer "Scullcom Hobby Electronic DC Load". Mr. Louis designet opprinnelig all maskinvareoppsett og programvare relatert til dette prosjektet. Sørg for at han får rett kreditt hvis du replikerer dette designet.

Trinn 1: Sjekk "The Combat Engineer" på YouTube for spesifikke detaljer om PCB -bestillingsprosessen

Se denne videoen, som er video 1 av serien, og lær hvordan du bestiller dine skreddersydde PCB -er. Du kan få gode tilbud på alle komponentene dine fra LCSC.com og få brettene og alle delene sendt sammen. Når de kommer, inspiser du dem og begynner å lodde prosjektet.

Husk at siden med silketrykk er toppen, og du må skyve bena på delene gjennom toppen og lodde dem på undersiden. Hvis teknikken din er god, vil en liten bit av loddetinn strømme gjennom til oversiden og suge inn rundt bunnen av delen. Alle IC -ene (DAC, ADC, VREF, etc) går også på undersiden av brettet. Pass på at du ikke overoppvarmer de følsomme delene mens tipsene på loddejernet ditt. Du kan også bruke "reflow" -teknikken på de små SMD -brikkene. Behold diagrammet for hånden mens du bygger enheten, og jeg syntes også overlegget og oppsettet var ekstremt nyttig. Ta deg god tid og sørg for at alle motstandene havner i de riktige hullene. Når du har dobbeltsjekket at alt er på rett sted, bruker du små sidekutter for å klippe av overflødige ledninger på delene.

Hint: du kan bruke bena på motstandene til å lage jumperlenker for signalsporene. Siden alle motstandene er på øst 0,5W, bærer de signalet helt fint.

Trinn 2: Kalibrering

"SENSE" -linjen brukes til å lese spenningen ved lasten, mens lasten testes. Det er også ansvarlig for spenningsavlesningen du ser på LCD -skjermen. Du må kalibrere "SENSE" -linjen med belastningen "på" og "av" ved forskjellige spenninger for å sikre størst nøyaktighet. (ADC har 16-biters oppløsning, slik at du får en veldig nøyaktig 100mV avlesning- du kan endre avlesningen i programvaren, om nødvendig).

Utgangen fra DAC kan justeres og angir stasjonsspenningen for Mosfets gate. I videoen vil du se Jeg omgått 0.500V, spenningen delt, og jeg kan sende alle 4.096V fra VREF til Mosfets gate. I teorien vil det tillate opptil 40A strøm å strømme gjennom lasten.* Du kan finjustere gate-spenningen ved å bruke 200Ohm 25-svingers potensiometer (RV4).

RV3 angir strømmen du ser på LCD-skjermen og enhetens ikke-strømstrøm. Du må justere potensiometeret slik at avlesningen er korrekt på LCD -skjermen, mens du beholder minst mulig "AV" strømtrekk på lasten. Hva betyr dette spør du? Vel, det er en liten feil dette tilbakemeldingsløyfekontrollen. Når du kobler en last til lastterminalene på enheten, vil en liten "lekkasjestrøm" sive gjennom fra enheten (eller batteriet) under test og inn i enheten. Du kan trimme dette ned til 0,000 med potensialmeteret, men jeg har funnet ut at hvis du setter det til 0,000, er LCD -avlesningene ikke like nøyaktige som om du lar 0,050 snike seg igjennom. Det er en liten "feil" i enheten, og den blir adressert.

*Merk: Du må justere programvaren hvis du prøver å omgå eller endre spenningsdeleren, og du gjør det på egen risiko. Med mindre du har lang erfaring med elektronikk, må du la enheten stå på 4A som den originale versjonen.

Trinn 3: Kjøling

Sørg for å plassere viften slik at du får maksimal luftstrøm over Mosfets og kjøleribben*. Jeg kommer til å bruke tre (3) fans totalt. To til Mosfet/kjøleribben og en til LM7805 spenningsregulator. 7805 gir all kraft til de digitale kretsene, og du vil oppdage at det blir stille og varmt. Hvis du planlegger å sette dette i et etui, må du kontrollere at saken er stor nok til å tillate tilstrekkelig luftstrøm over Fets og fremdeles sirkulerer gjennom resten av rommet. Ikke la viften blåse varm luft direkte over kondensatorene, da dette vil stresse dem og forkorte levetiden.

*Merk: Jeg har ikke satt kjøleribben på dette prosjektet ennå (på tidspunktet for publisering), men jeg VIL og DU TRENGER EN! Når jeg har bestemt meg for et tilfelle (jeg skal 3D -skrive ut et tilpasset etui), vil jeg kutte kjøleribberne i størrelse og installere dem.

Trinn 4: Programvaren

Dette prosjektet er basert på Arduino Nano og Arduino IDE. Mr. Louis skrev dette på en "modulær" måte som gjør det mulig for sluttbrukeren å tilpasse det til hans/hennes behov. (*1) Siden vi bruker en 4,096V spenningsreferanse og en 12-bits DAC, MCP4725A, kan vi juster utgangen til DAC til nøyaktig 1mV per trinn (*2) og kontroller nøyaktig Gate -spenningen til Mosfets (som styrer strømmen gjennom belastningen). 16-biters MCP3426A ADC, er også drevet fra VREF, slik at vi enkelt kan få en oppløsning på 0,000V for belastningsspenningsavlesningene. Koden, som den er, fra.zip lar deg teste belastninger opptil 50W eller 4A, avhengig av hvilken er større, enten i "konstant strøm", "konstant effekt" eller "konstant motstand". Enheten har også en innebygd batteritestmodus som kan bruke en 1A utladningsstrøm for alle de store batterikjemiene. Når den er ferdig, viser den den totale kapasiteten til hver testede celle. Enheten har også forbigående modus og andre flotte funksjoner, bare sjekk. INO_filen for alle detaljer.

Fastvaren er også kritt full av sikkerhetsfunksjoner. En analog temp-sensor tillater viftehastighetskontroll og automatisk avbrudd hvis maksimumstemperaturen overskrides. Batterimodusen har forhåndsinnstilte (justerbare) lavspenningsavbrudd for hver kjemi, og hele enheten slår seg av hvis maksimal effekt er overskredet.

(*1) som jeg gjør. Jeg vil legge ut flere videoer og legge til i dette prosjektet etter hvert som det utvikler seg.

(*2) [(12-biters DAC = 4096 trinn) / (4.096Vref)] = 1mV. Siden ingenting er perfekt, er det en trimpotte for å ta hensyn til støy og andre forstyrrelser.

Trinn 5: Hva er neste?

Jeg modifiserer dette prosjektet, både maskinvare og programvare, med et mål om å gjøre det stabilt på 300W/ 10A. Dette er bare begynnelsen på det som sikkert vil bli en utmerket DIY -batteritester/ DC -last for generelle formål. En sammenlignbar enhet fra en kommersiell leverandør vil koste deg hundrevis, om ikke tusenvis av dollar, så hvis du er seriøs med å teste DIY 18650 Powerwalls for maksimal sikkerhet og ytelse, oppfordrer jeg deg til å bygge dette selv.

Følg med for flere oppdateringer:

1) Egendefinert 3D -trykt sak med OnShape

2) 3,5 TFT LCD -skjerm

3) Økt effekt og ytelse

Still gjerne spørsmål du måtte ha om dette prosjektet. Hvis jeg har utelatt noe vesentlig, vil jeg prøve å komme tilbake og redigere det. Jeg setter sammen et par "delvis byggesett" inkludert kretskort, motstander, JST-kontakter, banankontakter, dioder, kondensatorer, programmerte Arduino, toppnål, roterende encoder, låsende strømbryter, trykknapp, etc og vil gjøre dem tilgjengelige snart. (Jeg kommer ikke til å lage "komplette sett" på grunn av kostnaden for de forskjellige IC -ene som DAC/ADC/Mosfets/etc, men du vil ha omtrent 80% av delene klare til bruk, i ett sett, med profesjonell PCB).

Takk og kos deg.