Pokročilé elektronické zaťaženie DC založené na Arduine: 5 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Tento projekt sponzoruje JLCPCB.com. Navrhujte svoje projekty pomocou online softvéru EasyEda, načítajte existujúce súbory Gerber (RS274X) a potom si objednajte svoje diely z LCSC a celý projekt nechajte odoslať priamo k vašim dverám.

Dokázal som previesť súbory KiCad priamo do súborov Gerber JLCPCB a objednať tieto dosky. Nemusela som ich nijako upravovať. Webovú stránku JLCPCB.com používam na sledovanie stavu dosky počas jej vytvárania a do 6 dní po odoslaní objednávky sa dostali k mojim dverám. Práve teraz ponúkajú bezplatnú dopravu pre VŠETKY DPS a DPS sú iba za 2 doláre za kus!

Úvod: Pozrite sa na túto sériu na YouTube na „Scullcom Hobby Electronics“, aby ste získali úplné znalosti o dizajne a softvéri. Stiahnite si súbor.zip_ z videa 7 zo série.

Znovu vytváram a upravujem „Hobby elektronické DC zaťaženie Scullcom“. Pán Louis pôvodne navrhol všetko hardvérové rozloženie a softvér súvisiace s týmto projektom. Ak replikujete tento dizajn, uistite sa, že dostane splatný kredit.

Krok 1: Špeciálne podrobnosti o procese objednávania DPS nájdete na stránke „The Combat Engineer“na YouTube

Pozrite sa na toto video, video 1 zo série, a zistite, ako si objednať dosky plošných spojov na mieru. Môžete získať skvelé ponuky na všetky svoje súčiastky z LCSC.com a nechať si dosky a všetky diely poslať dohromady. Hneď ako dorazia, skontrolujte ich a začnite spájkovať projekt.

Nezabudnite, že strana s hodvábnou obrazovkou je horná časť a nohy dielov musíte zatlačiť zhora a spájkovať ich so spodnou stranou. Ak je vaša technika dobrá, na hornú stranu pretečie malý kúsok spájky, ktorý sa vsiakne okolo základne súčiastky. Všetky integrované obvody (DAC, ADC, VREF atď.) Sú umiestnené aj na spodnej strane dosky. Dbajte na to, aby ste citlivé časti hrotov spájkovačky príliš nezahrievali. Techniku „reflow“môžete použiť aj na malých čipoch SMD. Pri vytváraní jednotky majte schému po ruke a taktiež mi veľmi pomohlo prekrytie a rozloženie. Neponáhľajte sa a uistite sa, že všetky odpory skončia v správnych dierach. Akonáhle dvakrát skontrolujete, či je všetko na správnom mieste, pomocou malých bočných rezačiek odstrihnite prebytočné vodiče na častiach.

Tip: Na vytvorenie prepojok prepojení signálových stôp môžete použiť nohy rezistorov. Pretože všetky odpory sú na východe 0,5 W, prenášajú signál v poriadku.

Krok 2: Kalibrácia

Riadok „SENSE“sa používa na čítanie napätia pri záťaži, keď je záťaž testovaná. Je tiež zodpovedný za čítanie napätia, ktoré vidíte na LCD displeji. Aby ste zaistili maximálnu presnosť, budete musieť kalibrovať čiaru „SENSE“so záťažou „zapnutou“a „vypnutou“pri rôznych napätiach. (ADC má 16-bitové rozlíšenie, takže získate veľmi presný údaj 100 mV- v prípade potreby môžete údaje v softvéri zmeniť).

Výstup z DAC je možné nastaviť a nastaviť napätie pohonu pre bránu mosfetov. Na videu uvidíte, že som obišiel napätie 0,500 V, delené napätie a som schopný odoslať všetkých 4,096 V z VREF na bránu mosfetov. Zaťažením by teoreticky mohol pretekať prúd až 40 A.* Napätie pohonu brány môžete doladiť pomocou 25-otáčkového potenciometra 200Ohm (RV4).

RV3 nastavuje prúd, ktorý vidíte na LCD displeji, a odber prúdu jednotky naprázdno. Potenciometer budete musieť nastaviť tak, aby bol údaj na displeji LCD správny, pričom pri záťaži zachováte čo najmenší „vypnutý“odber prúdu. Čo to znamená, že sa pýtaš? Toto je malá chyba v ovládaní slučky spätnej väzby. Keď k záťažovým svorkám jednotky pripojíte záťaž, z testovaného zariadenia (alebo batérie) prenikne malý „zvodový prúd“do jednotky. Môžete to skrátiť na 0,000 pomocou potenciometra, ale zistil som, že ak ho nastavíte na 0,000, hodnoty na LCD displeji nebudú také presné, ako keby ste nechali prepašovať 0,050. Je to malá „chyba“v jednotke a rieši sa to.

*Poznámka: Softvér budete musieť upraviť, ak sa pokúsite obísť alebo zmeniť delič napätia a ROBÍTE TO NA VLASTNÉ RIZIKO. Pokiaľ nemáte rozsiahle skúsenosti s elektronikou, nechajte jednotku nastavenú na 4A ako pôvodnú verziu.

Krok 3: Chladenie

Uistite sa, že ventilátor umiestnite tak, aby ste maximalizovali prúdenie vzduchu cez mosfety a chladič*. Budem používať celkom troch (3) fanúšikov. Dva pre chladič Mosfet/chladič a jeden pre regulátor napätia LM7805. 7805 poskytuje všetok výkon pre digitálne obvody a zistíte, že sa otepľuje. Ak ho plánujete vložiť do kufra, uistite sa, že je dostatočne veľký na to, aby umožňoval dostatočné prúdenie vzduchu cez nohy a stále cirkuloval zvyškom priestoru. Nedovoľte, aby ventilátor vháňal horúci vzduch priamo cez kondenzátory, pretože to ich bude stresovať a skracuje ich životnosť.

*Poznámka: Chladič som na tento projekt ešte nedal (v čase publikovania), ale BUDEM a VY POTREBUJETE JEDEN! Akonáhle sa rozhodnem pre prípad (chystám sa 3D tlačiť prípad na mieru), rozrežem chladiče na mieru a nainštalujem ich.

Krok 4: Softvér

Tento projekt je založený na Arduino Nano a Arduino IDE. Pán Louis to napísal „modulárnym“spôsobom, ktorý koncovému používateľovi umožňuje prispôsobiť ho svojim potrebám. (*1) Pretože používame referenciu napätia 4,096 V a 12-bitový DAC, MCP4725A, môžeme upravte výstup DAC na presne 1 mV na krok (*2) a presne ovládajte napätie brány Gate to Mosfets (ktoré riadi prúd cez záťaž). 16-bitový MCP3426A ADC je poháňaný aj z VREF, takže môžeme ľahko získať rozlíšenie 0 000 V pre hodnoty napätia záťaže. Kód, tak ako je, z.zip vám umožní testovať záťaže až 50 W alebo 4 A, podľa toho je väčšia, buď v režimoch „konštantný prúd“, „konštantný výkon“alebo „konštantný odpor“. Prístroj má tiež vstavaný režim testovania batérie, ktorý dokáže použiť vybíjací prúd 1A na všetky hlavné chemické procesy v batériách. Po dokončení sa zobrazí celková kapacita každej testovanej bunky. Jednotka má tiež prechodný režim a ďalšie skvelé funkcie. Všetky podrobnosti nájdete v súbore. INO_.

Firmvér je tiež kriedou plný bezpečnostných funkcií. Analógové snímače teploty umožňujú reguláciu otáčok ventilátora a automatické vypnutie pri prekročení maximálnej teploty. Režim batérie má prednastavené (nastaviteľné) prerušenia nízkeho napätia pre každú chémiu a celá jednotka sa vypne, ak je prekročený maximálny výkon.

(*1) čo robím. Uverejním ďalšie videá a budem ich priebežne dopĺňať.

(*2) [(12-bitový DAC = 4096 krokov) / (4,096 Vref)] = 1 mV. Pretože nič nie je dokonalé, existuje rámček na vyrovnanie hluku a iného rušenia.

Krok 5: Čo bude ďalej?

Upravujem tento projekt, hardvérový aj softvérový, s cieľom dosiahnuť jeho stabilitu pri 300W/ 10A. Toto je len začiatok toho, čo sa určite stane vynikajúcim testerom batérií pre domácich majstrov/ univerzálnym zaťažením DC. Porovnateľná jednotka od komerčného predajcu by vás stála stovky, ak nie tisíce dolárov, takže ak to s testovaním vašich DIY 18650 Powerwalls myslíte vážne, aby ste zaistili maximálnu bezpečnosť a výkon, dôrazne vám odporúčam, aby ste si ich vytvorili sami.

Sledujte ďalšie novinky:

1) Vlastné 3D tlačené puzdro pomocou OnShape

2) 3,5 TFT LCD displej

3) Zvýšená sila a výkon

Neváhajte sa opýtať na akékoľvek otázky týkajúce sa tohto projektu. Ak som niečo podstatné vynechal, skúsim sa vrátiť a upraviť to. Zostavujem niekoľko „čiastočne zostavených súprav“vrátane PCB, odporov, konektorov JST, banánových konektorov, diód, kondenzátorov, naprogramovaného Arduina, kolíkové hlavičky, rotačný kodér, západkový vypínač, tlačidlo atď. a čoskoro ich sprístupnia. (Nebudem vyrábať „kompletné súpravy“z dôvodu nákladov na rôzne integrované obvody, ako sú DAC/ADC/Mosfety/atď., Ale budete môcť mať pripravených asi 80% dielov v jednej súprave, s profesionálnym PCB).

Ďakujem a užívajte si.