Avanceret Arduino-baseret DC elektronisk belastning: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Dette projekt er sponsoreret af JLCPCB.com. Design dine projekter ved hjælp af EasyEda online software, oplad dine eksisterende Gerber (RS274X) filer, og bestil derefter dine dele fra LCSC, og få hele projektet sendt direkte til din dør.

Jeg var i stand til at konvertere KiCad -filerne direkte til JLCPCB gerber -filer og bestille disse tavler. Jeg behøvede ikke ændre dem på nogen måde. Jeg bruger webstedet JLCPCB.com til at spore status på tavlen, mens den er ved at blive bygget, og de kom til min dør inden for 6 dage efter, at jeg sendte ordren. Lige nu tilbyder de gratis forsendelse til ALLE PCB'er, og PCB'erne koster kun $ 2 hver!

Intro: Se denne serie på YouTube på "Scullcom Hobby Electronics", så du kan få en komplet forståelse af design og software. Download.zip_filen fra video 7 i serien.

Jeg genskaber og ændrer "Scullcom Hobby Electronic DC Load". Mr. Louis designede oprindeligt alt hardware -layout og software i forbindelse med dette projekt. Sørg for, at han får den rette kredit, hvis du gentager dette design.

Trin 1: Check "The Combat Engineer" på YouTube for specifikke detaljer om PCB -bestillingsprocessen

Se denne video, som er video 1 i serien, og lær, hvordan du bestiller dine specialfremstillede printkort. Du kan få gode tilbud på alle dine komponenter fra LCSC.com og få brædderne og alle delene sendt sammen. Når de ankommer, inspicere dem og begynde at lodde projektet.

Husk, at siden med silketryk er toppen, og du skal skubbe delene af benene gennem toppen og lodde dem i undersiden. Hvis din teknik er god, flyder en lille smule loddemateriale igennem til oversiden og suger ind omkring bunden af delen. Alle IC'erne (DAC, ADC, VREF osv.) Går også på undersiden af brættet. Sørg for, at du ikke overopvarmer de følsomme dele, mens spidserne på dit loddejern. Du kan også bruge "reflow" -teknikken på de små SMD -chips. Hold skematikken ved hånden, mens du bygger enheden, og jeg fandt også overlejringen og layoutet yderst nyttigt. Tag dig god tid, og sørg for, at alle modstande ender i de korrekte huller. Når du har dobbelttjekket, at alt er på det rigtige sted, skal du bruge små sideskærere til at klippe de overskydende ledninger af delene af.

Tip: du kan bruge modstandernes ben til at oprette jumper -links til signalsporene. Da alle modstande er i øst 0,5W, bærer de signalet fint.

Trin 2: Kalibrering

"SENSE" -linjen bruges til at aflæse spændingen ved belastningen, mens belastningen testes. Den er også ansvarlig for den spændingsaflæsning, du ser på LCD -skærmen. Du bliver nødt til at kalibrere "SENSE" -linjen med belastningen "on" og "off" ved forskellige spændinger for at sikre den største nøjagtighed. (ADC har 16-bit opløsning, så du får en meget nøjagtig 100mV-aflæsning- du kan om nødvendigt ændre aflæsningen i softwaren).

Outputtet fra DAC kan justeres og indstiller drevspændingen til Mosfets gate. I videoen vil du se, at jeg omgåede 0,500V, spændingen opdelt, og jeg kan sende alle 4,096V fra VREF til Mosfets gate. I teorien ville tillade op til 40A strøm at strømme gennem belastningen.* Du kan finjustere gate-drevspændingen ved hjælp af 200Ohm 25-turn potentiometeret (RV4).

RV3 indstiller den strøm, du ser på LCD'et, og enhedens strømstrøm uden belastning. Du bliver nødt til at justere potentiometeret, så aflæsningen er korrekt på LCD'et, samtidig med at der holdes så lidt som muligt "OFF" strømtræk på belastningen. Hvad betyder det, spørger du? Nå, det er en lille fejl, dette er feedback loop -kontrollen. Når du tilslutter en last til enhedens lastterminaler, siver en lille "lækstrøm" igennem fra din enhed (eller batteri) under test og ind i enheden. Du kan trimme dette ned til 0,000 med potnentiometeret, men jeg har fundet ud af, at hvis du indstiller det til 0,000, er LCD -målingerne ikke så præcise, som hvis du lader 0,050 snige sig igennem. Det er en lille "fejl" i enheden, og den bliver behandlet.

*Bemærk: Du bliver nødt til at justere softwaren, hvis du forsøger at omgå eller ændre spændingsdeleren, og du gør det på din egen risiko. Medmindre du har stor erfaring med elektronik, skal du lade enheden stå på 4A som den originale version.

Trin 3: Afkøling

Sørg for at placere blæseren, så du får maksimal luftstrøm over Mosfets og kølelegemet*. Jeg kommer til at bruge tre (3) fans i alt. To til Mosfet/kølelegemet og en til LM7805 spændingsregulatoren. 7805 giver al strøm til det digitale kredsløb, og du vil opleve, at det bliver stille og varmt. Hvis du planlægger at lægge dette i en kasse, skal du sørge for, at sagen er stor nok til at tillade tilstrækkelig luftstrøm over fødderne og stadig cirkulerer gennem resten af rummet. Lad ikke blæseren blæse varm luft direkte over kondensatorerne, da dette vil stresse dem og forkorte deres forventede levetid.

*Bemærk: Jeg har ikke sat køleribben på dette projekt endnu (på udgivelsestidspunktet), men jeg VIL, og DU TRÆDER EN! Når jeg har besluttet mig for en sag (jeg skal 3D -udskrive en brugerdefineret sag) vil jeg klippe kølelegemerne i størrelse og installere dem.

Trin 4: Softwaren

Dette projekt er baseret på Arduino Nano og Arduino IDE. Mr. Louis skrev dette på en 'modulær' måde, som gør det muligt for slutbrugeren at tilpasse det til hans/hendes behov. (*1) Da vi bruger en 4.096V spændingsreference og en 12-bit DAC, MCP4725A, kan vi justere output fra DAC til nøjagtigt 1mV pr. trin (*2) og præcist styre Gate -drevspændingen til Mosfets (som styrer strømmen gennem belastningen). 16-bit MCP3426A ADC, er også drevet fra VREF, så vi nemt kan få en opløsning på 0,000V for belastningsspændingsaflæsningerne. Koden, som den er, fra.zip vil lade dig teste belastninger op til 50W eller 4A, alt efter hvad er større i enten 'konstant strøm', 'konstant effekt' eller 'konstant modstand' tilstande. Enheden har også en indbygget batteritesttilstand, der kan anvende en 1A afladningsstrøm til alle de store batterikemi. Når det er gjort, viser det den samlede kapacitet for hver testet celle. Enheden har også forbigående tilstand og andre gode funktioner. Bare tjek. INO_filen for alle detaljer.

Firmwaren er også kridt fuld af sikkerhedsfunktioner. En analog temperaturføler tillader ventilatorhastighedsregulering og en automatisk afbrydelse, hvis den maksimale temperatur overskrides. Batteritilstanden har forudindstillede (justerbare) lavspændingsafbrydelser for hver kemi, og hele enheden lukker ned, hvis den maksimale effektværdi overskrides.

(*1) som jeg gør. Jeg vil sende flere videoer og tilføje til dette projekt, efterhånden som det skrider frem.

(*2) [(12-bit DAC = 4096 trin) / (4.096Vref)] = 1mV. Da intet er perfekt, er der en trim pot til at tage højde for støj og andre forstyrrelser.

Trin 5: Hvad er det næste

Jeg ændrer dette projekt, både hardware og software, med det mål at gøre det stabilt ved 300W/ 10A. Dette er kun begyndelsen på det, der helt sikkert vil blive en fremragende DIY -batteritester/ DC -belastning til generelle formål. En lignende enhed fra en kommerciel sælger ville koste dig hundredvis, hvis ikke tusinder, af dollars, så hvis du er seriøs om at teste din DIY 18650 Powerwalls for maksimal sikkerhed og ydeevne, opfordrer jeg dig stærkt til at bygge dette selv.

Følg med for flere opdateringer:

1) Custom 3D -trykt sag ved hjælp af OnShape

2) 3,5 TFT LCD -skærm

3) Øget effekt og ydelse

Stil gerne eventuelle spørgsmål om dette projekt. Hvis jeg har udeladt noget væsentligt, vil jeg prøve at komme tilbage og redigere det. Jeg sammensætter et par "delvist byggesæt", herunder printkort, modstande, JST-stik, bananstik, dioder, kondensatorer, programmerede Arduino, header pins, roterende encoder, låsestrømafbryder, trykknap osv. og vil gøre dem tilgængelige snart. (Jeg kommer ikke til at lave "komplette sæt" på grund af omkostningerne ved de forskellige IC som DAC/ADC/Mosfets/etc, men du vil kunne have omkring 80% af delene klar til at gå i et sæt, med professionelt printkort).

Tak og god fornøjelse.