Càrrega electrònica de CC avançada basada en Arduino: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Aquest projecte està patrocinat per JLCPCB.com. Dissenyeu els vostres projectes mitjançant el programari en línia EasyEda, carregueu els fitxers Gerber (RS274X) existents i, a continuació, demaneu les peces a LCSC i envieu el projecte complet directament a la vostra porta.

Vaig poder convertir els fitxers KiCad directament a fitxers gerber de JLCPCB i demanar aquests taulers. No els vaig haver d’alterar de cap manera. Utilitzo el lloc web JLCPCB.com per fer un seguiment de l’estat del tauler mentre es construeix i van arribar a la meva porta dins dels 6 dies posteriors a l’enviament de la comanda. Ara mateix ofereixen enviament gratuït per a TOTS els PCB i els PCB només paguen 2 $ cadascun.

Introducció: mireu aquesta sèrie a YouTube a "Scullcom Hobby Electronics" perquè pugueu entendre completament el disseny i el programari. Baixeu-vos el fitxer.zip_de el vídeo 7 de la sèrie.

Estic recreant i modificant el "Scullcom Hobby Electronic DC Load". Louis va dissenyar originalment tot el disseny i programari de maquinari relacionat amb aquest projecte. Assegureu-vos que obté el crèdit degut si repliqueu aquest disseny.

Pas 1: fes la compra de "The Combat Engineer" a YouTube per obtenir detalls específics sobre el procés de comanda de PCB

Mireu aquest vídeo, que és el vídeo 1 de la sèrie, i apreneu a demanar els vostres PCB personalitzats. Podeu obtenir grans ofertes en tots els vostres components a LCSC.com i fer que les taules i totes les peces s’envien juntes. Un cop arribin, inspeccioneu-los i comenceu a soldar el projecte.

Recordeu que la part de la pantalla de seda és la part superior i heu d’empènyer les potes de les parts per la part superior i soldar-les per la part inferior. Si la vostra tècnica és bona, una mica de soldadura fluirà cap a la part superior i s'enfonsarà al voltant de la base de la peça. Tots els CI (DAC, ADC, VREF, etc.) també van a la part inferior del tauler. Assegureu-vos que no escalfeu excessivament les parts sensibles a la punta del soldador. També podeu utilitzar la tècnica de "reflow" en els xips SMD petits. Mantingueu l’esquema a mà mentre construïu la unitat i també he trobat que la superposició i el disseny eren molt útils. Preneu-vos el temps i assegureu-vos que totes les resistències acabin als forats correctes. Un cop comproveu que tot estigui al lloc adequat, utilitzeu talladores laterals petites per retallar l'excés de cables de les peces.

Consell: podeu utilitzar les potes de les resistències per crear els enllaços de pont per a les traces del senyal. Com que totes les resistències estan a 0,5W a l'est, porten el senyal perfectament.

Pas 2: calibració

La línia "SENSE" s'utilitza per llegir la tensió a la càrrega, mentre la càrrega està en prova. També és responsable de la lectura de tensió que veieu a la pantalla LCD. Haureu de calibrar la línia "SENSE" amb la càrrega "activada" i "apagada" a diversos voltatges per garantir la màxima precisió. (l'ADC té una resolució de 16 bits, de manera que obtindreu una lectura de 100 mV molt precisa: podeu modificar la lectura del programari, si cal).

La sortida del DAC es pot ajustar i estableix el voltatge de la unitat per a la porta dels Mosfets. Al vídeo, veureu que he passat per alt el voltatge de 0,500 V, dividit i puc enviar tots els 4,096 V del VREF a la porta dels Mosfets. En teoria, permetria que circulés fins a 40A de corrent a través de la càrrega. * Podeu ajustar bé la tensió de la unitat de porta mitjançant el potenciòmetre de 200 volts (RV4) de 200 Ohm.

RV3 estableix el corrent que veieu a la pantalla LCD i el consum de corrent sense càrrega de la unitat. Haureu d’ajustar el potenciòmetre de manera que la lectura sigui correcta a la pantalla LCD, mantenint el mínim possible “OFF” de la càrrega. Què significa això que pregunteu? Bé, és un petit defecte aquest control del bucle de retroalimentació. Quan connecteu una càrrega als terminals de càrrega de la unitat, es filtrarà un petit "corrent de fuita" des del dispositiu (o la bateria) en proves i cap a la unitat. Podeu reduir-lo fins a 0,000 amb el potnentiòmetre, però he comprovat que, si el definiu a 0,000, les lectures de la pantalla LCD no són tan precises com si deixeu escapar 0,050. És un petit "defecte" a la unitat i s'està solucionant.

* Nota: Haureu d'ajustar el programari si intenteu passar per alt o modificar el divisor de voltatge i ho feu pel vostre propi risc. Tret que tingueu una àmplia experiència en electrònica, deixeu la unitat configurada al 4A com la versió original.

Pas 3: Refredament

Assegureu-vos de col·locar el ventilador de manera que obtingueu el màxim flux d’aire sobre els Mosfets i el dissipador de calor *. Utilitzaré tres (3) ventiladors en total. Dos per al Mosfet / dissipador de calor i un per al regulador de tensió LM7805. El 7805 proporciona tota la potència dels circuits digitals i trobareu que es fa calent. Si teniu previst posar-ho en un cas, assegureu-vos que el cas sigui prou gran per permetre un flux d’aire adequat sobre els Fets i que encara circuli per la resta de l’espai. Tampoc deixeu que el ventilador bufi aire calent directament sobre els condensadors, ja que això els estressarà i reduirà l’esperança de vida.

* Nota: Encara no he posat el dissipador de calor en aquest projecte (en el moment de publicar-lo), però NECESSITARI UN I VOSALTRES. Un cop decidit per una funda (vaig a imprimir en 3D una funda personalitzada), tallaré els dissipadors de calor a mida i els instal·laré.

Pas 4: el programari

Aquest projecte es basa en Arduino Nano i Arduino IDE. Louis va escriure això d'una manera "modular" que permet a l'usuari final personalitzar-lo per a les seves necessitats. (* 1) Com que estem utilitzant una referència de voltatge de 4.096V i un DAC de 12 bits, l'MCP4725A, podem ajusteu la sortida del DAC a exactament 1mV per pas (* 2) i controleu amb precisió el voltatge de la unitat Gate als Mosfets (que controla el corrent a través de la càrrega). L’ADC MCP3426A de 16 bits també s’acciona des del VREF, de manera que podem obtenir fàcilment una resolució de 0,000 V per a les lectures de tensió de càrrega. El codi, tal qual, del.zip us permetrà provar càrregues de fins a 50 W o 4 A, segons el és més gran, ja sigui en modes "corrent constant", "potència constant" o "resistència constant". La unitat també té un mode de prova de bateria incorporat que pot aplicar un corrent de descàrrega de 1A per a tots els principals productes químics de la bateria. Quan es faci, es mostrarà la capacitat total de cada cèl·lula provada. La unitat també té mode transitori i altres funcions fantàstiques. Consulteu el fitxer. INO_file per obtenir més informació.

El firmware també conté característiques de seguretat. Un sensor de temperatura analògic permet el control de velocitat del ventilador i un tall automàtic si se supera la temperatura màxima. El mode de bateria té talles de baixa tensió preestablertes (ajustables) per a cada química i tota la unitat s'apagarà si se supera la potència màxima.

(* 1) que estic fent. Publicaré més vídeos i afegiré a aquest projecte a mesura que avanci.

(* 2) [(DAC de 12 bits = 4096 passos) / (4.096Vref)] = 1mV. Com que res no és perfecte, hi ha una olla de retallada per tenir en compte el soroll i altres interferències.

Pas 5: Què seguirà?

Estic modificant aquest projecte, tant de maquinari com de programari, amb l'objectiu de fer-lo estable a 300W / 10A. Aquest és només el començament del que segurament es convertirà en un excel·lent provador de bateries de bricolatge / càrrega DC per a usos generals. Una unitat comparable d’un proveïdor comercial us costaria centenars, si no milers de dòlars, de manera que, si esteu provant seriosament la prova del vostre DIY 18650 Powerwalls per obtenir la màxima seguretat i rendiment, us recomano que el construïu per vosaltres mateixos.

Estigueu atents a més actualitzacions:

1) Funda impresa en 3D personalitzada mitjançant OnShape

2) Pantalla LCD TFT de 3,5"

3) Augment de la potència i el rendiment

No dubteu a fer qualsevol dubte sobre aquest projecte. Si he deixat de banda alguna cosa significativa, intentaré recuperar-lo i editar-lo. Estic preparant un parell de "kits de construcció parcial", inclosos el PCB, resistències, connectors JST, preses de plàtan, díodes, condensadors, Arduino programat, pins d'encapçalament, codificador rotatiu, interruptor d'alimentació de bloqueig, polsador, etc. i els farà disponibles aviat. (No faré "kits complets" a causa del cost dels diferents circuits integrats com el DAC / ADC / Mosfets / etc, però podreu tenir al voltant del 80% de les peces a punt per utilitzar-les, en un mateix kit, amb PCB professional).

Gràcies i gaudiu.