Gelişmiş Arduino Tabanlı DC Elektronik Yük: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Bu proje JLCPCB.com tarafından desteklenmektedir. EasyEda çevrimiçi yazılımını kullanarak projelerinizi tasarlayın, mevcut Gerber (RS274X) dosyalarınızı yükleyin ve ardından parçalarınızı LCSC'den sipariş edin ve tüm projenin doğrudan kapınıza gönderilmesini sağlayın.

KiCad dosyalarını doğrudan JLCPCB gerber dosyalarına dönüştürebildim ve bu panoları sipariş ettim. Onları herhangi bir şekilde değiştirmek zorunda değildim. JLCPCB.com web sitesini kurulurken durumunu takip etmek için kullanıyorum ve siparişi gönderdikten sonra 6 gün içinde kapıma getirdiler. Şu anda TÜM PCB'ler için ücretsiz gönderim sunuyorlar ve PCB'lerin her biri sadece 2 $!

Giriş: Tasarım ve yazılım hakkında tam bir anlayışa sahip olabilmeniz için bu diziyi YouTube'da "Scullcom Hobby Electronics" adresinde izleyin. Serinin 7. Videosu'ndan.zip_file dosyasını indirin.

"Scullcom Hobby Elektronik DC Yükü"nü yeniden yaratıyor ve değiştiriyorum. Bay Louis, bu projeyle ilgili tüm donanım düzenini ve yazılımı orijinal olarak tasarladı. Lütfen bu tasarımı tekrarlarsanız, hakkını teslim ettiğinden emin olun.

1. Adım: PCB Sipariş Süreciyle İlgili Özel Ayrıntılar için YouTube'daki "The Combat Engineer" bölümüne bakın

Serinin 1. videosu olan bu videoyu izleyin ve özel yapım PCB'lerinizi nasıl sipariş edeceğinizi öğrenin. LCSC.com'dan tüm bileşenleriniz için harika fırsatlar elde edebilir ve panoların ve tüm parçaların birlikte gönderilmesini sağlayabilirsiniz. Geldiklerinde onları inceleyin ve projeyi lehimlemeye başlayın.

Serigrafi tarafının üst olduğunu ve parçaların bacaklarını üst kısımdan geçirip alt tarafa lehimlemeniz gerektiğini unutmayın. Tekniğiniz iyiyse, küçük bir miktar lehim üst tarafa doğru akacak ve parçanın tabanını emecektir. Tüm IC'ler (DAC, ADC, VREF, vb.) kartın alt tarafında da bulunur. Havyanızın uçlarını kullanırken hassas kısımları aşırı ısıtmadığınızdan emin olun. Küçük SMD çiplerinde de "reflow" tekniğini kullanabilirsiniz. Üniteyi oluştururken şemayı elinizin altında bulundurun ve kaplamayı ve düzeni de son derece yararlı buldum. Acele etmeyin ve tüm dirençlerin doğru deliklere girdiğinden emin olun. Her şeyin doğru yerde olduğunu iki kez kontrol ettikten sonra, parçalardaki fazla uçları kesmek için küçük yan kesiciler kullanın.

İpucu: Sinyal izleri için jumper bağlantıları oluşturmak için dirençlerin bacaklarını kullanabilirsiniz. Tüm dirençler doğu 0,5W'da olduğundan, sinyali gayet iyi taşıyorlar.

Adım 2: Kalibrasyon

"SENSE" satırı, yük test edilirken yükteki voltajı okumak için kullanılır. LCD'de gördüğünüz voltaj okumasından da sorumludur. En yüksek doğruluğu sağlamak için "SENSE" hattını yük "açık" ve "kapalı" olarak çeşitli voltajlarda kalibre etmeniz gerekecektir. (ADC'nin 16 bit çözünürlüğü vardır, bu nedenle çok doğru bir 100mV okuma elde edersiniz - gerekirse yazılımdaki okumayı değiştirebilirsiniz).

DAC'den gelen çıkış ayarlanabilir ve Mosfetlerin Kapısı için sürücü voltajını ayarlar. Videoda göreceksiniz ki 0,500V'yi atladım, voltaj bölündü ve tüm 4.096V'yi VREF'den Mosfetlerin Kapısına gönderebiliyorum. Teoride yük üzerinden 40A'ya kadar akımın akmasına izin verir.* 200Ohm 25 dönüşlü potansiyometreyi (RV4) kullanarak kapı tahrik voltajının ince ayarını yapabilirsiniz.

RV3, LCD'de gördüğünüz akımı ve ünitenin yüksüz akım çekişini ayarlar. Potansiyometreyi, yükte mümkün olduğunca az "KAPALI" akım çekişini korurken, okumanın LCD'de doğru olması için ayarlamanız gerekecektir. Bu ne anlama geliyor? Pekala, bu geri besleme döngüsü kontrolünün küçük bir kusurudur. Ünitenin yük terminallerine bir yük bağladığınızda, test edilen cihazınızdan (veya pilinizden) ve üniteye küçük bir "kaçak akım" sızacaktır. Potansiyometre ile bunu 0.000'e düşürebilirsiniz, ancak onu 0.000'a ayarlarsanız, LCD okumalarının 0.050'nin gizlice geçmesine izin verdiğiniz kadar doğru olmadığını buldum. Ünitedeki küçük bir "kusur" ve ele alınmaktadır.

*Not: Voltaj bölücüyü baypas etmeye veya değiştirmeye çalışırsanız yazılımı ayarlamanız gerekecektir ve BUNU RİSK KENDİ ALTINDA YAPABİLİRSİNİZ. Elektronik konusunda geniş deneyiminiz yoksa, üniteyi orijinal versiyon gibi 4A'ya ayarlayın.

Adım 3: Soğutma

Fanı, Mosfet'ler ve ısı emici* üzerinden maksimum hava akışı elde edecek şekilde yerleştirdiğinizden emin olun. Toplamda üç (3) fan kullanacağım. Mosfet/soğutucu için iki tane ve LM7805 voltaj regülatörü için bir tane. 7805, dijital devre için tüm gücü sağlar ve sessiz bir şekilde ısındığını göreceksiniz. Bunu bir kasaya koymayı planlıyorsanız, kasanın Fets üzerinde yeterli hava akışına izin verecek kadar büyük olduğundan ve alanın geri kalanında hala dolaştığından emin olun. Fanın kapasitörlerin üzerine doğrudan sıcak hava üflemesine de izin vermeyin, çünkü bu onları strese sokacak ve ömürlerini kısaltacaktır.

*Not: Bu projeye henüz ısı emici koymadım (yayınlama sırasında) ama BEN YAPACAĞIM ve SİZİN BİRİNE İHTİYACINIZ VAR! Bir kasaya karar verdiğimde (özel bir kasayı 3D olarak basacağım) ısı alıcıları boyutlarına göre kesip takacağım.

4. Adım: Yazılım

Bu proje Arduino Nano ve Arduino IDE'ye dayanmaktadır. Bay Louis bunu, son kullanıcının kendi ihtiyaçlarına göre özelleştirmesine olanak tanıyan 'modüler' bir şekilde yazdı.(*1) 4.096V voltaj referansı ve 12-bit DAC, MCP4725A kullandığımız için, DAC'nin çıkışını adım başına tam olarak 1mV'ye ayarlayın(*2) ve Mosfet'lere (yük üzerinden akımı kontrol eden) Gate sürücü voltajını doğru bir şekilde kontrol edin. 16-bit MCP3426A ADC, ayrıca VREF'den sürülür, böylece yük voltaj okumaları için kolayca 0,000V çözünürlük elde edebiliriz..zip'ten gelen kod, olduğu gibi, 50W veya 4A'ya kadar olan yükleri test etmenize izin verir, hangisi olursa olsun 'sabit akım', 'sabit güç' veya 'sabit direnç' modlarında daha büyüktür. Ünite ayrıca, tüm önemli pil kimyaları için 1A deşarj akımı uygulayabilen yerleşik bir pil test moduna sahiptir. Tamamlandığında, test edilen her hücrenin toplam kapasitesini gösterecektir. Ünite ayrıca geçici mod ve diğer harika özelliklere sahiptir, tüm ayrıntılar için. INO_file dosyasına bakın.

Ürün yazılımı, güvenlik özellikleriyle de dolu. Analog sıcaklık sensörleri, fan hızı kontrolüne ve maksimum sıcaklık aşıldığında otomatik kapanmaya izin verir. Pil modu, her kimya için önceden ayarlanmış (ayarlanabilir) düşük voltaj kesintilerine sahiptir ve maksimum güç derecesi aşılırsa tüm ünite kapanacaktır.

(*1) yaptığım şey. Daha fazla video yayınlayacağım ve ilerledikçe bu projeye ekleyeceğim.

(*2) [(12-bit DAC = 4096 adım) / (4.096Vref)] = 1mV. Hiçbir şey mükemmel olmadığından, gürültü ve diğer parazitleri hesaba katan bir trim potu vardır.

Adım 5: Sırada Ne Var

300W/10A'da kararlı hale getirmek amacıyla bu projeyi hem donanım hem de yazılım olarak değiştiriyorum. Bu, kesinlikle mükemmel bir Kendin Yap Pil Test Cihazı/Genel Amaçlı DC Yükü olacak şeyin sadece başlangıcıdır. Ticari bir satıcının karşılaştırılabilir bir birimi size binlerce olmasa da yüzlerce dolara mal olur, bu nedenle DIY 18650 Powerwall'larınızı maksimum güvenlik ve performans açısından test etme konusunda ciddiyseniz, bunu kendiniz için yapmanızı şiddetle tavsiye ederim.

Daha fazla güncelleme için bizi izlemeye devam edin:

1) OnShape kullanılarak özel 3D baskılı kılıf

2) 3.5 TFT LCD ekran

3) Artan Güç ve Performans

Bu proje ile ilgili aklınıza takılan tüm soruları çekinmeden sorabilirsiniz. Önemli bir şey bıraktıysam, geri dönüp düzenlemeye çalışacağım. PCB, dirençler, JST konektörleri, muz jakları, diyotlar, kapasitörler, programlanmış Arduino dahil olmak üzere birkaç "kısmen yapılı kit" oluşturuyorum., başlık pimleri, döner kodlayıcı, kilitleme güç anahtarı, basma düğmesi vb. ve bunları yakında kullanıma sunacaktır. (DAC/ADC/Mosfets/vb. gibi çeşitli IC'lerin maliyeti nedeniyle "komple kitler" yapmayacağım, ancak parçaların yaklaşık %80'ini tek bir kitte kullanıma hazır hale getirebileceksiniz, profesyonel PCB ile).

Teşekkürler ve keyfini çıkarın.