Geavanceerde Arduino-gebaseerde DC elektronische belasting: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Dit project wordt gesponsord door JLCPCB.com. Ontwerp uw projecten met behulp van EasyEda online software, laad uw bestaande Gerber-bestanden (RS274X) op en bestel uw onderdelen bij LCSC en laat het hele project rechtstreeks naar uw deur verzenden.

Ik kon de KiCad-bestanden rechtstreeks converteren naar JLCPCB gerber-bestanden en deze borden bestellen. Ik hoefde ze op geen enkele manier te veranderen. Ik gebruik de JLCPCB.com-website om de status van het bord te volgen terwijl het wordt gebouwd, en ze hebben het binnen 6 dagen na het verzenden van de bestelling bij mij afgeleverd. Op dit moment bieden ze gratis verzending voor ALLE PCB's en de PCB's zijn slechts $ 2 per stuk!

Intro: Bekijk deze serie op YouTube bij "Scullcom Hobby Electronics", zodat je een volledig beeld krijgt van het ontwerp en de software. Download het.zip_file van Video 7 van de serie.

Ik ben de "Scullcom Hobby Electronic DC Load" aan het opnieuw maken en aanpassen. De heer Louis ontwierp oorspronkelijk alle hardware-lay-out en software met betrekking tot dit project. Zorg ervoor dat hij de nodige eer krijgt als u dit ontwerp repliceert.

Stap 1: Bekijk "The Combat Engineer" op YouTube voor specifieke details over het PCB-bestelproces

Bekijk deze video, dat is video 1 van de serie, en leer hoe u uw op maat gemaakte PCB's kunt bestellen. U kunt geweldige deals krijgen voor al uw componenten van LCSC.com en de boards en alle onderdelen samen laten verzenden. Zodra ze aankomen, inspecteert u ze en begint u het project te solderen.

Onthoud dat de zeefdrukzijde de bovenkant is en dat je de pootjes van de onderdelen door de bovenkant moet duwen en aan de onderkant moet solderen. Als je techniek goed is, zal een klein beetje soldeer naar de bovenzijde stromen en rond de basis van het onderdeel trekken. Alle IC's (DAC, ADC, VREF, enz.) gaan ook aan de onderkant van het bord. Zorg ervoor dat u de gevoelige delen en de punten van uw soldeerbout niet oververhit. Je kunt de "reflow"-techniek ook op de kleine SMD-chips gebruiken. Houd het schema bij de hand tijdens het bouwen van het apparaat en ik vond de overlay en lay-out ook buitengewoon nuttig. Neem de tijd en zorg ervoor dat alle weerstanden in -de juiste gaten terecht komen. Nadat u nogmaals hebt gecontroleerd of alles op de juiste plaats zit, gebruikt u kleine zijsnijders om de overtollige draden op de onderdelen af te knippen.

Tip: je kunt de pootjes van de weerstanden gebruiken om de jumperlinks voor de signaalsporen te maken. Omdat alle weerstanden op oost 0,5W staan, dragen ze het signaal prima.

Stap 2: Kalibratie

De "SENSE"-lijn wordt gebruikt om de spanning bij de belasting te lezen, terwijl de belasting wordt getest. Het is ook verantwoordelijk voor de spanningsmeting die u op het LCD-scherm ziet. U moet de "SENSE"-lijn kalibreren met de belasting "aan" en "uit" bij verschillende spanningen om de grootste nauwkeurigheid te garanderen. (de ADC heeft een resolutie van 16 bits, dus u krijgt een zeer nauwkeurige 100mV-uitlezing - u kunt de uitlezing indien nodig in de software wijzigen).

De output van de DAC kan worden aangepast en stelt de stuurspanning in voor de Gate of the Mosfets. In de video zie je dat ik de 0,500V heb omzeild, de spanning verdeeld en ik ben in staat om alle 4,096V van de VREF naar de Gate of the Mosfets te sturen. In theorie zou er tot 40 A stroom door de belasting kunnen stromen.* U kunt de gate-aandrijfspanning fijnafstellen met behulp van de 200 Ohm 25-turn potentiometer (RV4).

RV3 stelt de stroom in die u op het LCD-scherm ziet en het nullaststroomverbruik van de unit. U moet de potentiometer zo afstellen dat de uitlezing correct is op het LCD-scherm, terwijl u zo min mogelijk "UIT" stroomverbruik van de belasting handhaaft. Wat betekent dit vraag je? Welnu, het is een klein foutje in de controle van de feedbacklus. Wanneer u een belasting aansluit op de belastingsklemmen van het apparaat, sijpelt er een kleine "lekstroom" door uw apparaat (of batterij) dat wordt getest en in het apparaat. Je kunt dit inkorten tot 0.000 met de potnentiometer, maar ik heb gemerkt dat als je het op 0.000 zet, de LCD-waarden niet zo nauwkeurig zijn als wanneer je 0.050 laat doorsluipen. Het is een kleine "fout" in de unit en deze wordt aangepakt.

*Opmerking: U moet de software aanpassen als u probeert de spanningsdeler te omzeilen of te wijzigen en U DOET DIT OP EIGEN RISICO. Tenzij je uitgebreide ervaring hebt met elektronica, laat je de unit op de 4A staan zoals de originele versie.

Stap 3: Koelen

Zorg ervoor dat u de ventilator zo plaatst dat u een maximale luchtstroom over de Mosfets en het koellichaam* krijgt. Ik ga in totaal drie (3) ventilatoren gebruiken. Twee voor de Mosfet/koellichaam en één voor de LM7805 spanningsregelaar. De 7805 levert al het vermogen voor het digitale circuit en je zult merken dat het stil warm wordt. Als je van plan bent om dit in een hoes te plaatsen, zorg er dan voor dat de hoes groot genoeg is om voldoende lucht over de Fets te laten stromen en nog steeds door de rest van de ruimte circuleert. Laat de ventilator ook geen hete lucht direct over de condensatoren blazen, omdat dit hen zal belasten en hun levensduur zal verkorten.

*Opmerking: ik heb het koellichaam nog niet op dit project geplaatst (op het moment van publicatie), maar IK ZAL en JE HEBT ER EEN NODIG! Zodra ik een case heb gekozen (ik ga een custom case 3D printen) zal ik de koellichamen op maat snijden en installeren.

Stap 4: De software

Dit project is gebaseerd op de Arduino Nano en Arduino IDE. De heer Louis schreef dit op een 'modulaire' manier waardoor de eindgebruiker het kan aanpassen aan zijn/haar behoeften.(*1) Aangezien we een 4.096V spanningsreferentie en een 12-bits DAC gebruiken, de MCP4725A, kunnen we stel de output van de DAC in op precies 1mV per stap (*2) en regel nauwkeurig de Gate-aandrijfspanning naar de Mosfets (die de stroom door de belasting regelt). De 16-bit MCP3426A ADC wordt ook aangedreven door de VREF, zodat we gemakkelijk een resolutie van 0,000 V kunnen krijgen voor de spanningsmetingen van de belasting. groter is, in de modi 'constante stroom', 'constant vermogen' of 'constante weerstand'. Het apparaat heeft ook een ingebouwde batterijtestmodus die een ontlaadstroom van 1A kan toepassen voor alle belangrijke batterijchemie. Als het klaar is, wordt de totale capaciteit van elke geteste cel weergegeven. Het apparaat heeft ook een tijdelijke modus en andere geweldige functies, bekijk gewoon het. INO_file voor volledige details.

De firmware zit ook boordevol veiligheidsfuncties. Een analoge temperatuursensor maakt de ventilatorsnelheidsregeling en een automatische uitschakeling mogelijk als de maximale temperatuur wordt overschreden. De batterijmodus heeft vooraf ingestelde (instelbare) laagspanningsonderbrekingen voor elke chemie en het hele apparaat wordt uitgeschakeld als het maximale vermogen wordt overschreden.

(*1) die ik aan het doen ben. Ik zal meer video's plaatsen en toevoegen aan dit project naarmate het vordert.

(*2) [(12-bits DAC = 4096 stappen) / (4.096Vref)] = 1mV. Omdat niets perfect is, is er een trimpot om rekening te houden met ruis en andere interferentie.

Stap 5: Wat nu?

Ik ben dit project aan het wijzigen, zowel hardware als software, met als doel het stabiel te maken op 300W/10A. Dit is nog maar het begin van wat zeker een uitstekende doe-het-zelf-batterijtester/algemene DC-belasting zal worden. Een vergelijkbare eenheid van een commerciële leverancier zou je honderden, zo niet duizenden dollars kosten, dus als je serieus je DIY 18650 Powerwalls wilt testen voor maximale veiligheid en prestaties, raad ik je ten zeerste aan om dit zelf te bouwen.

Blijf op de hoogte voor meer updates:

1) Op maat gemaakte 3D-geprinte hoes met OnShape

2) 3,5-inch TFT LCD-scherm

3) Verhoogde kracht en prestatie

Stel gerust al uw vragen over dit project. Als ik iets belangrijks heb weggelaten, zal ik proberen terug te komen en het te bewerken. Ik ben een paar "gedeeltelijk gebouwde kits" aan het samenstellen, inclusief de PCB, weerstanden, JST-connectoren, banaanstekkers, diodes, condensatoren, geprogrammeerde Arduino, header-pinnen, roterende encoder, vergrendelende aan / uit-schakelaar, drukknop, enz. En zullen ze binnenkort beschikbaar stellen. (Ik ga geen "complete kits" maken vanwege de kosten van de verschillende IC's zoals de DAC/ADC/Mosfets/etc, maar je zult in staat zijn om ongeveer 80% van de onderdelen klaar te hebben, in één kit, met professionele printplaat).

Bedankt en geniet ervan.