Tải điện tử DC dựa trên Arduino nâng cao: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Dự án này đang được tài trợ bởi JLCPCB.com. Thiết kế các dự án của bạn bằng phần mềm trực tuyến EasyEda, tải các tệp Gerber (RS274X) hiện có của bạn, sau đó đặt hàng các bộ phận của bạn từ LCSC và vận chuyển toàn bộ dự án trực tiếp đến cửa nhà bạn.

Tôi đã có thể chuyển đổi trực tiếp các tệp KiCad sang tệp JLCPCB gerber và đặt hàng các bảng này. Tôi không phải thay đổi chúng theo bất kỳ cách nào. Tôi sử dụng trang web JLCPCB.com để theo dõi tình trạng của bo mạch trong khi nó đang được xây dựng và họ đã đến cửa nhà tôi trong vòng 6 ngày sau khi tôi gửi đơn đặt hàng. Ngay bây giờ họ đang cung cấp giao hàng miễn phí cho TẤT CẢ PCB và PCB chỉ có 2 đô la mỗi chiếc!

Giới thiệu: Xem loạt bài này trên YouTube tại "Scullcom Hobby Electronics" để bạn có thể hiểu đầy đủ về thiết kế và phần mềm. Tải xuống tệp.zip_file từ Video 7 của loạt bài này.

Tôi đang tạo lại và sửa đổi "Tải một chiều điện tử Scullcom Sở thích". Ông Louis ban đầu thiết kế tất cả bố cục phần cứng và phần mềm liên quan đến dự án này. Hãy đảm bảo rằng anh ấy sẽ nhận được tín dụng đúng hạn nếu bạn sao chép thiết kế này.

Bước 1: Xem "Kỹ sư chiến đấu" trên YouTube để biết chi tiết cụ thể về quy trình đặt hàng PCB

Xem video này, là video 1 của loạt phim và tìm hiểu cách đặt hàng PCB được sản xuất tùy chỉnh của bạn. Bạn có thể nhận được những ưu đãi lớn cho tất cả các thành phần của mình từ LCSC.com và có các bo mạch và tất cả các bộ phận được vận chuyển cùng nhau. Khi họ đến, hãy kiểm tra chúng và bắt đầu hàn dự án.

Hãy nhớ rằng mặt in lụa là mặt trên và bạn phải đẩy chân của các bộ phận qua mặt trên và hàn chúng ở mặt dưới. Nếu kỹ thuật của bạn tốt, một chút nhỏ chất hàn sẽ chảy qua mặt trên và ngấm vào xung quanh đế của bộ phận. Tất cả các vi mạch (DAC, ADC, VREF, v.v.) cũng nằm ở phía dưới cùng của bo mạch. Đảm bảo rằng bạn không làm nóng các bộ phận nhạy cảm khi các đầu mỏ hàn của bạn quá nóng. Bạn cũng có thể sử dụng kỹ thuật "chỉnh lại dòng" trên các chip SMD nhỏ. Giữ sơ đồ trên tay trong khi xây dựng đơn vị và tôi thấy lớp phủ và bố cục cũng vô cùng hữu ích. Hãy dành thời gian của bạn và đảm bảo rằng tất cả các điện trở kết thúc trong các lỗ chính xác. Sau khi bạn kiểm tra kỹ để đảm bảo rằng mọi thứ đã ở đúng vị trí, hãy sử dụng máy cắt nhỏ bên cạnh để cắt các dây dẫn thừa trên các bộ phận.

Gợi ý: bạn có thể sử dụng các chân của điện trở để tạo các liên kết jumper cho các dấu vết tín hiệu. Vì tất cả các điện trở ở phía đông 0,5W, chúng mang tín hiệu tốt.

Bước 2: Hiệu chỉnh

Dòng "SENSE" được sử dụng để đọc điện áp ở tải, trong khi tải đang thử nghiệm. Nó cũng chịu trách nhiệm về việc đọc điện áp mà bạn nhìn thấy trên màn hình LCD. Bạn sẽ cần phải hiệu chỉnh dòng "SENSE" với tải "bật" và "tắt" ở các điện áp khác nhau để đảm bảo độ chính xác cao nhất. (ADC có độ phân giải 16-bit để bạn có được kết quả đọc 100mV rất chính xác- bạn có thể thay đổi kết quả đọc trong phần mềm, nếu cần).

Đầu ra từ DAC có thể được điều chỉnh và đặt điện áp ổ đĩa cho Cổng của Mosfets. Trong video, bạn sẽ thấy tôi đã bỏ qua 0,500V, điện áp được chia và tôi có thể gửi tất cả 4,096V từ VREF đến Cổng của Mosfets. Về lý thuyết sẽ cho phép dòng điện lên đến 40A chạy qua tải. * Bạn có thể tinh chỉnh điện áp ổ cổng bằng cách sử dụng chiết áp 200Ohm 25 vòng (RV4).

RV3 đặt dòng điện bạn thấy trên màn hình LCD và dòng điện không tải của thiết bị. Bạn sẽ cần điều chỉnh chiết áp sao cho chỉ số chính xác trên màn hình LCD, đồng thời duy trì dòng điện "TẮT" trên tải càng ít càng tốt. Bạn hỏi điều này có nghĩa là gì? Chà, đây là một lỗ hổng nhỏ trong điều khiển vòng phản hồi. Khi bạn kết nối tải với các cực tải của thiết bị, một "dòng điện rò rỉ" nhỏ sẽ thấm qua thiết bị của bạn (hoặc pin) đang được thử nghiệm và vào thiết bị. Bạn có thể giảm giá trị này xuống 0,000 với potnentiometer, nhưng tôi nhận thấy rằng nếu bạn đặt nó thành 0,000 so với các số đọc trên màn hình LCD sẽ không chính xác bằng nếu bạn để 0,050 lọt qua. Đó là một "lỗ hổng" nhỏ trong đơn vị và nó đang được giải quyết.

* Lưu ý: Bạn sẽ cần phải điều chỉnh phần mềm nếu bạn cố gắng bỏ qua hoặc thay đổi bộ chia điện áp và BẠN THỰC HIỆN RỦI RO CỦA CHÍNH BẠN. Trừ khi bạn có nhiều kinh nghiệm về điện tử, hãy để thiết bị ở chế độ 4A giống như phiên bản gốc.

Bước 3: Làm mát

Đảm bảo bạn đặt quạt sao cho luồng không khí tối đa tràn qua Mosfets và tản nhiệt *. Tôi sẽ sử dụng tổng cộng ba (3) chiếc quạt. Hai cho Mosfet / tản nhiệt và một cho ổn áp LM7805. 7805 cung cấp tất cả năng lượng cho mạch kỹ thuật số và bạn sẽ thấy nó trở nên ấm áp một cách êm ái. Nếu bạn định đặt nó trong một chiếc hộp, hãy đảm bảo rằng chiếc hộp đủ lớn để cho phép luồng không khí đầy đủ qua Fets và vẫn lưu thông qua phần còn lại của không gian. Không để quạt thổi không khí nóng trực tiếp lên các tụ điện vì điều này sẽ làm chúng căng thẳng và giảm tuổi thọ của chúng.

* Lưu ý: Tôi chưa đặt tản nhiệt cho dự án này (tại thời điểm xuất bản) nhưng TÔI SẼ và BẠN CẦN MỘT! Một khi tôi quyết định một trường hợp (tôi sẽ in 3D một trường hợp tùy chỉnh), tôi sẽ cắt các tấm tản nhiệt theo kích thước và lắp đặt chúng.

Bước 4: Phần mềm

Dự án này dựa trên Arduino Nano và Arduino IDE. Ông Louis đã viết điều này theo cách 'mô-đun' cho phép người dùng cuối tùy chỉnh nó theo nhu cầu của họ. (* 1) Vì chúng tôi đang sử dụng tham chiếu điện áp 4.096V và DAC 12 bit, MCP4725A, chúng tôi có thể điều chỉnh đầu ra của DAC đến chính xác 1mV mỗi bước (* 2) và điều khiển chính xác điện áp của ổ cổng tới Mosfets (điều khiển dòng điện qua tải). Bộ ADC 16-bit MCP3426A cũng được điều khiển từ VREF để chúng tôi có thể dễ dàng nhận được độ phân giải 0,000V cho các phép đọc điện áp tải. lớn hơn, ở chế độ "dòng điện không đổi", "công suất không đổi" hoặc "điện trở không đổi". Thiết bị cũng có chế độ kiểm tra pin tích hợp có thể áp dụng dòng phóng 1A cho tất cả các hóa chất chính của pin. Khi hoàn tất, nó sẽ hiển thị tổng dung lượng của mỗi ô được kiểm tra. Thiết bị cũng có chế độ tạm thời và các tính năng tuyệt vời khác, chỉ cần xem tệp. INO_file để biết đầy đủ chi tiết.

Phần sụn cũng có đầy đủ các tính năng an toàn. Cảm biến nhiệt độ tương tự cho phép điều khiển tốc độ quạt và tự động ngắt nếu nhiệt độ tối đa bị vượt quá. Chế độ pin có các mức cắt điện áp thấp đặt trước (có thể điều chỉnh) cho từng hóa chất và toàn bộ thiết bị sẽ tắt nếu vượt quá mức công suất tối đa.

(* 1) mà tôi đang làm. Tôi sẽ đăng nhiều video hơn và thêm vào dự án này khi nó tiến triển.

(* 2) [(12-bit DAC = 4096 bước) / (4.096Vref)] = 1mV. Vì không có gì là hoàn hảo, nên có một cái nồi để giải quyết tiếng ồn và các nhiễu khác.

Bước 5: Tiếp theo là gì

Tôi đang sửa đổi dự án này, cả phần cứng và phần mềm, với mục tiêu làm cho nó ổn định ở 300W / 10A. Đây mới chỉ là bước khởi đầu của những gì chắc chắn sẽ trở thành một Máy kiểm tra pin tự làm tuyệt vời / Tải một chiều mục đích chung. Một đơn vị có thể so sánh từ một nhà cung cấp thương mại sẽ khiến bạn tiêu tốn hàng trăm, nếu không phải là hàng nghìn đô la, vì vậy nếu bạn nghiêm túc về việc thử nghiệm Tự chế các bức tường điện 18650 để đảm bảo an toàn và hiệu suất tối đa, tôi thực sự khuyến khích bạn nên xây dựng cái này cho chính mình.

Hãy theo dõi để biết thêm thông tin cập nhật:

1) Vỏ in 3D tùy chỉnh sử dụng OnShape

2) Màn hình LCD TFT 3,5"

3) Tăng sức mạnh và tốc độ thơm

Vui lòng đặt bất kỳ câu hỏi nào bạn có thể có về dự án này. Nếu tôi bỏ sót bất cứ điều gì quan trọng, tôi sẽ cố gắng quay lại và chỉnh sửa nó. Tôi đang tập hợp một vài "bộ dụng cụ xây dựng một phần" bao gồm PCB, điện trở, đầu nối JST, giắc cắm chuối, điốt, tụ điện, Arduino được lập trình, chân cắm tiêu đề, bộ mã hóa quay, công tắc nguồn chốt, nút nhấn, v.v. và sẽ sớm ra mắt. (Tôi sẽ không sản xuất "bộ dụng cụ hoàn chỉnh" do chi phí của nhiều vi mạch khác nhau như DAC / ADC / Mosfets / v.v., nhưng bạn sẽ có thể có khoảng 80% các bộ phận sẵn sàng hoạt động, trong một bộ, với PCB chuyên nghiệp).

Cảm ơn bạn và tận hưởng.