本帖最后由 xiaoyuxinke 于 2022-7-20 22:15 編輯
一直想弄一臺數字電子負載,雖然自己有幾臺買來的,但那學不了技術,最近有些空閑時間,元件也不缺什么,所以開始著手弄這個(以前不會寫程序,最近花了兩個月時間學了一下C,準備開始搞了)
經過了十天的準備時間,看了網上很多的DIY資料和我自己的理解,開始畫原理圖部分
下面是本機原理圖:
這個是整機供電部分,由一個雙15V變壓器供電,保險絲串在機殼上的電源輸入座子里面,所以板上不再畫保險絲座子,由于儀器設備對電源要求很高,所以不再采用開關電源,以免高頻干擾運放和單片機.電路部分采用了經典的全國聯合設計的串聯式穩壓電源,后面的8V和5V部分也改成了7805和7808供電,原理圖這樣畫是以備后用,這個電源板以后還準備干別的使用.
整機電源分三部分:+12V/這個是給風扇使用的,因為常用的DC風扇12V的較多便宜
+8V /這個是給運放使用的,電壓太低后面的MOS陣列功率做不上去,這個也做為2.5V標準電壓源供電使用.
+5V /這個給單片機和圖騰柱部分供電,圖騰住由單路12位PWM,然后轉成8路DAC輸出分別驅動8個ＭＯＳ管
下面是八管ＭＯＳ陣列圖：
這部分由八個ＭＯＳ管子及相關附屬電路組成，單片機生成的12位ＤＡＣ控制圖騰柱驅動8個ＡＰＣ芯片，把ＰＷＭ轉成8路0－5Ｖ電壓值．
再由0－5Ｖ電壓經過運放控制8個ＭＯＳ管工作．
8個ＭＯＳ管工作的同時，由5路低壓軌至軌運放(圖中畫的是ＬＭ358和324，因為我庫里有這個，懶的改，但實際用的是ＲＳ624Ｐ的低壓軌至軌運放)
把被測電源的電壓和電流值放大后送至單片機的ＡＤＣ輸入部分進入單片機處理．
雖然此板上畫出了ＬＣＤ12864顯示屏部分，但并不打算用這個做顯示．
最近手上有ＳＴＣ的32位單片機和全動的3.5寸彩屏，打算再做個顯示面板，在面板上做顯示和按鍵部分，雙單片機之間ＵＡＲＴ通訊．
以下是雜散處理電路部分：
此部分為風扇驅動／ＤＳ18Ｂ20溫度傳感器／圖騰柱驅動／ＵＡＲＴ狀態指示等組成
相關原理不再細述，望大家理解．
此設計PCB部分仍未畫好,等畫好后再上圖,另此機所有ADC采樣處理以及MOS管控制都已經過了實際焊板測試,做到了心中有數.
下面見實際焊出來的板子實物圖:
雖然此板并未完全按原理圖上的功率大小和實際元件參數焊接,但功能完整,足以得出測試結果,后面的實物MOS管取樣電阻換為康銅絲電阻.此機采用STC12C5A60S2單片機做數據處理,事實上ADC處理速度足夠,因為顯示屏上,1秒顯示10次電壓值都足夠了,而STC12C5A60S2,除了處理其它任務外,每秒刷幾百幾千次這個還不是問題,畢竟是1T的片子.
再說一下顯示電壓電流和功率值問題,一般電壓和電流以及功率值,以整數位后面兩位小數為準,第三位就算是顯示出來也是沒任何意義的,因為那個電壓值會不斷的跳動,不可能穩定下來,你就是用再好的電源,給運放絕對穩定的供電,它也不可能穩定,因為影響第三位顯示的因素很多,比如本機供電是否穩定,被測負載電壓是否穩定,運放芯片熱穩定性等等,這個不用懷疑,因為本人在很多高精度數字電子負載上見過,大廠做的電子負載,第三位顯示一樣是不停亂跳的.所以在此決定,我們的電壓電流和功率顯示,只做到整數后兩位小數.精度足夠用就好.
至于CC和CV模式在這里簡單說一下,CC模式(恒壓模式)就是調電流的,一般用于測試各種恒壓開關電源,線性電源等,在此模式下,電子負載改變的是負載電流,PWM0-PWM100只改變負載電流大小,電子負載只采集被測電源的電壓信息做顯示,但并不改變被測電源輸出電壓.有些網友發貼問我為什么電子負載調電流的時候,被測電源電壓也下降了呢,我在這里統一回復一下,當電子負載的調電流使被測電源電流增大的時候,被測電源電壓下降,這個和被測電源的帶載能力和調整能力相關,一般好的開關電源,電流增大減小,在額定的范圍內,不應該出顯明顯的電壓下降現象,比如12V5A開關電源,若達到輸出12V5A時電壓下降明顯,說明帶載能力不行(滿載輸出能力不行)
CV模式和CC模式剛好相反,CV模式下就是調整被測電源輸出電壓的,因為CV模式為恒流模式,一般用于測試恒流電源(LED驅動方面用的較多,有些其它設備也用恒流電源,只是相對較少)拿實例來說,比如我們測一個300MA的LED驅動電源,這個被測電源的電流是固定死的,它只能輸出300MA,電流過小會進入開路保護,電流過大會進入過載保護,我們能改變的只有他的電壓值.
電子負載在CC模式時,PWM從0到額定值調整,沒有輸出的狀態PWM為0或者說為低電平.在CV模式時,PWM從最大值或者說高電平向下調整到合適值(PWM越高被測電源輸出電壓越低,PWM越低被測電源輸出電壓越高),
本機設計CC和CV模式由軟件控制硬件來切換,不需要繼電器,因為繼電器有觸點,這個觸點是個很煩人的東西,它的壽命很難估算,而且工作時會產生火花.
至于程序部分,使用匯編和C都可以,我自己可以搞定,只是時間上可能要拖很久,畢竟我也是上班族,大家理解啊....
感謝管理員同志,此貼仍要不斷修改,DIY未結束就可能一直修改,希望管理員同志幫下忙先不要關閉編輯功能.謝謝!!!
今天沒上班,又畫了一下控制面板圖,這個控制面板采用STC的32位51單片機,因為和下位機采用串口通信,除了可以做電子負載面板,也可以做其它控制面板,下面上圖.
這個是顯示和控制面板的正面圖,可以使用SPI接口控制3.5寸彩屏,也可以使用STC32G自帶的LCD模塊控制LCD12864之類的顯示屏.
這個是控制面板的背面,由于單片機接口較多,把單片機的四路對稱PWM接口用排針引出,另把兩路CAN總線用排針引出,
由于此單片機自帶高精度時鐘功能,無需DS1302等芯片也可以顯示時間.另單片機內部集成高速SPI模塊,不必擔心驅動TFT彩屏速度不夠. 此控制板有板載8M FLASH閃存芯片,可以存儲一些不常用的圖片代碼(比如啟動背景圖片等),或記錄數據(如電壓電流矢量信息等) 除做為一些設備控制板外,此板也可做為一款實用的STC開發板使用,所需要的接口基本上都已外接.
今天發去打樣的電子負載控制面板PCB收到了,先發個圖大家看一下.
這個是在佳立創打的,每個月有五款免費的.
今天有點累,不想焊板了,明天焊,焊完再上效果
今天放半天假,于是把這個面板部分焊接完成了,并做了個小程序試了一下,效果還不錯
這個是控制板的正面圖,板載三星的8M/FLASH閃存芯片,支持雙串口功能,支持單獨按鍵中斷功能(任意端口都可中斷)
支持3.5寸TFT顯示屏和LCD12864兩種屏顯示(排母還沒到,所以屏無法插到板上,這塊等排母到了再插上屏并開始寫顯示程序),支持四路對稱互補帶死區PWM,板載兩組CAN總線接口.這個板的功能做的很實用,做為本電子負載的顯示控制面板,應該說是完全夠用了,由于使用了STC32G12K128的51核32位單片機,功能強大性能強勁,以后也可以做為其它設備(比如T12焊臺/數字電橋/示波器/數字程控電源)等的控制面板,只要修改程序就可以了,廢話不多說,我們這個電子負載的面板部分PCB暫定就這樣了,足夠用足夠強大.就算是名牌電子負載用這個板子做顯示也不掉價.
這個是板子的背面,雖然STC的這個單片機自帶晶振,還是使用了外部晶振,外部晶振畢竟比內部的可靠些.
晶振外殼和邊上的開窗GND連接,增加屏蔽效果,使晶振和單片機工作更穩定.
本板兼容3.3V和5V兩種供電,除PWM和CAN總線接口外的其它所有接口都有斷/通VCC控制.
兩組串口通訊各有兩個LED指示數據狀態.
以上為本電子負載的單片機和顯示面板控制部分,雖然說不上完美,至少也足夠用了,MOS陣列部分(8個MOS管子)
由下位單片機控制,具體電路原理圖正在等各位大神指點,然后再畫PCB.
本DIY以實用強大,初學者容易理解上手為主導思想.做成模塊化的東東,所以分成了三個部分,電源供電部分(此部分單獨一塊PCB,提供12V[散熱風扇供電]/8V[運放部分供電]/5V[單片機和LCD顯示屏/TFT顯示屏等供電]),顯示面板一塊PCB,此顯示面板除可以提供足夠強大的顯示功能,還可做為以后DIY其它設備的顯示板,一板多用,因為使用了雙串口,除了可以ISP下載,還提供電腦端上位機軟件實時通訊功能(電腦端上位機以后有時間再做,實在沒太多精力,這個望大家理解).
目前此電子負載主要的部分(MOS管陣列控制部分[運放電壓電流采樣/放大,PWM和DAC控制MOS管,溫度采樣/風扇 控制部分])雖然已經前期做過了實物測試,還是希望各位大神給點寶貴意見和指導.在此謝謝各位的參與和建議了.....
今晚有空又寫了一下這個顯示面板的LCD12864顯示程序,我的屏放了十幾年了,還能將就用.
下面是圖片
夜太深了,TFT彩屏的程序改天再寫,大家有什么問題可以回貼,看到一定回復.謝謝各位支持!
供電板也做好了,現在三大塊做好兩塊了,MOS管陣列部分還期待大家多提寶貴意見,
下面是電源供電板的圖片
這個是變壓器和供電板前視圖,運放溫控風扇還沒焊,但這塊不會有問題,這個電路很成熟.
這個是供電板正面視圖,手機拍出來的顏色有些不正常,紅色不太紅
這個是供電板側面圖,由于沒買電解電容,用的都是以前的存貨.
散熱片是某個寶上淘來的,看著實在,散熱效果也很好,
這個電源板子除了給電子負載供電,也可以做以為后各種DIY的供電板,比如數字電橋之類的.
板子設計三組輸出分別為12V/8V/5V
實測三組輸出分別為12.2V/8.05V.5.01V
變壓器用的從我以前的家庭影院上面拆的,雙14V/17V兩組,單17V暫時沒用,只用了雙14V的三根線.
今天第三塊板子的PCB來了
只焊了幾個元件，太晚了看不清楚，明天再焊
等這塊板子焊完了就只剩下寫程序了，希望一切順利吧，也希望大家多支持和幫助多發言，我會一一回復，在此再次感謝各位的關心。
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