Charge électronique CC avancée basée sur Arduino : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Ce projet est parrainé par JLCPCB.com. Concevez vos projets à l'aide du logiciel en ligne EasyEda, téléchargez vos fichiers Gerber (RS274X) existants, puis commandez vos pièces auprès de LCSC et faites expédier l'intégralité du projet directement à votre porte.

J'ai pu convertir les fichiers KiCad directement en fichiers gerber JLCPCB et commander ces cartes. Je n'ai pas eu à les modifier de quelque façon que ce soit. J'utilise le site Web JLCPCB.com pour suivre l'état de la carte pendant sa construction, et ils se sont rendus à ma porte dans les 6 jours suivant l'envoi de la commande. À l'heure actuelle, ils offrent la livraison gratuite pour TOUS les PCB et les PCB ne coûtent que 2 $ chacun !

Intro: Regardez cette série sur YouTube à l'adresse "Scullcom Hobby Electronics" afin d'avoir une compréhension complète de la conception et du logiciel. Téléchargez le fichier.zip_file de la vidéo 7 de la série.

Je suis en train de recréer et de modifier le "Scullcom Hobby Electronic DC Load". M. Louis a conçu à l'origine toute la configuration matérielle et logicielle liée à ce projet. Veuillez vous assurer qu'il obtient le crédit dû si vous reproduisez cette conception.

Étape 1: Consultez « The Combat Engineer » sur YouTube pour obtenir des détails spécifiques sur le processus de commande de PCB

Regardez cette vidéo, qui est la vidéo 1 de la série, et apprenez comment commander vos PCB sur mesure. Vous pouvez obtenir de bonnes affaires sur tous vos composants sur LCSC.com et faire expédier les cartes et toutes les pièces ensemble. Une fois qu'ils arrivent, inspectez-les et commencez à souder le projet.

N'oubliez pas que le côté sérigraphié est le haut et que vous devez pousser les pattes des pièces par le haut et les souder sur le côté inférieur. Si votre technique est bonne, un petit peu de soudure s'écoulera jusqu'au dessus et s'imprègnera autour de la base de la pièce. Tous les circuits intégrés (DAC, ADC, VREF, etc.) se trouvent également sur la face inférieure de la carte. Assurez-vous de ne pas surchauffer les parties sensibles tandis que les pointes de votre fer à souder. Vous pouvez également utiliser la technique de "refusion" sur les petites puces SMD. Gardez le schéma à portée de main lors de la construction de l'unité et j'ai également trouvé la superposition et la mise en page extrêmement utiles. Prenez votre temps et assurez-vous que toutes les résistances se retrouvent dans les bons trous. Une fois que vous avez vérifié que tout est au bon endroit, utilisez de petites pinces coupantes pour couper les fils en excès sur les pièces.

Astuce: vous pouvez utiliser les pattes des résistances pour créer les cavaliers pour les traces de signal. Étant donné que toutes les résistances sont à l'est de 0,5 W, elles transportent très bien le signal.

Étape 2: Étalonnage

La ligne "SENSE" est utilisée pour lire la tension à la charge, pendant que la charge est en cours de test. Il est également responsable de la lecture de tension que vous voyez sur l'écran LCD. Vous devrez calibrer la ligne "SENSE" avec la charge "on" et "off" à différentes tensions pour assurer la plus grande précision. (le CAN a une résolution de 16 bits, vous obtenez donc une lecture très précise de 100 mV - vous pouvez modifier la lecture dans le logiciel, si nécessaire).

La sortie du DAC peut être ajustée et définit la tension d'entraînement pour la porte des Mosfets. Dans la vidéo, vous verrez que j'ai contourné le 0.500V, tension divisée et je suis capable d'envoyer tous les 4.096V du VREF à la porte des Mosfets. En théorie, jusqu'à 40 A de courant pourraient traverser la charge.* Vous pouvez régler avec précision la tension d'entraînement de la grille à l'aide du potentiomètre à 25 tours de 200 Ohm (RV4).

RV3 définit le courant que vous voyez sur l'écran LCD et la consommation de courant à vide de l'unité. Vous devrez ajuster le potentiomètre pour que la lecture soit correcte sur l'écran LCD, tout en maintenant le moins possible l'appel de courant "OFF" sur la charge. Qu'est-ce que cela signifie vous demandez-vous? Eh bien, il y a un petit défaut dans le contrôle de la boucle de rétroaction. Lorsque vous connectez une charge aux bornes de charge de l'unité, un petit "courant de fuite" s'infiltrera à travers votre appareil (ou batterie) sous test et dans l'unité. Vous pouvez réduire cela à 0,000 avec le potentiomètre, mais j'ai constaté que si vous le réglez sur 0,000, les lectures de l'écran LCD ne sont pas aussi précises que si vous laissiez 0,050 se faufiler. C'est un petit "défaut" dans l'unité et il est en train d'être corrigé.

*Remarque: Vous devrez ajuster le logiciel si vous essayez de contourner ou de modifier le diviseur de tension et VOUS LE FAITES À VOS PROPRES RISQUES. À moins que vous n'ayez une grande expérience de l'électronique, laissez l'unité réglée sur le 4A comme la version d'origine.

Étape 3: Refroidissement

Assurez-vous de positionner le ventilateur de manière à obtenir un flux d'air maximal sur les Mosfets et le dissipateur thermique*. Je vais utiliser trois (3) ventilateurs au total. Deux pour le Mosfet/dissipateur thermique et un pour le régulateur de tension LM7805. Le 7805 fournit toute la puissance pour les circuits numériques et vous constaterez qu'il devient silencieux et chaud. Si vous prévoyez de le mettre dans un boîtier, assurez-vous que le boîtier est suffisamment grand pour permettre une circulation d'air adéquate sur les Fets et qu'il circule toujours dans le reste de l'espace. Ne laissez pas non plus le ventilateur souffler de l'air chaud directement sur les condensateurs, car cela les stresserait et réduirait leur durée de vie.

*Remarque: Je n'ai pas encore mis le dissipateur thermique sur ce projet (au moment de la publication) mais JE LE VAIS et VOUS EN AVEZ BESOIN ! Une fois que j'ai choisi un boîtier (je vais imprimer en 3D un boîtier personnalisé), je vais couper les dissipateurs thermiques à la taille et les installer.

Étape 4: Le logiciel

Ce projet est basé sur l'IDE Arduino Nano et Arduino. M. Louis a écrit ceci d'une manière « modulaire » qui permet à l'utilisateur final de le personnaliser selon ses besoins. ajustez la sortie du DAC à exactement 1 mV par étape (* 2) et contrôlez avec précision la tension d'entraînement de la porte vers les Mosfets (qui contrôle le courant à travers la charge). Le CAN MCP3426A 16 bits est également piloté par le VREF afin que nous puissions facilement obtenir une résolution de 0,000 V pour les lectures de tension des charges. Le code, tel quel, du.zip vous permettra de tester des charges jusqu'à 50 W ou 4 A, selon est plus grande, que ce soit dans les modes « courant constant », « puissance constante » ou « résistance constante ». L'unité dispose également d'un mode de test de batterie intégré qui peut appliquer un courant de décharge de 1 A pour toutes les principales chimies de la batterie. Une fois terminé, il affichera la capacité totale de chaque cellule testée. L'unité dispose également d'un mode transitoire et d'autres fonctionnalités intéressantes, consultez simplement le fichier. INO_file pour plus de détails.

Le firmware regorge également de fonctions de sécurité. Un capteur de température analogique permet le contrôle de la vitesse du ventilateur et une coupure automatique si la température maximale est dépassée. Le mode batterie a des coupures de basse tension prédéfinies (réglables) pour chaque produit chimique et l'unité entière s'arrêtera si la puissance nominale maximale est dépassée.

(*1) ce que je fais. Je posterai d'autres vidéos et je compléterai ce projet au fur et à mesure de son avancement.

(*2) [(DAC 12 bits = 4096 pas) / (4.096Vref)] = 1mV. Puisque rien n'est parfait, il y a un potentiomètre pour tenir compte du bruit et d'autres interférences.

Étape 5: Quelle est la prochaine étape

Je modifie ce projet, à la fois matériel et logiciel, dans le but de le rendre stable à 300W/10A. Ce n'est que le début de ce qui deviendra sûrement un excellent testeur de batterie de bricolage/charge CC à usage général. Une unité comparable d'un fournisseur commercial vous coûterait des centaines, voire des milliers de dollars, donc si vous voulez vraiment tester vos DIY 18650 Powerwalls pour une sécurité et des performances maximales, je vous encourage fortement à le construire vous-même.

Restez connectés pour plus de nouvelles:

1) Coque personnalisée imprimée en 3D avec OnShape

2) Écran LCD TFT 3,5"

3) Augmentation de la puissance et des performances

N'hésitez pas à poser toutes vos questions sur ce projet. Si j'ai omis quelque chose d'important, j'essaierai de revenir en arrière et de l'éditer. Je prépare quelques "kits de construction partielle" comprenant le PCB, les résistances, les connecteurs JST, les prises banane, les diodes, les condensateurs, l'Arduino programmé, broches d'en-tête, encodeur rotatif, interrupteur d'alimentation à verrouillage, bouton-poussoir, etc. et les rendront bientôt disponibles. (Je ne vais pas faire de "kits complets" en raison du coût des différents circuits intégrés comme les DAC/ADC/Mosfets/etc, mais vous pourrez avoir environ 80% des pièces prêtes à l'emploi, dans un kit, avec PCB professionnel).

Merci et profitez-en.