M8V6 mini 電子負載

duke83 · 發表於 2016-7-3 01:44:59

自從上回玩了一下電子負載 http://bbs.pigoo.com/thread-58873-1-1.html
覺得沒有適當的外殼不太方便，於是又找來了適當的鋁擠型外殼與功能較齊全的電子負載電路板（多了交流阻抗與溫控風扇電路）
我平常不會用到大電力的電源或電池，所以小功率的負載就夠用，體積要小不佔桌面又容易收藏，直接看圖來說明。

三圍是 12 x 6.5 x 2.6 cm 體重是 210g，測試線使用 AWG 20 與 24 號的矽膠軟線，負載測試線是四線式，交流阻抗計是三線式。

左邊是輕撥旋轉開關與 USB 介面。

右邊一排接線口，因為體積受限只能使用這種 JST 接頭了。

18650 電池放電測試中，直流阻抗為 0.197 Ohm。

電池交流內阻測試讀數為兩顆串連 53 mOhm，還不錯！

全功率 20W 測試中，接上風扇來吹外殼溫度約 50 度，功率當然可以再上但因為散熱面積有限還是保守一點的好。

接上電流擴充板的樣子，只要散熱片夠大就能一直擴充上去，但使用前要重新校正一下內部記憶電流參數數值。

來拆機，先從底部拆掉一顆電晶體固定螺絲就能從旁邊滑出來了，這個外殼與 M8V6 很合吧！

為了跟外殼很密合移動了好幾顆電解電容才能將整體高度降了下來，也特別去找這種的指撥旋轉開關來配，USB TTL 板用熱熔膠黏上去。

幾個改裝的地方圖上都有說明，但我還要特別說明這電路上有兩個小問題，有玩 M8V6 的人都可能會碰到。

一，電流控制不穩定甚至關掉電子負載時還會漏電約 50mA 左右。
原因是控制 MOS FET 那顆 LM358 1 跟 2 腳間有顆抑制震盪的電容器數值不對，這個 M8 負載的 PCB 不同人畫過好幾版本，這顆電容的數值卻一直沿用下來。
我試過幾個不同容量的電容，發現這個版本不要裝最好完全不會高頻震盪，這樣子小電流工作的數值也能很穩定也變精確了。

二，交流阻抗數值飄的很厲害。
這個 1KHz 的交流阻抗測試對我常常在玩電池的人很重要，必須弄的很穩定測出來的數值才有意義，原電路用示波器來看混進了約 100Hz 的信號然怪讀數不穩。

就是那個 1.25V 的 OPA 偏壓的問題，這裡竟然沒有用上小電容來濾波所以經過高倍數交流放大讀數就亂七八糟。
照理說這個 1.25V 偏壓應該透過一個大阻值的電阻才接到 IC 5 腳，但因為電路 Layout 零件位置要這樣改會很麻煩，所以只能先接上一個小電容來處理。
試了一下用 1000pF 差不多就能解決讀數飄的很厲害的問題了，現在的讀數最後一位數幾乎都不太會動了。
再經過內部校正 Ra 後拿幾顆小電阻來與台式四線低阻表（HP 34401A）比較，讀數都非常接近這下才能放心使用。

每個人的 M8V6 都長的不一樣，今天我來挑戰全中國最小台，這就是 DIY 的樂趣所在。

就這樣子先到這裡，如果有 M8V6 的問題我們再來討論。

antlu · 發表於 2016-7-3 17:53:50

真是高手!! 居然把這些問題都找出來,最重要是 "分享出來"!!

Dave · 發表於 2016-7-4 11:32:33

看來我那台又要拆開了，謝謝duke83大分享！讚的啦~~~~

duke83 · 發表於 2016-7-4 13:45:11

本文章最後由 duke83 於 2016-7-4 01:47 PM 編輯

補充說明接上負載還未按 Load 開啟時的漏電與高頻振盪的處理。

不管 Load 端有無接上被測物，先用電表量取 MOS FET 的 G 腳電壓，如果不是很低的幾 mV，就代表此 M8V6 會漏電關不掉，此時請先拿掉 C1 的電容器。
漏電處理完後接上被測物設定一個約 100mA 的小電流，同樣在 G 腳上用示波器看有無較大交流雜訊訊號，此時如有高頻振盪波形 C1 用約幾十 pF 的電容器由小到大開始試，直到消除為止。
此 C1 電容用太大會造成漏電，沒有裝或用太小可能會高頻振盪而電流不穩定，每個人拿到的 M8V6 用料批號都不同，最好多加用心確認此ㄧ問題。

Dave · 發表於 2016-7-4 14:20:06

duke83 發表於 2016-7-4 01:45 PM
補充說明接上負載還未按 Load 開啟時的漏電與高頻振盪的處理。

不管 Load 端有無接上被測物，先用電表量取 ...

又一台HP34401，JOE大&阿魔大&大胖大都有這台怪獸，讓小弟看得心癢癢

yung6313 · 發表於 2016-7-4 22:07:20

想請問交流3線怎麼接
是那個接口沒錯吧

謝謝分享

yung6313 · 發表於 2016-7-4 22:11:07

Dave 發表於 2016-7-4 11:32 AM
看來我那台又要拆開了，謝謝duke83大分享！讚的啦~~~~

第一眼~看到是
看來我那台要拆掉了~

duke83 · 發表於 2016-7-4 23:30:16

本文章最後由 duke83 於 2016-7-4 11:36 PM 編輯

yung6313 發表於 2016-7-4 10:07 PM
想請問交流3線怎麼接
是那個接口沒錯吧

負載端旁邊就是交流阻抗測試的接口，第一 Pin 是定電流交流信號輸出，第二 Pin 是交流電壓檢測輸入，第三 Pin 是地線。
第一 Pin 與第二 Pin 各透過導線在測試夾上相接，就如同四線式的負載端導線一樣。可以參考一樓圖一到圖三中那條黃色測試導線的接法。

這個測試接口將它搞定後有許多後續用途，除了電池內阻外，電容內阻與導線阻抗全都可以測，這可是連 HP 34401A 都無法做到的交流阻抗測試，量程為 1m ~ 1000m Ohm，測試頻率 1KHz 測試電流 5mA。

Dave · 發表於 2016-7-5 09:32:32

duke83大請問您那個V+&V- PAD孔是否有鑽大，小弟也想買來裝，再請問交流阻抗是測試什麼的呢?
謝謝您！

duke83 · 發表於 2016-7-5 11:23:18

Dave 發表於 2016-7-5 09:32 AM
duke83大請問您那個V+&V- PAD孔是否有鑽大，小弟也想買來裝，再請問交流阻抗是測試什麼的呢?
謝謝您！ ...

PAD 的孔徑都沒有擴大，只有將原來的 NTC 的兩孔改成外部擴充電晶體的三孔。

原設計的交流阻抗測試是為了測試電池的內阻這才能稱為完整的電子負載。
電池的內阻有兩種測法一種是 DC 測法在 M8V6 上稱為 Rd，就是螢幕上最下行左邊那個數值，利用電壓差與電流來換算出來的數值。
另一種測法是 AC 測法，在 M8V6 上稱為 Ra 在螢幕最下行右邊那個數值但要在選單中先開啟 Ra 才會有作用。測試原理是送一個定電流 5mA 的 1KHz 訊號到被測物上，再從被測物的端點上讀取交流電壓，測試電流是已知且為恆定所以就能算出此被測物的交流阻抗。

電池的交流阻抗是一項很有用的參數，作為評量一顆電池的好壞就如同電解電容的 ESR 數值一樣。
大廠牌的電池資料會標示此內阻數值，可以拿來當作衰老好壞之判斷數據，如附件。
不知電池型號與文件也能靠內阻參數來判斷此電池能否快速充電與大電流放電，例如測出內阻是 0.1 Ohm 如果給他用 10A 放電則此電池的端電壓就會被內阻消耗壓降 1V 了。
電池如需要串聯使用也必須從同一批電池中挑選內阻接近來配對使用，在電池模組生產工廠內這是個標準作業程序。
測交流阻抗不會改變電池內部的儲存電力電荷狀態，又因方便且快速很準確所以是電池業界公認的標準測試方法。

NCR18650PF.pdf (325.97 KB, 下載次數: 19)

yung6313 · 發表於 2016-7-5 11:23:48

duke83 發表於 2016-7-4 11:30 PM
負載端旁邊就是交流阻抗測試的接口，第一 Pin 是定電流交流信號輸出，第二 Pin 是交流電壓檢測輸入，第三 ...

所以1pin跟2pin到電池那其實是接在1起到電池的( + )
然後3pin是接到電池的( - )是這樣嗎~

duke83 · 發表於 2016-7-5 11:29:42

yung6313 發表於 2016-7-5 11:23 AM
所以1pin跟2pin到電池那其實是接在1起到電池的( + )
然後3pin是接到電池的( - )是這樣嗎~
...

是的，要在電池端那邊才能接在一起，才能消除導線的內阻誤差。

yung6313 · 發表於 2016-7-5 19:33:03

duke83 發表於 2016-7-5 11:29 AM
是的，要在電池端那邊才能接在一起，才能消除導線的內阻誤差。

了解收到~我也又要來拆殼了

謝謝~

yung6313 · 發表於 2016-7-10 19:37:16

在請教一下
我的M8目前無法連接電腦可能是什麼地方有問題

TXD有2個插那個正確~我2個都有試過~目前連不了
謝謝

duke83 · 發表於 2016-7-10 20:18:51

本文章最後由 duke83 於 2016-7-10 08:29 PM 編輯

yung6313 發表於 2016-7-10 07:37 PM
在請教一下
我的M8目前無法連接電腦可能是什麼地方有問題

首先 COM 口要選對，速率是 19200，M8V6 預設的改不了（要從原始碼改）這樣就可以了，用串口測試軟體來看每秒會丟一串文字出來。

TTL 電位的 TX 要從 ISP 燒錄口旁的那個 TXD 接，可以看第一帖的最後那張圖右邊的接線，左上角那個有 TXD 又有 RXD 的位置是模擬的 RS-232 接口。

您其他的都搞定了，只剩電腦介面？

yung6313 · 發表於 2016-7-10 20:28:33

duke83 發表於 2016-7-10 08:18 PM
首先 COM 口要選對，速率是 19200，M8V6 預設的改不了（要從原始碼改）這樣就可以了，每秒會丟一串文字出 ...

所以GND跟RXD接左上
TXD是接靠ISP
然後軟體速率選19200
COM我是選3因為驅動後是3

不過好像還是不行

duke83 · 發表於 2016-7-10 20:34:37

本文章最後由 duke83 於 2016-7-10 08:48 PM 編輯

yung6313 發表於 2016-7-10 08:28 PM
所以GND跟RXD接左上
TXD是接靠ISP
然後軟體速率選19200

RXD 沒作用不用接，只要接兩條線 TXD 與 GND 就好，USB to TTL 介面要設成 5V 位準的，還是都沒有先用示波器看一下 TXD 有無東西出來（用電表量也能看到讀數會跳動），要先縮小範圍看是 M8V6 TX 端的問題，還是電腦接收端的問題。
電腦端可以去找類似 Windows  XP 內建的超級終端機來看有無收到字串，也要確認 USB to TTL 是好的，第一次裝好驅動 Windows 有可能需要重新開機才能用。

yung6313 · 發表於 2016-7-10 20:57:13

duke83 發表於 2016-7-10 08:34 PM
RXD 沒作用不用接，只要接兩條線 TXD 與 GND 就好，USB to TTL 介面要設成 5V 位準的，還是都沒有先用示 ...

嗯嗯~應該是M8那沒訊號送出(因為TTL燈號沒閃)只亮VCC

至少我知道怎麼接了
謝謝

yung6313 · 發表於 2016-7-10 21:01:53

duke83 發表於 2016-7-10 08:34 PM
RXD 沒作用不用接，只要接兩條線 TXD 與 GND 就好，USB to TTL 介面要設成 5V 位準的，還是都沒有先用示 ...

補充
TXD波型跑這樣

duke83 · 發表於 2016-7-10 21:01:58

本文章最後由 duke83 於 2016-7-10 09:05 PM 編輯

yung6313 發表於 2016-7-10 08:57 PM
嗯嗯~應該是M8那沒訊號送出(因為TTL燈號沒閃)只亮VCC

至少我知道怎麼接了

M8V6 只要有開電串口就會一直送資料了，如果真看不到請檢查 MCU 相關接腳是否焊接不良，或是 TXD 有短路現象。
還有 USB to TTL 上面的 RX 與 TX 是否接相反了，對調一下看看。

duke83 · 發表於 2016-7-10 21:07:40

yung6313 發表於 2016-7-10 09:01 PM
補充
TXD波型跑這樣

這個波型我看不懂，基線那麼粗一條是否聚焦沒調好，而且你要跟我說水平一格是多少時間又垂直一格是多少電壓。

yung6313 · 發表於 2016-7-10 21:24:36

duke83 發表於 2016-7-10 09:07 PM
這個波型我看不懂，基線那麼粗一條是否聚焦沒調好，而且你要跟我說水平一格是多少時間又垂直一格是多少電 ...

電壓跳這樣

沒上時ˇ↓

時間1ms電壓2v

yung6313 · 發表於 2016-7-10 21:46:08

duke83 發表於 2016-7-10 09:01 PM
M8V6 只要有開電串口就會一直送資料了，如果真看不到請檢查 MCU 相關接腳是否焊接不良，或是 TXD 有短路 ...

有了~也
真的是接錯

我把M8的TXD接到TTL的RXD燈號就出來了~
是印刷錯誤還是其他原因
不懂~

謝謝duke83大的回覆

yung6313 · 發表於 2016-7-10 21:50:42

duke83 發表於 2016-7-10 08:18 PM
首先 COM 口要選對，速率是 19200，M8V6 預設的改不了（要從原始碼改）這樣就可以了，用串口測試軟體來看 ...

您其他的都搞定了，只剩電腦介面？

回duke83大

其實我交流內阻還沒稿定還是一直亂跳
上了MLC(1000P)左右的電容
跟上1顆102麥拉~情況一樣

duke83 · 發表於 2016-7-10 21:52:59

本文章最後由 duke83 於 2016-7-10 10:05 PM 編輯

USB to TTL 上面的 RX 與 TX 是否對調過了？5V 電壓是對的。
示波器測棒的地線是否有問題，或是夾到 PCB 的地銅箔位置不好，怎麼會有這麼大的雜訊。
從型形隱約可以看到 TXD 有丟資料，但丟的是否正確無法分辨，問題移到 USB to TTL 身上。
M8V6 的 TXD 要接到 USB to TTL 上頭的 RXD 才會通訊。沒有印錯就是這樣，對 USB to TTL 而言要從 RXD 收到資料後才能從 USB 端送出去。

交流內阻數值亂跳也要用示波器來觀看，但示波器雜訊問題要先搞定後才能抓這個問題，你先自己弄看看真不行再約時間拿給我弄。

yung6313 · 發表於 2016-7-11 22:18:28

duke83 發表於 2016-7-10 09:52 PM
USB to TTL 上面的 RX 與 TX 是否對調過了？5V 電壓是對的。
示波器測棒的地線是否有問題，或是夾到 PCB 的 ...

原來如此又學到~"~

交流內阻部份是我說錯了
加上電容後確實有比較不會飄了
飄在尾數久久會動第2位這樣

應該是說我目前測不出一個所以然
因為我沒有一個基準來校正

duke83 · 發表於 2016-7-12 01:23:35

本文章最後由 duke83 於 2016-7-12 02:12 AM 編輯

交流阻抗的部分在原作者那邊也沒有寫個比較詳細的說明文件，我來試著交代一些。

建議先準備三顆傳統插件電阻作為校正與比對使用，0.1, 0.5 與 1 歐姆的電阻，瓦數不限，誤差 5% 也可 1% 最好，這交流阻抗的誤差就靠這電阻來決定。

原電路圖上有一顆 R7 50 歐姆的電阻，而實體電路板上是 R25 100 歐姆的電阻，用 50 歐姆時測試的交流電流是 10mA 可量取的最大交流阻抗為 0.5 歐姆，用 100 歐姆時測試的交流電流是 5mA 可量取的最大交流阻抗為 1 歐姆。而如果沒有自行校正直接取用 .eep 檔的初期預設值是對應 50 歐姆的數值，也就是說如是裝 100 歐姆的一定要先自我校正過其讀出的數值才會是正確的。
用 50 歐姆數值的好處是測試電流比較大，相對比較不怕外界雜訊影響， SN 比會比較高數值變動率較低，但量程只有到 0.5 歐姆而已，可以自行更換比較之。

我在 1.25V 偏壓上多裝的 1000pF 的電容可以減少許多判讀上的雜訊，但此電容也不能太大會吃掉 1KHz 的測試信號，會讓讀取數值的線性度變差。

在自我校正程序後得要儲存數值，有兩個地方都要分別按 Save，第一次 Save 完後要 Load，Load 完再 Save，還要關機再開機，這樣校正後的正確數值才會有效，我當初在這個步驟卡關很久不懂為何程式是這樣執行的。

現在開始自我校正程序：

按著旋鈕的按鍵開機進入校正程序，選擇 Ra 後短按進入。

先短路測試線的三個端點，不要用臨時線用正式使用的線與夾頭，可以將導線阻抗抵補歸零。

如果電路的雜訊低右邊的數值就會跳動的少。

短按進入下一步驟，測試夾頭夾上 0.5 歐姆或 1 歐姆（如用 1 歐姆要將右邊的數值調成 1.000）

或是用已經經過四線式高精度電錶驗證過的電阻，輸入正確的數值。

短按一下做第一次儲存，旋轉成 Yes 字再按一下。

長按跳出到主選單，轉到 Load 按一下。

再轉到 Save 做第二次儲存，按一下。

最後轉到 Exit 退出校正模式。

不要忘了要關機再開機稍早的校正數值才會有效。

開啟 Ra 的功能後用三顆 0.1, 0.5 與 1 歐姆的電阻來驗證測量讀數是否誤差在電阻的規格內，如果不是就再次校正一次直到最接近為止。

Ra 的讀數不穩跟電路板雜訊大小有關，用示波器來看 OPA 輸出做確認，還有測試線的長度也很有關係。
可以拆掉測試線用最短的線將測試端三點短路觀察其歸零數值的變化，再裝上測試線一樣短路測試夾再觀察歸零數值的變化。
也可以直接用電錶一樣量 OPA 的輸出交流電壓，再比較有無測試線時的電壓差異。

yung6313 · 發表於 2016-7-17 13:20:23

duke83 發表於 2016-7-12 01:23 AM
交流阻抗的部分在原作者那邊也沒有寫個比較詳細的說明文件，我來試著交代一些。

建議先準備三顆傳統插件電 ...

原來如此~謝謝~
還好有回來在看(因為您不是用回的方式)

接下來想研究擴充板(不過找不到)
不知道有沒有~線路跟接法可提供

{:14_1486:}

duke83 · 發表於 2016-7-17 14:12:01

yung6313 發表於 2016-7-17 01:20 PM
原來如此~謝謝~
還好有回來在看(因為您不是用回的方式)

有啊！有擴充板的線路啊！下端紅框內就是擴充板。
那個 TL431 的偏壓如果有關不掉漏電的問題再加偏壓。

使用方法，圖上的 J51 接 J82，J52 接 J81，這樣就成了。

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