M8 V6 電子負載初試

duke83

這個版本的電子負載我觀望了好一陣子了，直到上週才買片空板子回來玩，等零件到齊後在昨天初步裝好了。
我的主要用途是測試充電電池所以這個 50V 5A 的容量夠用了，要有電腦數據介面能長時間紀錄，還希望有 DC 與 AC 內阻讀數可以來判別電池好壞。
電路要夠簡單也要夠成熟，程式最好還是開源的有必要時還能自己修改（真希望能學會），所以就是對岸這個已經開發好幾年的 M8 電子負載。

焊接裝配的過程沒什麼特別也沒有難度，零件齊全後一下子就焊好，所以過程沒有照片直接看成品。


ATmega 8 要先燒錄才會動作，但板子上沒有燒錄口只好拿麵包板跳線配合來 USB ISP 來用。

先燒熔絲的設定後再接上 8M 的石英晶體後才能載入程式，Fuse 的設定附件文件裡有。

可以裝上 AC 電源、旋轉編碼器與 MOSFET 了。


LCD 模組支援常用的 1602 與 2004，



LCM 1602 的畫面



LCM 2004

一次看比較多，第一行由左而右是設定的電流與停止的電壓，第二行是實際工作的電流與電壓。
第三行是電池 AH 容量與瓦特數，第四行是直流阻抗（換算值）與 1KHz 交流阻抗。

確定畫面正常後需要先做校正才能用。

先做電壓高低兩段的校正再做電流高低兩段的校正，欲校正的電壓電流數值都能自行選擇，調整旋鈕讓 LCD 數字與電表一致。

先放兩份附件上來，一份是前人整理好的相關資訊，另一份是我用的這個 V6 版最新修改後的電路。

有興趣的人自行到掏寶找板子、套件或半成品，裡面有許多選擇。

專炸元件

看起來挺不錯的  數控電子負載
看樣子 大大似乎缺個 散熱片

moripi

讚喔!!又一個M8的製品!!
以後有機會玩的話可以列入考量!!
感謝duke大分享~{:14_1485:}

duke83

這個電子負載根據工作需求能夠接成四線式，讓大電流時的數值更為正確。為此新版線路多了一顆 OP07 OP 來做差動電流檢知，讓數值控制更為精確也讓定電流控制迴路不易起高頻振盪。
新線路也改用三電源穩壓電路，讓 OPA 有更理想的雙電源供電。

裡面還有一片大電流並聯擴充板，第三張照片的下端有照到，我焊好後還沒接起來用，基本上就是讓電流容量再大兩倍成為 15A。如果您用的單顆 MOSFET 夠力的話只要更換 0.05R 採樣電阻為康銅線電流就能再提升好幾倍。

散熱片我準備用電腦淘汰不用的 P4 CPU 散熱片與原風扇，再加一個感溫自動控速電路來用，因為目前我只需要 5A 的放電容量不想搞太大。

1KHz 電池交流阻抗測量這個電路板中沒有附要另外自己做擴充板來外接，附件中有詳細說明。
我也還沒有動手做，但我會做一些改良後另日再專文 PO 出，這是我最需要的功能。

此線路與韌體經過多年的改進有些地方與原本的不太一樣，最好新舊線路對著看。
舉例來說新線路實裝時 R60 電阻不要裝上，誤裝上會讓電流顯示的讀數錯誤且校正不回來。

本機的 A/D 是 10Bit 所以解析度是千分之一(1024)，如果校正的電表夠精確應該也能不錯。
目前還在測量與觀察數值的穩定度與線性度。

duke83

moripi 發表於 2015-12-16 02:16 AM
讚喔!!又一個M8的製品!!
以後有機會玩的話可以列入考量!!
感謝duke大分享~ ...

對岸有人做到這個樣子的電子負載......



我們不要輸人家！

duke83

簡單的說明ㄧ下線路，讓有興趣的人更快進入狀況。

主線路

PWM 信號由 MPU 產生經過 RC 積分線路成為直流控制電壓給電流控制 OPA IC2A，OPA 輸出經過 MOSFET 與電流取樣電阻回授回來達成定電流控制。
取樣電阻是 0.05R 電流如果是設定為 1A 那控制電壓就是 50mV，回授 Tout 電壓經過另一個 OPA IC2B 放大約 10 倍後送回給 ADC0 來得到電流數值。
0.05R 限制了此電路的最大電流 5A 輸出，此時的 ADC0 電壓已經是 250mV x 10 = 2.5V，如果想單管得到更大的電流必需降低取樣電阻例如使用康銅線即可。

C7 與 C52 都是抑制高頻振盪用的補償電容，電路做好後要先確認電路有無高頻振盪，否則電流控制會失準不正確。
打 * 號的 R57 與 R4 是四線式回路採用時不要裝上，另外有差動 OPA 來做電流回授檢知。
R60 也不要裝，原本最初的設計是利用 MPU 的 X100B 腳來讓 IC2B 變成 100 倍的電流放大器以提供低電流檔位時的精確度，但後來的韌體已經將 X100B 腳改成測 AC 電池內阻的 1KHz 信號源了，裝上去電流數值就完全不對了。

J52 是主要放電口，P2 是電壓監測口，J53 可以串接大瓦數電阻幫忙 MOS 消耗功率，也能串接溫度保護開關，都沒用時要短路他電路才會工作。
R51 與 R52 是電池端檢測分壓電組，如果想改更高工作電壓除了 MOS 耐壓要能承受此分壓比也要變動。
J51 是並聯擴充電流接口，需要大電流規格者就得配合擴充板接上去使用。

MPU 控制迴路

MPU 的控制電路更簡單，這裡提ㄧ下燒錄的 USB ISP 介面，原作者剛好使用旋轉編碼器的接頭 J11三個腳位是 MOSI MISO 與 SCK ，就差 Reset 接腳沒接出來而已，不想在外面燒錄程式也可以從此線路板上多接出 IC 第一腳來就能如願。

電壓檢測介面

前面說過 ADC0 是放電側的電壓檢測，ADC1 是放電電流檢測，ADC2 是另一組 DC 電壓檢測平常也要接到放電側電壓才會有顯示。
ADC3 既是作為 AC 電壓檢測也是蜂鳴器接口，這裡不是真正能接入 AC 信號，是指透過 AC 電池內阻轉接板的 OPA 輸出。
ADC4 的用途不知，ADC5 是顯示穩壓 +8.4V 電壓。

差動電流檢知

為了達成四線式接續取樣電阻用此精密差動 OPA (OP07)，沒有接成四線式也是可以使用此線路。
為了抵捕微小輸出 Offset 電壓要調整 R5 使輸出為 0mV，所以也要採用正負雙電源供應電力。

並聯擴充電流迴路

要增加電流消耗量可以加掛此擴充板，讓電流功率能夠平均分散在幾個 MOS 晶體上是比較保險的作法。
MOS 最好不要直經並聯透過 OPA 來並聯才是正確的方式，線路旁邊有多畫一個 TL431 是為了提供偏壓給單電源 OPA。
以確保電路能穩定工作，不想多裝零件也可以從 MPU 的類比參考電壓腳那邊拉過來。

電源穩壓回路

因為需要使用三組電源所以用 AC 變壓器供電會最簡單，裡面耗電最大的就是 +5V 這組電源，穩壓 IC 會微溫。
原因就是 LCM 模組的背光燈電流，可以自行修改 LCM 上的限流電阻讓背光剛好亮就好，省電又長壽命。
+/-8.4V 穩壓的可變電阻調整範圍太大，應該限制最高與最低的電壓範圍，電壓變動率也會相對降低。

LCM 螢幕
也可以改用最新的 OLED 自發光模組，沒有這組背光電源更省電也不用調對比度，不但可視角度更廣太陽光下也沒問題。
唯一問題我只找的到 1602 並列介面的沒有 2004 可買。

（先前做的玩具）

antlu

多年前我也買了這套件約750台幣,也有RS232的功能,只是買來之後不常使用!! 我的散熱片比你的還小!! 後來自己學 8952 於是仿了一下他的部分功能,把電晶體用很大的模組替代,散熱片也加大數倍,還外加一個手動控制風扇,...

duke83

antlu 發表於 2016-1-14 01:16 AM
多年前我也買了這套件約750台幣,也有RS232的功能,只是買來之後不常使用!! 我的散熱片比你的還小!! 後來自己 ...

到現在我也還沒將這個電子負載給完成，原因是找不到合適的外殼給全部裝起來。
希望是全鋁外殼體積要小可能會自己做尺寸才能合宜。
圖片中的散熱片是臨時的，會用 CPU 的散熱片與控溫自動風扇。
232 介面也是需要的，需要再加一片 USB to UART 的小板子。
AC 阻抗測量的小電路板也需要另行製作。
其實我用到電子負載的機會也不多，所以也就沒有急迫需求將這給全部完成。

yoweichan

現在看的不是很懂 不過先謝謝大大分享