本帖最后由 xiaoyuxinke 于 2022-7-20 22:15 编辑
一直想弄一台数字电子负载,虽然自己有几台买来的,但那学不了技术,最近有些空闲时间,元件也不缺什么,所以开始着手弄这个(以前不会写程序,最近花了两个月时间学了一下C,准备开始搞了)
经过了十天的准备时间,看了网上很多的DIY资料和我自己的理解,开始画原理图部分
下面是本机原理图:
这个是整机供电部分,由一个双15V变压器供电,保险丝串在机壳上的电源输入座子里面,所以板上不再画保险丝座子,由于仪器设备对电源要求很高,所以不再采用开关电源,以免高频干扰运放和单片机.电路部分采用了经典的全国联合设计的串联式稳压电源,后面的8V和5V部分也改成了7805和7808供电,原理图这样画是以备后用,这个电源板以后还准备干别的使用.
整机电源分三部分:+12V/这个是给风扇使用的,因为常用的DC风扇12V的较多便宜
+8V /这个是给运放使用的,电压太低后面的MOS阵列功率做不上去,这个也做为2.5V标准电压源供电使用.
+5V /这个给单片机和图腾柱部分供电,图腾住由单路12位PWM,然后转成8路DAC输出分别驱动8个ＭＯＳ管
下面是八管ＭＯＳ阵列图：
这部分由八个ＭＯＳ管子及相关附属电路组成，单片机生成的12位ＤＡＣ控制图腾柱驱动8个ＡＰＣ芯片，把ＰＷＭ转成8路0－5Ｖ电压值．
再由0－5Ｖ电压经过运放控制8个ＭＯＳ管工作．
8个ＭＯＳ管工作的同时，由5路低压轨至轨运放(图中画的是ＬＭ358和324，因为我库里有这个，懒的改，但实际用的是ＲＳ624Ｐ的低压轨至轨运放)
把被测电源的电压和电流值放大后送至单片机的ＡＤＣ输入部分进入单片机处理．
虽然此板上画出了ＬＣＤ12864显示屏部分，但并不打算用这个做显示．
最近手上有ＳＴＣ的32位单片机和全动的3.5寸彩屏，打算再做个显示面板，在面板上做显示和按键部分，双单片机之间ＵＡＲＴ通讯．
以下是杂散处理电路部分：
此部分为风扇驱动／ＤＳ18Ｂ20温度传感器／图腾柱驱动／ＵＡＲＴ状态指示等组成
相关原理不再细述，望大家理解．
此设计PCB部分仍未画好,等画好后再上图,另此机所有ADC采样处理以及MOS管控制都已经过了实际焊板测试,做到了心中有数.
下面见实际焊出来的板子实物图:
虽然此板并未完全按原理图上的功率大小和实际元件参数焊接,但功能完整,足以得出测试结果,后面的实物MOS管取样电阻换为康铜丝电阻.此机采用STC12C5A60S2单片机做数据处理,事实上ADC处理速度足够,因为显示屏上,1秒显示10次电压值都足够了,而STC12C5A60S2,除了处理其它任务外,每秒刷几百几千次这个还不是问题,毕竟是1T的片子.
再说一下显示电压电流和功率值问题,一般电压和电流以及功率值,以整数位后面两位小数为准,第三位就算是显示出来也是没任何意义的,因为那个电压值会不断的跳动,不可能稳定下来,你就是用再好的电源,给运放绝对稳定的供电,它也不可能稳定,因为影响第三位显示的因素很多,比如本机供电是否稳定,被测负载电压是否稳定,运放芯片热稳定性等等,这个不用怀疑,因为本人在很多高精度数字电子负载上见过,大厂做的电子负载,第三位显示一样是不停乱跳的.所以在此决定,我们的电压电流和功率显示,只做到整数后两位小数.精度足够用就好.
至于CC和CV模式在这里简单说一下,CC模式(恒压模式)就是调电流的,一般用于测试各种恒压开关电源,线性电源等,在此模式下,电子负载改变的是负载电流,PWM0-PWM100只改变负载电流大小,电子负载只采集被测电源的电压信息做显示,但并不改变被测电源输出电压.有些网友发贴问我为什么电子负载调电流的时候,被测电源电压也下降了呢,我在这里统一回复一下,当电子负载的调电流使被测电源电流增大的时候,被测电源电压下降,这个和被测电源的带载能力和调整能力相关,一般好的开关电源,电流增大减小,在额定的范围内,不应该出显明显的电压下降现象,比如12V5A开关电源,若达到输出12V5A时电压下降明显,说明带载能力不行(满载输出能力不行)
CV模式和CC模式刚好相反,CV模式下就是调整被测电源输出电压的,因为CV模式为恒流模式,一般用于测试恒流电源(LED驱动方面用的较多,有些其它设备也用恒流电源,只是相对较少)拿实例来说,比如我们测一个300MA的LED驱动电源,这个被测电源的电流是固定死的,它只能输出300MA,电流过小会进入开路保护,电流过大会进入过载保护,我们能改变的只有他的电压值.
电子负载在CC模式时,PWM从0到额定值调整,没有输出的状态PWM为0或者说为低电平.在CV模式时,PWM从最大值或者说高电平向下调整到合适值(PWM越高被测电源输出电压越低,PWM越低被测电源输出电压越高),
本机设计CC和CV模式由软件控制硬件来切换,不需要继电器,因为继电器有触点,这个触点是个很烦人的东西,它的寿命很难估算,而且工作时会产生火花.
至于程序部分,使用汇编和C都可以,我自己可以搞定,只是时间上可能要拖很久,毕竟我也是上班族,大家理解啊....
感谢管理员同志,此贴仍要不断修改,DIY未结束就可能一直修改,希望管理员同志帮下忙先不要关闭编辑功能.谢谢!!!
今天没上班,又画了一下控制面板图,这个控制面板采用STC的32位51单片机,因为和下位机采用串口通信,除了可以做电子负载面板,也可以做其它控制面板,下面上图.
这个是显示和控制面板的正面图,可以使用SPI接口控制3.5寸彩屏,也可以使用STC32G自带的LCD模块控制LCD12864之类的显示屏.
这个是控制面板的背面,由于单片机接口较多,把单片机的四路对称PWM接口用排针引出,另把两路CAN总线用排针引出,
由于此单片机自带高精度时钟功能,无需DS1302等芯片也可以显示时间.另单片机内部集成高速SPI模块,不必担心驱动TFT彩屏速度不够. 此控制板有板载8M FLASH闪存芯片,可以存储一些不常用的图片代码(比如启动背景图片等),或记录数据(如电压电流矢量信息等) 除做为一些设备控制板外,此板也可做为一款实用的STC开发板使用,所需要的接口基本上都已外接.
今天发去打样的电子负载控制面板PCB收到了,先发个图大家看一下.
这个是在佳立创打的,每个月有五款免费的.
今天有点累,不想焊板了,明天焊,焊完再上效果
今天放半天假,于是把这个面板部分焊接完成了,并做了个小程序试了一下,效果还不错
这个是控制板的正面图,板载三星的8M/FLASH闪存芯片,支持双串口功能,支持单独按键中断功能(任意端口都可中断)
支持3.5寸TFT显示屏和LCD12864两种屏显示(排母还没到,所以屏无法插到板上,这块等排母到了再插上屏并开始写显示程序),支持四路对称互补带死区PWM,板载两组CAN总线接口.这个板的功能做的很实用,做为本电子负载的显示控制面板,应该说是完全够用了,由于使用了STC32G12K128的51核32位单片机,功能强大性能强劲,以后也可以做为其它设备(比如T12焊台/数字电桥/示波器/数字程控电源)等的控制面板,只要修改程序就可以了,废话不多说,我们这个电子负载的面板部分PCB暂定就这样了,足够用足够强大.就算是名牌电子负载用这个板子做显示也不掉价.
这个是板子的背面,虽然STC的这个单片机自带晶振,还是使用了外部晶振,外部晶振毕竟比内部的可靠些.
晶振外壳和边上的开窗GND连接,增加屏蔽效果,使晶振和单片机工作更稳定.
本板兼容3.3V和5V两种供电,除PWM和CAN总线接口外的其它所有接口都有断/通VCC控制.
两组串口通讯各有两个LED指示数据状态.
以上为本电子负载的单片机和显示面板控制部分,虽然说不上完美,至少也足够用了,MOS阵列部分(8个MOS管子)
由下位单片机控制,具体电路原理图正在等各位大神指点,然后再画PCB.
本DIY以实用强大,初学者容易理解上手为主导思想.做成模块化的东东,所以分成了三个部分,电源供电部分(此部分单独一块PCB,提供12V[散热风扇供电]/8V[运放部分供电]/5V[单片机和LCD显示屏/TFT显示屏等供电]),显示面板一块PCB,此显示面板除可以提供足够强大的显示功能,还可做为以后DIY其它设备的显示板,一板多用,因为使用了双串口,除了可以ISP下载,还提供电脑端上位机软件实时通讯功能(电脑端上位机以后有时间再做,实在没太多精力,这个望大家理解).
目前此电子负载主要的部分(MOS管阵列控制部分[运放电压电流采样/放大,PWM和DAC控制MOS管,温度采样/风扇 控制部分])虽然已经前期做过了实物测试,还是希望各位大神给点宝贵意见和指导.在此谢谢各位的参与和建议了.....
今晚有空又写了一下这个显示面板的LCD12864显示程序,我的屏放了十几年了,还能将就用.
下面是图片
夜太深了,TFT彩屏的程序改天再写,大家有什么问题可以回贴,看到一定回复.谢谢各位支持!
供电板也做好了,现在三大块做好两块了,MOS管阵列部分还期待大家多提宝贵意见,
下面是电源供电板的图片
这个是变压器和供电板前视图,运放温控风扇还没焊,但这块不会有问题,这个电路很成熟.
这个是供电板正面视图,手机拍出来的颜色有些不正常,红色不太红
这个是供电板侧面图,由于没买电解电容,用的都是以前的存货.
散热片是某个宝上淘来的,看着实在,散热效果也很好,
这个电源板子除了给电子负载供电,也可以做以为后各种DIY的供电板,比如数字电桥之类的.
板子设计三组输出分别为12V/8V/5V
实测三组输出分别为12.2V/8.05V.5.01V
变压器用的从我以前的家庭影院上面拆的,双14V/17V两组,单17V暂时没用,只用了双14V的三根线.
今天第三块板子的PCB来了
只焊了几个元件，太晚了看不清楚，明天再焊
等这块板子焊完了就只剩下写程序了，希望一切顺利吧，也希望大家多支持和帮助多发言，我会一一回复，在此再次感谢各位的关心。
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