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真彩LCD液晶双路电压电流表头

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ID:206590 发表于 2017-10-25 14:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、作品简介
1、PCBA图片
2、研究背景、目的和功能
电源一直是大家DIY的首选项目,但是想DIY出炫酷的又比较难,本表头开始只是针对DIY市场设计,后来发现很多产品,诸如温控计,充放电控制,也就是说设置一个上下阈值,然后给出一个IO,通过关停来达到控制目的,因为大多数控制器都是一个AD转换的方式,于是有了表头设计的思路;
作为一个可以快速控制开发的原型,如果仅仅是固定的界面是没法应用到产品中的,因为不同厂家的产品界面需求变化比较大,这个也就是类似产品无法快速应用的原因所在;想当年,一个三位半数码管的表头卖的非常好,因为可以很方便的改成转速计,温度计等等,因为数码管没有界面,反而可以应用到各个领域;而时代发展了,我们的产品需要高大上的显示界面,但是这样一般的产品反而实现困难了,为此,我们设计了这个表头,可以按照用户的个性需求,书写脚本语句改变所有的显示界面,建立产品的快速原型开发;
3、亮点
标准的AD转换,上下阈值控制,以及脚本可控的界面变化,可以发挥想象,基于此产品设计出很多新奇产品。

二、系统构架图
电路图
电路非常的简单实用,用7660生成负压,低端R025电阻采样,过OP07放大后进入STM32的AD进行采样;其实这个主要的难点在软件上。
三、硬件部分的描述
这个基本上就是一个电流电压的测量,测量后,自动汇集脚本控制显示;
电压测量基本就是一个简单的电阻分压,电压27K对2.7K  1:11分压,因此电压量程3.3*11=36.3V,采用单片机的12位AD,因此采样分辨率为36.3V/4096=0.00886V,由于AD的精度为+-3LSB,虽然采用的过采样等手段保证精度;因此 电压量程36V ,当然可以增大或减少分压比达到扩大或缩小量程的作用,软件最大支持到65V;
电流测量选用了 DALE的R025 25毫欧的采样电阻,DALE品牌都清楚,温飘系数小,效果不错,按照5A电流计算,压降0.025*5=0.125V;
运放放大电阻分压比为:1.5K:27K,即放大19倍,因此计算出电流为6.9A左右,为了保证一定的余量,我们定义表头的满量产为5A;同样电流分辨率为1.7mA左右,+-3LSB为+-5.4mA;
最终电压和电流都进入单片机的AD采样,采样采用AD DMA 模式,任何一组算法实际上是DMA中50次采样求出的平均值;
在另一方面,由上位机将软件的字库,图库,以及显示的语句都存在表头的存储器中,表头每时每刻都在进行AD的转换,以及语句的解译执行,因此就达到了当前的显示效果。
四、材料清单(BOM列表)
主要器件(采购自立创商城):
stm32f030c8t6,编号C40053;
AMS1117-3.3,编号C6186;
MX25L6406,编号C60525;
OP07CP;
DALE R025,采样电阻。
五、软件部分的描述
整体性能:
1、采用2.6吋320X240分辨率的高分屏显示。
2、电压27K对2.7K  1:11分压,因此电压量程3.3*11=36.3V,采用单片机的12位AD,因此采样分辨率为36.3V/4096=0.00886V,由于AD的精度为+-3LSB,虽然采用的过采样等手段保证精度,但是在+-0.027V内跳动属正常精度;(这个范围是指对电池的测量,实际上27mV很多电源的纹波都无法保证);
3、电流采用25毫欧的采样电阻,运放放大电阻分压比为:1.5K:27K,即放大19倍,因此计算出电流为6.9A左右,为了保证一定的余量,我们定义表头的满量产为5A;同样电流分辨率为1.7mA左右,+-3LSB为+-5.4mA;
4、双路共地设计,表头使用+5V电源,可由串口端接入,但是功率地必须由MainGND接入,否则会导致测量不准;
5、板上仍然预留A004模块的位置,这样可以将表头的供电范围扩展到28V(资料数据,实际建议不超24V),这样可以从测量电压中“偷电”;
6、板载双路MOS,可以通过GPU语句对电压电流设置上下限,并可控制MOS管,方便做类温度控制的仪器;
7、双路带有AH,WH测量,配合MOS管,其实很容易做出类似锂电池放电容量测试的程序。
校准的步骤:
1、同时按住AN1和AN2,上电,此时屏幕出现黑屏,松开AN1和AN2 ,系统进入校准界面:
2、此时,系统提示“请将V1+(IN) 和 V2+(IN) 一同接 +5V 基准电压,然后按AN1 按钮;”,按提示操作,此步校准2路电压;
3、之后,系统显示:“请将GND1 接负载负极,辅助电源+接负载正,调整当负载电流 200mA时(可以串万用表电流档),然后按AN1 按钮;”,此步校准第一路电流的低端;
4、之后,系统显示:“请将GND2 接负载负极,辅助电源+接负载正,调整当负载电流 200mA时(可以串万用表电流档),然后按AN1 按钮;”,此步校准第二路电流的低端;
5、显示“请将GND1 接负载负极,辅助电源+接负载正,调整当负载电流 2A时(可以串万用表电流档),然后按AN1 按钮”,此步校准第一路电流的高端
6、显示“请将GND2 接负载负极,辅助电源+接负载正,调整当负载电流 2A时(可以串万用表电流档),然后按AN1 按钮;”,此步校准第二路电流的高端
7、系统显示“请重启设备;”断电重启,校准完成。
六、总结
因考虑到商业机密问题,源代码无法公开,但为了保障爱好者学习,我们公开早期表头的核心代码,仅供学习。

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ID:289512 发表于 2018-3-9 16:21 | 显示全部楼层
早期表头的核心代码呢???
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ID:292577 发表于 2018-3-16 00:26 来自手机 | 显示全部楼层
随便看看~
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ID:471797 发表于 2019-1-22 19:26 | 显示全部楼层
你好,可以给我发一份清晰的原理图吗?
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ID:677678 发表于 2020-1-12 11:19 | 显示全部楼层
? 代码咯
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ID:545085 发表于 2021-5-24 16:17 | 显示全部楼层
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