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[工仪] 半开源P150C数控电子负载CPU散热器版

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发表于 2021-10-5 01:23:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
为什么说半开源呢?因为仅提供PCB+BOM表+HEX固件。国庆节期间有空发布一下之前说的P150C数控电子负载资料,P150C这个型号顾名思义,P功率150W,C恒流型。
P150C数控电子负载由P100C数控电子负载升级而来,主要由黑白屏换成了彩屏,由电脑主板南北桥散热器换成了电脑CPU散热器,由2线输入改成了4线输入,在没加任何电路的条件下由2线改成了4线,有兴趣的朋友可以用立创EDA打开PCB源文件研究下是怎么一个骚操作,不过原理图还是暂时无法提供,以后有机会再发上来吧,大佬自然可以由PCB反推原理图,再就是源码目前没有提供的可能性,毕竟把我干秃了。。。
好了废话不多说,直接上主图:



点亮效果图(所有元件都放在背面,正面仅有块屏和三大金刚操作按键,甚至连空白部分都没舍得走线破坏美感,若是再加个外壳挡住屏幕的大黑边就更加完美了):



去掉散热器的PCB正面图(图上有各个部位的说明,另外新版本PCB上的开孔已经同时支持775平台CPU散热器和115X平台CPU散热器,现在随便上哪里都能淘到电脑CPU散热器,如果自己手头有更牛逼的散热器可以根据散热器实际造型在PCB源文件里修改设计后再做板子):



以及PCB背面图:



屏幕显示内容说明:



另有校准页面、设置页面就不一一上图了,可以在演示视频里看到,因电路设计和程序版本不同,最终实物效果与本文介绍可能略有出入。
因论坛无法上视频,个人服务器也无法承载视频流服务,所以其操作视频可以在海鲜市场(某黄鱼平台)搜索“P150C数控电子负载”即可看到。
接下来把一些参数搬过来:
  • 全名:P150-C数控电子负载(直流恒流型)
  • 额定电压:150V(MOS管参数200V 30A,勿超)
  • 额定电流:15A
  • 额定耗散功率:150W(实测使用普通775铝芯散热器150W工作时约100℃,铜芯1155散热器150W工作时约85℃,仅供参考,也与环境温度和导热硅脂等因素有关)

1、使用常见的Type-C端口供电,仅需5V/1A即可正常工作。
2、使用2.0inch彩色LCD显示屏,全中文提示,各项参数显示一目了然。
3、具备过流、过功率、过温(115℃保护)、过压(更新2021.09版本固件后可用,需外接继电器控制,仅V1.1B3及以上板型引出该IO,丝印“OUT”)等保护。
4、支持电流、截止电压、倒计时、参数校准等设定。
5、散热风扇支持温控调速,且支持独立供电,安装孔支持775平台散热器、115x平台散热器(仅V1.1B3及以上板型支持)。
6、使用24Bit高精度电能计量芯片,理论计量误差≤±0.5%(0.5级精度)。
7、使用4线差分输入测量,且使用0.001Ω采样电阻可以最低程度减少外部损耗。


参数校准流程:首次开机或恢复出厂设置后可以按以下流程校准,需要准备一个精度较高的恒压恒流可调电源作为基准(万用表也行但是比较麻烦),否则校准无意义。
1、开机后不接任何负载,若电压电流显示有底数,调整电子负载校准页面的电压零点和电流零点使之归零,即调整到电压电流数值右上角的±正负极性指示反复变动时的临界点。
2、接入恒压恒流可调电源作为负载,设置可调电源恒压10.00V(也可以为其他电压值),调整电子负载校准页面的电压系数,使之和可调电源显示的电压值一致为10.00V(有±0.5%的误差是正常的)。
3、设置电子负载放电电流为OA,然后启动运行,调整校准页面的输出零点使实时电流为0~0.01A的临界点(通常保持默认为0即可)
4、设置可调电源恒流大于5A(也可以为其他电流值),设置电子负载放电电流为5A或小于可调电源恒流值(也可以为其他电流值),运行状态下调整电子负载校准页面的比例系数,使电子负载屏幕上显示的设定电流可调电源显示的电流值一样为5A,然后调整电子负载校准页面的电流系数,使电子负载屏幕上显示实时电流值也为5A即可完成校准(设定电流与实际电流有误差是正常的)


作为DIY产品,缺点也是有的:
1、主控MCU为STC的8位单片机,尽管运行在几乎最高频率下,仍然无法满足刷爆彩屏的需求,所以实际使用时,屏幕响应速度跟不上操作速度,大概有0.2s左右的延迟,好在这东西并不需要一直操作,自认为可以接受。
2、设定电流与实际电流非100%相同,即设置10.00A时校准实际电流为10.00A后,设置5.00A时实际电流可能会在5.10A,设置15.00A时实际电流可能会在14.90A,好在并不影响计量精度,以实际显示电流为准即可,自认为没有强迫症的朋友也能接受。
3、毕竟是非商业电子负载,部分功能不会十全十美,比如过压、过流、过功率保护等功能均为软件实现,若软件响应不够及时可能会酿成大祸,所以高要求的应用场合并不适用,部分参数也算快玩到极限了,要按行业标准来设计肯定不可能单管干150W甚至超到200W,总之属于玩具级别,玩玩就好。


是否略有心动?那么问题来了,DIY难度如何呢?
难点一主控MCU为STC8H1K28,你必须得有STC单片机的使用基础。
难点二、液晶屏为孤品(从老五那里收来的),其型号为TXDT200L-9225B-26V4A26,控制器为ILI9225G,2.0inch、176*220、36pin、8080 8Bit并行通信,引脚定义如下:

如果手头有同样控制器的屏,可以直接替换上去,可能需要修改一下引脚定义,当然,我也在某宝找到几款兼容的屏:
https://m.tb.cn/h.f36DKwf
https://m.tb.cn/h.fW7sS4k
https://m.tb.cn/h.fd9tW4M

目测可以略微修改一下焊盘位置直接替换(未作测试),也有更为保险的方法,直接来我这买原设计所使用的屏不就行了,没错,在海鲜市场有售,有需求还可以赠送P100C数控电子负载所使用的黑白屏。
难点三、PCB尺寸为16*9cm,原先可以在某配白嫖板子,本月起因规则限制一些朋友不好使了,而某立创只能嫖10*10cm以内,所以需要出点血才能玩了。大佬们是不是瞬间想到了把PCB切两半不就行了吗?真是绝佳的想法那就这么干吧!分析PCB源文件你们会发现控制电路部分和MOSFET功率耗散部分连接的几根线都是些模拟电路,随便拉多远都可以,虽然可能会带来一些误差,但可以通过内置的校准程序校准。
其他的请参考另一个帖子P100C数控电子负载内的说明,都是差不多的:https://www.mydigit.cn/thread-275236-1-1.html(打开后直接翻到尾部红色文字部分)
若以上标红的几点感觉有难度建议不要入坑,特别是要看完P100C帖子里标红的说明,生活如此美好,入了电子的坑小心万劫不复。

最后提供资料下载(内含PCB源文件+BOM表,固件在网站下载最新版本即可,网站长期有效,有重大BUG才会更新,小毛病不影响):
资料下载地址:http://s.cnwans.com/p150cManual
固件下载地址:http://s.cnwans.com/p150cSoft

固件注册地址(暂时免费注册了):http://s.cnwans.com/p150creg
当然也可以走论坛下载资料:,祝各位朋友国庆节玩的愉快,各位愿意打赏M币吗?

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 楼主| 发表于 2021-10-6 14:13:22 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
yanjian 发表于 2021-10-5 23:51
主要屏把我挡住了

屏确实是一大难点,但是想玩稍微高级一点的电子产品就必须啥都要会一点,仅仅只是会东拼西凑尚未登堂入室
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 楼主| 发表于 2021-10-7 00:14:48 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
ksj197706 发表于 2021-10-6 21:16
楼主确认一下是否这样?校准0点电压我感觉短接4线校出的数据更标准一点满载150w,使用amd原装散热器+avc12v ...

你说得对,短接校准应该会更精确,悬空时可能会有外部干扰
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 楼主| 发表于 2021-10-7 00:23:23 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
神蓝 发表于 2021-10-6 21:09
感谢分享,MCU和屏都木有。

正好老五那里上了一款1.44寸的彩屏,有兴趣可以就此开始学习点屏(可能就这两天还有货),如果没了可以蹲老王和老五家的上新,一些屏的资料可以参考网站 down.cnwans.com 下载学习,后续有时间我会分享基于这些乱七八糟的屏开发的小东西。
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 楼主| 发表于 2021-11-1 21:01:57 | 显示全部楼层
1ylh 发表于 2021-10-26 10:46
咋注册得到key呢?如果没有购买的话,想先整一个key,有空集齐了元件再下手! ...

网站上在线注册的,网址:http://s.cnwans.com/p150creg 长期有效不必担心倒闭。
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 楼主| 发表于 2021-11-1 21:02:31 | 显示全部楼层

网站上在线注册的,网址:http://s.cnwans.com/p150creg 长期有效不必担心倒闭。
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 楼主| 发表于 2021-11-10 20:48:21 | 显示全部楼层
dadao 发表于 2021-11-3 17:25
请问,“唯一ID编号”是芯片内部的编号还是随便输入的?

多试几个就知道编号怎么来的了:lol:

随便输入还用得着注册吗?作为秃级程序猿相信该算法一般人难以破解~~
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 楼主| 发表于 2021-11-11 20:46:36 | 显示全部楼层
建议将运算放大器TP09-SR更换为SGM8552,使用效果更好。
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 楼主| 发表于 2021-11-11 20:59:57 | 显示全部楼层
直接上图,更换TP09-SR为SGM8552后设置电流与实际电流几乎可以达到一致了。



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 楼主| 发表于 2021-11-22 21:46:36 | 显示全部楼层
许振先森 发表于 2021-11-17 19:51
大神  能不能请您空闲的时候出手把PCB分成2个部分,小白不会搞PCB,另外请问一下PCB的0603电阻电容能不能设 ...

抱歉,暂时没这功夫。。。看看坛友能不能抽空改一改。明年我会带来更优秀的电子负载,功率部分会做在10*10的PCB上方便打样,自主研发需要非常长的时间,静候佳音。
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 楼主| 发表于 2021-12-19 14:33:11 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
许振先森 发表于 2021-12-18 09:15
这是在作者的基础上,扩大了吗?我做的校准不太好,有误差,5A校准只有5A准确,其他电流都不准确,低压5A ...

一是更换运放,同型号运放也有好的也有孬的,二是检查电路设计,特别是自己改了布局的,三是散热风扇采用独立供电,不然启动风扇后会造成一定干扰
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 楼主| 发表于 2021-12-19 14:34:12 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
ha2ying 发表于 2021-12-17 20:46
今天试了一下发现温度高后电流会慢慢减少,设定4.5A最后稳定温度在4.29A左右,还有风扇速度超过5000转就识 ...

采样电阻做好散热,会被高温影响的,这种典型的是温漂引起的
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 楼主| 发表于 2021-12-19 14:36:19 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
ha2ying 发表于 2021-12-16 22:22
容量、电量数据断电后会自动归零,这点对于测量电池时突然断电会稍有不便,楼主能否更新一下,将其数据断电 ...

有空看看能不能挤出点内存做断电保存吧,估计是比较难的
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 楼主| 发表于 2021-12-19 14:36:52 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
alvanbai 发表于 2021-12-9 19:05
请问有套件代卖吗?感谢分享

只提供屏幕,别的自行采购。屏不多了。
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 楼主| 发表于 2021-12-19 14:37:29 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
zwl1875 发表于 2021-12-18 12:00
这类彩屏电子负载一直想买就是卖家都不配套外壳  。如果用936焊台做外壳,散热风道难搞 ...

裸露散热才好,装在机箱里可能只能做到100W了。
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 楼主| 发表于 2021-12-19 14:38:50 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
ha2ying 发表于 2021-12-17 20:46
今天试了一下发现温度高后电流会慢慢减少,设定4.5A最后稳定温度在4.29A左右,还有风扇速度超过5000转就识 ...

最大5000转是因为用的10K定时器测量的,最大只能测到5000。
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 楼主| 发表于 2021-12-19 17:20:42 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
许振先森 发表于 2021-12-19 16:33
我是安徽的在您的X鱼买3个屏,我后来又重新做了一个,还是有点误差,但是比第一个好多了,5A校准,忘小了 ...

先调准确电压电流零点,可以尝试再换运放试试,我能想到的误差只有运放
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 楼主| 发表于 2022-1-29 21:44:34 | 显示全部楼层
P150C Pro已经定型,有兴趣的朋友可以上小黄鱼搜索P150C电子负载找到。
P150C Pro采用12V降压至5V供电,解决了Boost升压造成的干扰,虽然不支持Type-C供电了,但我想精度的提升更为重要。
最重要的是软件上提供了更多的功能,采用更大容量的单片机,以空间换时间带来更加流畅的操作体验。
逐步完善软件的校准与个性化设置后,后续将会在该产品基础上独立出来控制板,用来控制常见的电位器调节的电子负载,相信受众面会更广,有兴趣的朋友可以捐赠给我一个电位器调节的电子负载方便我研发。
P400C将继续推迟开发,计划等STC32单片机量产后在其基础上开发,普通8位单片机已经无法承载更多功能了,而我只会玩STC,也没有计划去学习STM32之类的,毕竟是业余玩家,也算把DIY电子负载做到极致了。
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 楼主| 发表于 2022-2-9 12:14:34 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
thlcyy 发表于 2022-2-8 15:33
嘉立创上有个开源项目,不知道您有没有看到https://oshwhub.com/micespring/digital-dc-elecload ...

看了一下他的设计,优点有防反接和采用高性能stm32单片机,可以提供更流畅的操作界面,软件保护速度应该也更快,除了这几点,别的对比我的设计都显得很一般了。
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 楼主| 发表于 2022-3-2 20:18:58 | 显示全部楼层
a399288395 发表于 2022-3-2 00:47
兴趣不大, 这个屏没有用好,用OLED 或者12864 等等常规便宜易买的元件才是DIY的精髓, 你这个适合卖成品或 ...

12864的可以看我另一个帖子,然后这款目前还有几张屏出售,需要可以联系我,需要成品可以等我新开发的P150C Pro,至于套件肯定是不会出套件的,或者可以以成品的价格出套件。
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