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[工仪] 制作坛友的数控电子直流负载P100C

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发表于 2021-11-9 22:15:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致,我们都是技术控

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首先感谢坛友@刀刀杀猪 在原基础上我自己改的PCB,取消了原来的升压电路,采用12V1A电源供电,两路lod也就地取材用了我手头有的元件,这是原贴:https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=275236

说一几点给大家参考:
1,电压显示非常准,从1V到32V都很好,误差0.00*V内。
2.电流由于跳变有点大,只能精确到0.0*A,做为负载这个不差了。
3.设置的电流和显示的电流不一至,原作者说无解,我就更没能力解决了,但是显示的电流和实际电流是一致的,所以不影响使用,虽然强迫性看着不爽。具体表现是:在效准点以下,实际电流比设置偏小;效准点以上,实际电流比设置偏大,都是几何性偏差。
4.风扇有温控,这个比较好。
5.截止电压可设置,方便对电池放电。
散热我用的是AMD原装散热器和风扇,静音,而且效果很好,试了125W,长时间运行88度内。
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发表于 2021-11-9 22:49:56 | 显示全部楼层
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发表于 2021-11-10 20:44:12 | 显示全部楼层
可以参考校准流程校准一下,设置电流值与实际电流值误差更小,这里也贴一遍流程。
P100C毕竟是黑白屏,显示内容少,所以使用英文字母标示以下几个参数:
输出零点:Z+(输出零点表示设置电流为0A时实际电流也应为0A)
电压系数:Vx(电压系数用于校准实际显示电压)
电流系数:Ax(电流系数用于校准实际显示电流)
比例系数:ax(比例系数用于校准设置电流与实际显示电流之比)
电压零点:V-(电压零点用于校准实际显示电压零点)
电流零点:A-(电流零点用于校准实际显示电流零点)
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(V-)和电流零点(A-)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(因为ADC支持测负电压电流)。
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0A,然后启动运行,调整校准页面的输出零点(Z+)使实时电流为0~0.001A的临界点。
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(ax),使电子负载屏幕上显示的设定电流和可调电源显示的电流值一样为5A,然后调整电子负载的电流系数(Ax),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)。

再说一下设定电流值与实际电流值误差的原因与解决办法:
误差主要来自运放,也就是TP09,这实际是个通用运放,不是精密运放,那么我换成精密运放行不行呢?测试使用聚洵GS8592精密运算放大器,可以实现设置电流值与实际电流值一丝不差,然而你以为这问题就这么简单解决了?正当我认为OJBK时,发现设置电流为1A时实际电流变成0了,多次测试后得出结果:使用GS8592时,设置0.00A-1.30A这个区间是没有输出的。而设置1.30A~18.00A都是正常的,线性度非常高,个人分析原因:小电流下流过采样电阻的压降太小,比如1.3A时压降仅为0.0013V,GS8592运放无法放大0.00001V-0.0013V这个区间内的信号,为什么TP09这种通用运放却可行呢,实在匪夷所思。对比手册,GS8592几乎所有指标都是优于TP09的,除了一个参数被吊打了,那就是输入失调电流,低至0.001pA,这可是pA,等于0.000,000,000,000,001A,而绝大多数运放都罕见低于1pA的,但这个参数在这里好像并没有什么卵用,于是又更换多种运放,发现除了TP09拥有较好的线性度和优秀的性价比,别的运放实际效果都比TP09略逊一筹,所以最终还是无法得知原因,只是通过更换测试最终选用了他。那么我们可以怎样解决这个问题呢,最简单,换采样电阻,为什么选用0.001Ω的采样电阻,因为载流大且损耗小,体积小性价比高,HLW8110手册也推荐使用,一般电子负载都是采用大阻值的采样电阻提供非常大的压降信号直接进运放环路比较输出,而我利用了运放的另一路作为电压信号放大使用,其放大了201倍,再输出给运放另一路比较输出,通用运放能有什么精度可言,放大201倍还不知飘到哪里去了,没想到TP09竟然一点都不虚,又能放大又能比较输出。既然0.001Ω采样电阻上的压降太小,我们换成0.01Ω岂不是完美解决?接下来有请楼主测试~~
再者,换运放,HLW8110作为电能计量芯片,支持0.001A~40A这么宽的量程测量,几乎没有太大的误差,意味着一定有更好的检测电流的运放,目前看中了INA199,尚未测试,留给楼主测试了~~~
还有没有别的方法?硬件上让人头疼,是否可以靠软件优化,自动调节电流到设定值?这个方法确实非常好,但响应速度、保护、测量等功能就不可控了,计划明年出更大功率的版本,所以我会尽量去解决他的。
注意:电流放大与比较输出运放不必是同一个,你可以只用两个运放的各一路,以上测试也分开试过。

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 楼主| 发表于 2021-11-11 16:32:30 | 显示全部楼层
刀刀杀猪 发表于 2021-11-10 20:44
可以参考校准流程校准一下,设置电流值与实际电流值误差更小,这里也贴一遍流程。
P100C毕竟是黑白屏,显示 ...

我用的运放不是你推荐的TP09,是AD8552放,淘宝卖家说是国产的,但愿不是打磨的就好。
通过这几天的实验,电流尾两位跳变是电源的问题,像这种精度高,放大倍数大的电路,电源不可忽略。5V和3.3V两路供电各并了一个47UF的贴片钽电容,就这,电流基本稳稳的,最多偶尔+-0.001A变化。接下来有空再折腾运放,争取解决电流不同步的问题。大家有什么运放推荐也可以说说。反正我是入坑了,有时间有精力就各种实验。
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 楼主| 发表于 2021-11-11 16:57:16 | 显示全部楼层
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发表于 2021-11-11 20:43:36 | 显示全部楼层

运气不错,收拾东西找到以前做的一个东西,从上面拆了个运放SGM8552装上测了一下效果比TP09要好,建议试一下。
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发表于 2021-11-12 08:18:43 | 显示全部楼层
不知这个HLW8110是不是停产了,某宝上标价10元以下的问了几家都没货。
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发表于 2021-11-12 13:38:19 | 显示全部楼层
都是大神  这个工程大
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发表于 2021-11-12 17:45:36 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
楼主的hlw8110在哪里买的?这个ic价格好贵然后又没货。
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 楼主| 发表于 2021-11-13 07:56:57 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
刀刀杀猪 发表于 2021-11-11 20:43
运气不错,收拾东西找到以前做的一个东西,从上面拆了个运放SGM8552装上测了一下效果比TP09要好,建议试 ...

但还是不能同步吧,我本来是想买sgm8552的,后来太迷信ad还是选了ad8552
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 楼主| 发表于 2021-11-13 08:47:54 | 显示全部楼层
c106czs 发表于 2021-11-12 17:45
楼主的hlw8110在哪里买的?这个ic价格好贵然后又没货。

我是这家买的,基本上是最便宜的了 Screenshot_20211113_075509_com.taobao.taobao.jpg
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发表于 2021-11-15 09:07:19 | 显示全部楼层
精度相当不错:praise:
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发表于 2021-11-16 22:05:22 | 显示全部楼层
可以直接分享PCB打样不
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 楼主| 发表于 2021-11-17 21:52:53 | 显示全部楼层
物理读本 发表于 2021-11-16 22:05
可以直接分享PCB打样不

邮箱给我。不过屏你得从作者那买,我淘宝买的死活不显示
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发表于 2021-11-21 00:33:33 | 显示全部楼层
PCB也给我一个  119767334@QQ.com
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发表于 2021-11-21 00:35:16 | 显示全部楼层
刀刀杀猪 发表于 2021-11-10 20:44
可以参考校准流程校准一下,设置电流值与实际电流值误差更小,这里也贴一遍流程。
P100C毕竟是黑白屏,显示 ...

关于设定电流与实际电流不一致的问题,楼主提到了是因为取样电阻比较小,运放的精度造成的,当然解决的方法一个是换运放,另一个可能就是增大取样电阻了,不过电流大了后,取样电阻又嫌大了。
解决的方案有两个,一个是硬件上解决,前面说的换运放不算,那个对器件要求太高。就是将取样和MOS管用两路,一路是小电流的,另一路是大电流的,MOS管也是两个,取样电阻也是两个,程序控制不同的电流段开通不同的MOS管。这个是硬件解决的问题。
软件解决的方法就是在固件中对这个设定误差进行修正,可以用列表的方式进行修正。简单说就是现在设定2A,实际是2。2A,设定到1。85A,实际才2。00A,那个设定2A时,程序就修正为设定1。85A,这样显示是2A,实际也是2A,完美解决,只不过这个修正表要根据不同的器件实际测量,工作量有点大了
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发表于 2021-11-22 21:50:29 | 显示全部楼层
sunstar126 发表于 2021-11-21 00:35
关于设定电流与实际电流不一致的问题,楼主提到了是因为取样电阻比较小,运放的精度造成的,当然解决的方 ...

确实可以通过软件PID动态调节,但用在这里不合适。ADC采样率大概才3次/s,无法实时反馈计算与控制,建议还是换个运放来的实在,几乎能达到99%的跟随效果了,效果图已经放在我的帖子评论里了。
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 楼主| 发表于 2021-11-27 21:16:20 | 显示全部楼层

已发,做了几处修改。
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发表于 2021-11-29 10:03:39 | 显示全部楼层
这个挺实用的,测试电池容量也能用
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发表于 2021-12-8 11:51:34 | 显示全部楼层
cbng 发表于 2021-11-27 21:16
已发,做了几处修改。

顶下楼主,准备也仿制一个。。
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