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[综合] 角落吃灰模块重生记之二:LM324电子负载的数字化改造

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发表于 2024-5-4 20:21:44 | 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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前段时间跟风论坛,DIY了最简单实用的LM324四管电子负载。很实用,精度也可以,从1ma-10A放电毫无压力,功率150瓦以上。
用了一段时间,为我制作各类电子玩具立下了汗马功劳。但人类是贪得无厌的,慢慢地就发现,虽然好用,但不方便。每次使用都得拿出2个万用表,一个监测电压,一个监测电流,无法自动在截止电压关闭、无法统计放电时间,各种不便。由于功能实在简单,满足不了日常应用,因此就一直在角落吃灰了。

QQ截图20240504155343.png 1ma.jpg
8a.jpg 40v2a.jpg

正好一直在学习单片机,以前论坛上按桃源客的方案,做了STC8h的电压电流表,打了板子,隔壁论坛囤了一些12864的LCD,就着手模拟电子负载的数字化改造。其实,原理非常简单,就是将原来电子负载用tl431构建的电压基准,用单片机的DAC(为简化,直接用PWM滤波后的电压)来替换,同时监测电压和电流。

四NMOS管LM324电子负载.png stc8DAC.jpg

接线图.jpg 改装完成图.jpg

又翻出一个外壳,是以前论坛上有位朋友出的,应该是车机的外壳+自制的透明亚克力前面板,透明的前面板也省了我挖显示屏的孔了。

底座.jpg 散热器装入正好.jpg 最终.jpg

硬件连接安装后的最终的效果。上盖是串口插座,用于烧录程序,上位机连接用。
编写程序,输入灵魂。
显示屏左半边是电压、电流、容量显示;右半边是控制显示,包括负载开停、菜单index、编辑状态(N和E)、PWM输出占空比、步进倍率、设定电流、停止电压、时间等。
软件流程也很简单:设定放电电流、设定停止电压,根据设定电流调整PWM占空比输出基准电压给Lm324,持续监测电压,当电压<停止电压,关闭PWM输出。
Gitee上找了个开源的C#上位机软件
SupplyVoltageCurrent-master  (作者:fdc-pc,特此感谢无私分享)按自己需求和外观审美,修改了一下。
串口速率9600
工作整体.jpg dc_power.jpg

瞬间感觉高大上了好多,终于也有个数控的电子负载了。
目前缺点:
1.电压、电流均采用单片机自带12位ADC,特别是小电流测量有误差。但日常使用感觉够用。
2.使用3个微动开关作按键,实际使用不如编码器方便。
3.因只利用平时碎片时间,单片机程序写得比较随意,上位机软件比较粗糙,还需要完善。
4.因自己平时基本上电流5A以下,电压一般都是12V以下的,没装风扇。虽然日常足够使用,但还是有隐患。


下一步计划:
1.完善按键。换编码器要改变硬件、面板开孔不是很方便,因是透明面板,计划使用红外控制,随便找个机顶盒或电视机的遥控器,作为输入设备。改装方便,只需要1个VS1838接收头,利用单片机的1个IO口,就可以了,非常方便。
2.完善界面、上位机软件。
3.增加风扇、温度检测、热保护。

此次改装一下子利用了3个在吃灰的配件:lm324电子负载、stc8h的电压电流表、外壳,成就不小。

虽然还有很多需要改进的地方,不过感觉此改装还是可以给一些朋友带来一点启发,提供一点思路。
单片机和上位机的通信、协议的相关内容,或许也能让一些朋友得以一点了解,可以作为学习单片机的内容。

所以还是整理了一下分享。

按照惯例,附上单片机的程序源码 上位机的C#源码
STC8H数控电子负载keil源码.rar (148.56 KB, 下载次数: 11, 售价: 1 家元)
上位机C#源码SupplyVoltageCurrent-master.zip (6.6 MB, 下载次数: 21, 售价: 1 家元)



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发表于 2024-5-4 20:48:46 | 显示全部楼层
锂电池维修测试的好帮手

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发表于 2024-5-4 22:16:37 | 显示全部楼层
我也跟风了

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发表于 2024-5-4 22:38:12 | 显示全部楼层
一切能够进入数字时代,性能会提升不少。

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发表于 2024-5-5 08:26:50 | 显示全部楼层
智能化改造,学习一下mcu 还是有必要。

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发表于 2024-5-5 09:17:37 | 显示全部楼层
祝贺楼主新帖登上论坛首页
请问上位机软件我看到,可以完成电压电流预设
这是不是意味着,用上位机软件,就不用去按微动开关去+-设置了?
我认为上位机软件的应用是楼主帖子的特色,这一点出乎意料。点赞

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发表于 2024-5-5 09:37:56 | 显示全部楼层
谢谢分享,学习一下

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 楼主| 发表于 2024-5-5 09:41:58 | 显示全部楼层
纯今 发表于 2024-5-5 09:17
祝贺楼主新帖登上论坛首页
请问上位机软件我看到,可以完成电压电流预设
这是不是意味着,用上位机软件,就 ...

是的。这基本上是上位机软件的基本功能,就是能双向通信和控制。
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发表于 2024-5-5 10:09:04 | 显示全部楼层
楼主高手,谢谢分享。

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发表于 2024-5-5 11:43:15 | 显示全部楼层
谢谢分享~!这是个好东西啊

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发表于 2024-5-5 13:13:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 纯今 于 2024-5-5 13:26 编辑


                               
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你好:楼主。但凡仔细看楼主作品,从中总能发现点有趣的地方

散热器的出处是什么?


MOS管源极与水泥电阻的悬空地,我看你没有与数字地区分。你是共地了吗?

我发现有其他楼主很重视区别浮地与数字地

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 楼主| 发表于 2024-5-5 14:43:35 | 显示全部楼层
纯今 发表于 2024-5-5 13:13
你好:楼主。但凡仔细看楼主作品,从中总能发现点有趣的地方

散热器的出处是什么?

QQ截图20240505143527.jpg


散热器已经不知道来源了,都是不知道啥时间存下来的。
模拟地与数字地,或者大电流地和小电流地,不管怎么分开,最终还是会在某一点共地的。能区分尽量是要区分的,最后再连接。这张图片的PCB图如上,我是大电流的地(4个MOS管)一路,小电流的地(tl431、lm324、mos管基极)一路,最终2路地汇集在电容C6处。
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发表于 2024-5-5 16:28:24 | 显示全部楼层
有技术就是好

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发表于 2024-5-5 16:51:59 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
楼主改造不错,值得学习

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发表于 2024-5-5 17:13:09 | 显示全部楼层
不错不错
很好的东西哈

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发表于 2024-5-5 17:28:15 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 13863122785 于 2024-5-5 17:36 编辑
wangbeng 发表于 2024-5-5 14:43
散热器已经不知道来源了,都是不知道啥时间存下来的。
模拟地与数字地,或者大电流地和小电流地,不管 ...


这个电子负载地的问题一般是表头电流取样电阻电流通道与表头供电GND窜流引起的,

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发表于 2024-5-5 18:10:18 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
本帖最后由 纯今 于 2024-5-5 18:13 编辑

楼主开篇上来描述1毫安到10安培稳定运行,我计算了一下,一个5瓦0.22欧姆的水泥电阻大约可以承受最大4.768安培的电流,楼主采用0.25OHM,最大电流还达不到4.768安培。我认为瞬间10安培可能,不要说长时间,60秒以上水泥电阻就灰尘烧冒烟了,再久水泥电阻,存在烧断可能。选择较小阻值,固然可以增大电流,但灵敏度降低,所以,水泥电阻很值得商榷。不妥协方案是选择10瓦水泥电阻,甚至更大功率
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 楼主| 发表于 2024-5-5 18:19:02 | 显示全部楼层
纯今 发表于 2024-5-5 18:10
楼主开篇上来描述1毫安到10安培稳定运行,我计算了一下,一个5瓦0.22欧姆的水泥电阻大约可以承受最大4.768 ...

是4管并联的
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发表于 2024-5-5 18:19:17 | 显示全部楼层
做的不错,要是有成品的模块就好了,更方便

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发表于 2024-5-5 18:32:46 | 显示全部楼层
真是厉害,佩服!

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