【参赛】（高精度）多路电子负载

donglele2005

我是一个电子爱好者，从音响音箱收音机磁带机，到模拟电视塔关闭，心中的失落，也就意味着曾经为了侧翻电视板练就的左右手电烙铁再也用不上了，也就意味着一个电子时代的结束，一个新的时代开始了。
因为可调电源发现数字的世界，十年前自学单片机，做了可调电源，于是乎就有了做个电子负载的想法。
最初的时候只是想自己做一个比买的便宜而且有成就感。
最早动手的就是lm358加个取样电阻电位器等等，就OK了。
后来发现网上有了基于数字控制的，慢慢的学习，自己也做出来了，可是精度稳定度不搞。
后来通过温度，多点电流校准，精度提高了，发现一片12864显示跟不上时代了，
后来采用32240，发现51已经不能胜任了，连一个缓存都处理不了。
学习了avr，配合外挂eeprom，在32240实现了多级图形菜单显示调节。
当做完了，一个陌生的朋友送我了一个串口屏，于是觉得应该再进一步。。。。
学习了HMI指令，突然发现使用DAC+REF可以实现极其精准的基准电压，于是。。。
再次开始使用DAC7512做的差不多的时候，发现了有低价的16位dac，买了两测试一下出乎意料
回头再看，串口屏已经升级到了电容触摸屏，已经到了接近视网膜屏的分辨率。。。
到这个时候网上的DIY版本的电子负载已经到了白菜价，但却都是一片PCB,商业化的产物。。
两年前于是有了自己的目标，做一个属于自己的一件作品，而不是一块电路板。
故事讲完了，开始正题。

制作目标：主要面向电池以及充电器，非专业设备。
主要参数：
高分辨率全触摸人机界面，数字化键盘输入参数以及控制。
4路可单独设置操作，单路120V,12a，120W电子负载（四路并联测试到460W）。
可以独立操作，也可以并联使用。
全量程1ma、1mv分辨率。
误差多少：说不上来，自己看图
四线输出端，任意防反接，高可靠电流断开回路。
基于软件模式的恒压恒阻恒功率容量测试等模式。
人性化校准界面。
单电源12V供电。
功率控制风扇
曲线记忆与回读，可以实时曲线和放电曲线。
内置电池供电。
代码采用异步执行，也是我第一次尝试这样做；串口通讯模式。全电容触摸屏操作，流畅度媲美手机。

欢迎非商业化仿制盗版改版等等~~ 文末有整套固件物料表，可以白送固件，不开源源代码，代码大约7k行。


第一句：欢迎非商业化仿制盗版改版等等~~ 文末有整套固件物料表，不开源源代码。
制作目标：主要面向电池以及充电器，非专业设备。
主要参数：
高分辨率全触摸人机界面，数字化键盘输入参数以及控制。
4路可单独设置操作，单路120V,12a，120W电子负载。
可以独立操作，也可以并联使用。
全量程1ma、1mv分辨率。
误差多少：说不上来，自己看图
四线输出端，任意防反接，高可靠电流断开回路。
基于软件模式的恒压恒阻恒功率容量测试等模式。
人性化校准界面。
单电源12V供电。
功率控制风扇
曲线记忆与回读，可以实时曲线和放电曲线。
内置电池供电。
缺点
负载电压起点大约在0.6v左右，受限于反接保护二极管，单动力锂电池可以胜任，镍氢大电流够呛。
最大电流下，对电流负极线长度限值，线径不能低于1.5平方，否则超出硬件补偿范围，也是全单电源缺陷，主要考虑电池供电的方便。
实际12awg。60-80cm，单通道最大电流没有影响。
受限于采样精准度与速度以及单片机运算响应，不适用于快速变化的直流电压下负载，如题所示，电池以及充电器周边负载。

先来参赛整体照片

第一部分硬件；
电路原理图。整套图纸界面很大，对于我来讲铅笔图纸更快捷，断断续续好长时间经历了好几版，原始手绘图纸已经找不到了。应参赛要求重绘了关键部分模拟电流回路原理图。数字电路部分很简单，IO端口没有复用。

主要配件：
整体成本在1000元左右，欢迎非商业化盗版。
主要元器件（包邮品真假未知）
主控 ATMEGA128A_AU
基准 REF191 * 2（三无产品）
数模 ad5541  * 4（三无产品）
模数 MCP3421 * 9
模数 AD7793 * 1
功率管 IRFP250 * 8
运放AD8629+lm258 * 4
取样 拆解四线0.047 *4

整机图片
因为内置了电池，可以离开电源操作

采用了320*160*80的铝合金机箱，涉及拍照，就暂时使用了塑料螺丝固定，两排接线柱是电流段子，航空插头是电压端子，航空插头预留有被测电池温度显示（考虑实用以及负载绝缘等等，实际无此硬件）

内置电池最初设计是18650电池，完工后发现高度不够，现在采用4.35v2900mah锂电池三串两并供电，空载亮屏待机时间在8个小时左右，因没有4.35v三串保护板只能使用4.2的三串保护板。

这是串口屏的背面，那个晓得模块是dcdc降压模块，主板供给是12V供电，屏幕是5V，既然有成品的dcdc就不用在学习设计了，制作不一定全部都要从头开始，那样自己不一定可以做的好

既然是电子负载 那么电流是第一位的
先来硬件测试环境，手机锂电池串联与万用表电流档，表就不介绍了

既然是号称（高精度）那就从1ma开始吧

2ma

3ma

4ma

5ma


我的万用表精准度我不知道 但我知道通过校准我可以电流输出值接近于万用表读数
电流再大一点看一看
10ma看一看

那么50ma怎么样

100ma呢？

如果让你500ma基础累加1ma是个什么结果呢?
500ma开始

501

502

503

504

505

506

再大一点呢？
1000ma

刚过了双十一那就来个1111ma吧

大家是不是想要更大的？
再打就要换电源了 上可调电源
4A

5A


再大就不测试了  在测试就露馅了，这个万用表超过5a之后值就一直上升，取样电阻温升电阻增大造成显示值逐渐增大，再好的万用表我也没有，不用质疑负载的温飘，在10a环境下，冷态电流，与散热器温升40°电流差值不会超1个字，关键电阻采用了25ppm地温飘电阻 就是有点贵。采用了四线取样那个电阻温飘也很小很小。
电流测完看看电压怎样？
二楼继续吧，我要占三层，希望大家不要回贴。谢谢

zkkk2015

楼主真专业啊，一个人顶一个工厂啊

donglele2005

下来电压测试，环境就是一个可调电源 dcdc的，参照值还是那个万用表。
随机电压测试
1.526V

11.427v

23.370V

45.154V

上述电流测试是单通道，四个通道是一样的
下面来四个通道一起的，不过电流就没有参照值了
环境日立40900三串两并设置40A放电，因满电此值超机器最大功率，机器将会降低电流以最大功率运行，从操作方式来避免超功率炸鸡



上面是容量测试界面再来点其他界面看看
这个是动态测试，电流值可以按照设置电流间隔时间循环次数来模式实际负载下的工作状态这个图片是对应的电压电流实时曲线界面图片

这个是动态测试的操作界面，每一个可操作值都是触摸后弹出数字输入对话框，输入值即可
如果输入异常的值将会被限值，有了触摸，可以把商品电子负载极其复杂的功能设置像玩手机一样简单，但是缺点就是不要手贱点复位啊，那样一切重新来过，因为屏幕设计原因，界面跳转与触摸值关系，有些无法完美。

下面上一张数字输入界面吧，这个非常方便设置你要的值
我不会PS，所有的操作界面都是最普通的画图软件画的，如果有人愿意盗版一个我非常乐意，操作固件和单片机执行固件是两个不同的，操作界面是可以开源的，你可以替换所有的界面图片等等，但是不能能改动寄存器add，否则就无法识别运行

在容量测试模式下，放电完毕可以显示放电曲线，当前硬件最高可以记录36小时放电数据，最高可以达到72小时，前段时间尝试数据压缩存储和解压缩，没有成功，但是理论是可以的，有时间静下心来继续做这一点，那样就可以记录很久很久很久的数据，下面是放电曲线，不需要电脑也可以显示

除了历史曲线可以显示实时曲线，可以显示过去的512秒电压电流曲线
暂时没有找到图片后面再补上吧

hujingdi

谢谢你给DIY大赛带来的好作品！按照大赛公告；作品的源程序或相关软件的，请同时上传。

陪你听风

用心之作，做工规整

chhds

漂亮，显示操作介面设计得很好，一定是用功很多

348643887

漂亮的机器

zoexh

不错字数字数

liu98986623

真不错，太漂亮了

海羽

赞，赞，赞

jlfzx

ecoren

讲究的很 赞

周晴娣

有个问题想请教一下：
运放用5V电压驱动，输出到mos-G的电压最大是5V，查IRFP250手册，5V驱动时只有1A的电流（实际测试也是差不多的参数）请问，如果实现的更大电流？
望解答，谢谢

donglele2005

周晴娣 发表于 2020-12-4 20:37
有个问题想请教一下：
运放用5V电压驱动，输出到mos-G的电压最大是5V，查IRFP250手册，5V驱动时只有1A的电 ...

是我画图不严谨，那个运放电压我标记错误】
ad8629是5V单电源
358（实际使用lm258）单12V供电
AD8629精密运放 用于基准比较和误差放大  产生的误差电压经   LM258（这个是12V供电）运放固定倍数（4倍左右）放大后驱动IRFP250，

周晴娣

donglele2005 发表于 2020-12-4 20:52
是我画图不严谨，那个运放电压我标记错误】
ad8629是5V单电源
358（实际使用lm258）单12V供电

谢谢您的回复。
之前有朋友拿过一个类似的电路让我帮忙调试，就是5V运放驱动mos电流上不去，本人是直接在后面加了一路12V供电的358，驱动电压做两倍放大才解决。
今天看到您的电路也是5V，就有想起来这事来了

孤独的雨

真不错，太漂亮了. 赞。