Różnice

Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.

--- projekty:zasilacz_do_plytek_prototypowych [2018/05/28 13:43]
yazjack [Zasilacz do płytek prototypowych]
+++ — (aktualna)
@@ Linia 1: / Linia 1: @@
-===== Zasilacz do płytek prototypowych =====
-^Zamieszany|[[user>yazjack]]  |
-^Rozpoczęto|2017-07-08  |
-^Status|{{tag>zakończony}}  |
-^Tagi|{{tag>projekt}}  |
-Zasilacz do 2 płytek prototypowych z czterema liniami regulowanego napięcia, zabezpieczeniem przeciwzwarciowym i wyświetlaczem pokazującym napięcie, prąd i moc dla każdej z szyn.
-==== Założenia ====
-Celem projektu było stworzenie zasilacza do płytek prototypowych, który posiadałby zabezpieczenie przeciwzwarciowe i byłby w stanie wyświetlać podstawowe informacje takie jak napięcie na szynach, napięcie na układach, natężenie prądu i pobór mocy. Takie zastawienie stanowi bardzo duże ułatwienie przy nauce elektroniki, pozwalając na obserwację w czasie rzeczywistym, jak zachowuje się układ. Jest też całkiem przydatnym narzędziem dla bardziej zaawansowanego użytkownika, pozwalającym na szybkie eliminowanie błędów i chroniącym przed błędami wynikającymi z generalnego gapiostwa.
-Przewidziałem 4 linie zasilania, na najpopularniejsze napięcia 3.3V, 5V, 9V, 12V. Na późniejszym etapie zdecydowałem się na indywidualną regulację każdej z nich.
-==== Iteracje ====
-=== Iteracja I ===
-W pierwszym rzucie była zabawa na płytce prototypowej. Uparłem się na bezpieczniki PPTC i spędziłem sporo czasu nad sygnalizowaniem stanu bezpiecznika diodami. Udało zrobić takie cudo na bazie PFET i diody Zenera. Świeciło ładnie i działało nieźle na wysokim prądzie zwarciowym (bezpiecznik od razu wywalał na zasilaczu 6A), ale okazało się, że w praktyce PPTC spokojnie się nagrzewa i nie od razu odcina prąd a stopniowo go ogranicza. Cóż, nieśmiertelne RTFM.
-{{https://trello-attachments.s3.amazonaws.com/5a156db2be9d8433cfe1eaaa/5a1e9a337659b28037f7455f/d0e8e883d782dabdef6eaec7a7740913/IMG_20170717_123945.jpg?400}}
-A tutaj można sobie popatrzeć jak to działa: http://everycircuit.com/circuit/5346630058639360
-Idąc dalej, użyłem lutowanej płytki prototypowej i w większości gotowych układów, żeby zmajstrować takiego oto potworka:
-{{https://trello-attachments.s3.amazonaws.com/5a156db2be9d8433cfe1eaaa/5a1e9a337659b28037f7455f/45e46a970c81781c914445bbf470d9d9/img_20170729_195520_1024.jpg?400}}
-Niby działało, ale z był problem z zabezpieczeniem przecizwarciowym, a to ważna rzecz.
-=== Iteracja II ===
-Na poważnie trzeba było się wziąć za porządną implementację pomysłu. Zaprojektowałem układ od nowa, z zabezpieczeniem z prawdziwego zdarzenia, odpuszczając sobie gotowe bucki na rzecz własnych i trawiąc dedykowaną płytkę. Na rysunku wygląda to tak:
-{{https://trello-attachments.s3.amazonaws.com/5a156db2be9d8433cfe1eaaa/5a1e9a337659b28037f7455f/2f306ca534834de16360dca144f2d5ae/BSup-v2-PCB-prototype.jpg?800}}
-Finalny efekt natomiast można zobaczyć w gablotce. Nawet działało, do czasu kiedy nie podkusiło mnie na zrobienie obudowy i nie zwarłem brzegu układu z obudową zasilacza. Zrobiło *bum* i zdechło. Nie miałem już serca do wymiany wszystkich spalonych podzespołów, to co miałem pod ręką wymieniłem, ale uszkodził się jeden z regulatorów napięcia i stwierdziłem, że nie wydam 20PLN na coś, co nie do końca mi odpowiada. A nie odpowiadała mi wielkość całego pudełka, za mały wyświetlacz (na którym na dodatek trudno było pomieścić wszystkie info) i nieintuicyjna obsługa, brak możliwości łatwej regulacji zabezpieczenia i napięcia szyn. I tak oto przechodzimy do kolejnego podejścia (WIP). W przypływie szalonego "geniuszu" połączyłem też napięcie do logiki za bezpiecznikiem. Także ten, hard reset jak malowany.
-=== Iteracja III ===
-Tym razem walka odbywa się o możliwie najciaśniejsze spakowanie całości, siłą rzeczy w technologii SMD. Projekt w zasadzie pozostaje ten sam, z drobnymi różnicami wynikającymi ze zmian podzespołów. Zrezygnowałem też całkowicie z użycia gotowych płytek na rzecz własnego rozmieszczenia układów. Poza sterowaniem, bo tak wygodniej i nikt nie ma tyle czasu żeby sprawić żeby to zadziałało. Konieczny będzie także dobór większego wyświetlacza, najprędzej skończę z LCD z racji kosztów, chociaż większy OLED byłby fajniejszy. Chwilowo projekt jest z lekka zawieszony z uwagi na brak środków i czasu na jego dokończenie. Aczkolwiek mam już większość elementów pasywnych i układów od majfrendów. Pozostało dokończyć projekt płytki, dokupić brakujące elementy i będzie śmigać.
-{{https://trello-attachments.s3.amazonaws.com/5a156db2be9d8433cfe1eaaa/5a1e9a337659b28037f7455f/a52b0d9245f2c9b39da945d5f1dbbb41/BSupSMD.jpg?800}}
-===== Wykonanie =====
-==== Hardware ====
-=== Iteracja I ===
-Wykonanie na płytce prototypowej i uniwersalnej w THT
-=== Iteracja II ===
-Wykonanie na płytce trawionej w THT
-=== Iteracja III ===
-Wykonanie na płytce drukowanej SMD
-==== Kod ====
-=== Oprogramowanie układu z podejścia I i II ===
-<code cpp>
-#include <Wire.h>
-#include <Adafruit_INA219.h>
-#include "SSD1306Ascii.h"
-#include "SSD1306AsciiAvrI2c.h"
-#define I2C_ADDRESS 0x3C
-SSD1306AsciiAvrI2c oled;
-Adafruit_INA219 ina219_A(0x40);
-Adafruit_INA219 ina219_B(0x41);
-Adafruit_INA219 ina219_C(0x44);
-Adafruit_INA219 ina219_D(0x45);
-void setup(void)
-{
-  uint32_t currentFrequency;
-  Serial.begin(9600);
-  // Initialize the INA219.
-  // By default the initialization will use the largest range (32V, 2A).  However
-  // you can call a setCalibration function to change this range (see comments).
-  ina219_A.begin();
-  ina219_B.begin();
-  ina219_C.begin();
-  ina219_D.begin();
-  oled.begin(&Adafruit128x64, I2C_ADDRESS);
-  oled.setFont(System5x7);
-  // To use a slightly lower 32V, 1A range (higher precision on amps):
-  //ina219.setCalibration_32V_1A();
-  // Or to use a lower 16V, 400mA range (higher precision on volts and amps):
-  ina219_A.setCalibration_16V_400mA();
-  ina219_B.setCalibration_16V_400mA();
-  ina219_C.setCalibration_16V_400mA();
-  ina219_D.setCalibration_16V_400mA();
-}
-void loop(void)
-{
-  float shuntvoltage_A = 0;
-  float shuntvoltage_B = 0;
-  float shuntvoltage_C = 0;
-  float shuntvoltage_D = 0;
-  float busvoltage_A = 0;
-  float busvoltage_B = 0;
-  float busvoltage_C = 0;
-  float busvoltage_D = 0;
-  float current_A = 0;
-  float current_B = 0;
-  float current_C = 0;
-  float current_D = 0;
-  float loadvoltage_A = 0;
-  float loadvoltage_B = 0;
-  float loadvoltage_C = 0;
-  float loadvoltage_D = 0;
-  float power_A = 0;
-  float power_B = 0;
-  float power_C = 0;
-  float power_D = 0;
-  float offset = 0;
-  float current_off_A = 0;
-  shuntvoltage_A = ina219_A.getShuntVoltage_mV();
-  shuntvoltage_B = ina219_B.getShuntVoltage_mV();
-  shuntvoltage_C = ina219_C.getShuntVoltage_mV();
-  shuntvoltage_D = ina219_D.getShuntVoltage_mV();
-  busvoltage_A = ina219_A.getBusVoltage_V();
-  busvoltage_B = ina219_B.getBusVoltage_V();
-  busvoltage_C = ina219_C.getBusVoltage_V();
-  busvoltage_D = ina219_D.getBusVoltage_V();
-  current_A = ina219_A.getCurrent_mA();
-  current_B = ina219_B.getCurrent_mA();
-  current_C = ina219_C.getCurrent_mA();
-  current_D = ina219_D.getCurrent_mA();
-  loadvoltage_A = busvoltage_A + (shuntvoltage_A / 1000);
-  loadvoltage_B = busvoltage_B + (shuntvoltage_B / 1000);
-  loadvoltage_C = busvoltage_C + (shuntvoltage_C / 1000);
-  loadvoltage_D = busvoltage_D + (shuntvoltage_D / 1000);
-  power_A = loadvoltage_A * current_off_A / 1000;
-  power_B = loadvoltage_B * current_B / 1000;
-  power_C = loadvoltage_C * current_C / 1000;
-  power_D = loadvoltage_D * current_D / 1000;
-  current_off_A = current_A+0.7;
-  if(current_off_A<=0){
-    current_off_A=0;
-    power_A = 0;
-  }
-  if(current_B<=0){
-    current_B = 0;
-    power_B = 0;
-  }
-  if(current_C<=0){
-    current_C = 0;
-    power_C = 0;
-  }
-  if(current_D<=0){
-    current_D = 0;
-    power_D = 0;
-  }
-  float busvoltage_A_r = 0;
-  busvoltage_A_r = ((int)(busvoltage_A*100))/100.0;
-  oled.setCursor(16,1);
-  oled.print("BUS1");
-  oled.setCursor(46,1);
-  oled.print("BUS2");
-  oled.setCursor(76,1);
-  oled.print("BUS3");
-  oled.setCursor(106,1);
-  oled.print("BUS4");
-  oled.setCursor(0,2);
-  oled.print("Vb");
-  oled.setCursor(16,2);
-  oled.print(busvoltage_A, 1);
-  oled.setCursor(46,2);
-  oled.print(busvoltage_B, 1);
-  oled.setCursor(76,2);
-  oled.print(busvoltage_C, 1);
-  oled.setCursor(106,2);
-  oled.print(busvoltage_D, 1);
-  oled.setCursor(0,3);
-  oled.print("Vl");
-  oled.setCursor(16,3);
-  oled.print(loadvoltage_A, 2);
-  oled.setCursor(46,3);
-  oled.print(loadvoltage_B, 2);
-  oled.setCursor(76,3);
-  oled.print(loadvoltage_C, 2);
-  oled.setCursor(106,3);
-  oled.print(loadvoltage_D, 2);
-  oled.setCursor(0,4);
-  oled.print("mA");
-  oled.setCursor(16,4);
-  oled.print(current_A, 0);
-  oled.setCursor(46,4);
-  oled.print(current_B, 0);
-  oled.setCursor(76,4);
-  oled.print(current_C, 0);
-  oled .setCursor(106,4);
-  oled.print(current_D, 0);
-  oled.setCursor(0,5 );
-  oled.print("W");
-  oled.setCursor(16,5);
-  oled.print(power_A, 2);
-  oled.setCursor(46,5);
-  oled.print(power_B, 2);
-  oled.setCursor(76,5);
-  oled.print(power_C, 2);
-  oled.setCursor(106,5);
-  oled.print(power_D, 2);
-  delay(100);
-}
-</code>
-==== Kosztorys ====
-==== Worklog ====
-  * 08.07.2017 - rozpoczęcie prac nad pierwszym prototypem
-  * 15.07.2017 - pierwszy prototyp
-  * 31.07.2017 - drugi prototyp
-  * 01.08.2017 - rozpoczęcie prac nad projektem trzeciego prototypu
-===== Możliwości rozwoju projektu =====
-  * implementacja na SMD i dalsze dopracowanie elektroniki (uwzględniona w trzecim projekcie)
-  * porządne UI z prawdziwego zdarzenia, tak żeby na każdym poziomie ogarnięcia można było użytkować urządzenie bez szkolenia
-  * obudowa spełniająca założenie powyżej
-  * dobre rozwiązanie regulacji napięcia szyn
-  * wymyślenie funkcjonalnego złącza pomiędzy zasilaczem i płytką, tak żeby było fizycznie i elektrycznie stabilne i nie zajmowało dużo miejsca na płytkach