Kontrollpanelen för workshop (2 / 8 steg)

Steg 2: Nuvarande måttenhet

Detta är den modul, som ger mig feedback om de strömmar, som passerar genom belastningen. Den metod jag använde att göra dessa mätningar är det enklaste: lägga till en shunt motstånd i serie och mäta spänningen över den. Det finns gott om kretsar om strömmätning på internet, jag plockade detta, eftersom jag trodde, att lägga till några fancy sensor skulle bara lägga till komplexiteten i detta projekt. Men nu när den är klar, och jag ser vad den mäter, måste jag säga, jag skulle kunna vara mer nöjd med den. Byta till bättre komponenter (rail till järnväg op-amp, till exempel) skulle förmodligen öka precision. Jag gjorde några bilder med en testet mätning, skillnaden är ganska betydande, 38 mA.

Kärnan i mätningen är enhet det LM324 quad operationsförstärkare. Op-förstärkare i det (tänker) skala spänning läsa på shunten motstånd till den spänning som kan läsas av ADC av min processor. Detta innebär en ljudförstärkande modul måste läggas.

Först måste vi känna till några detaljer om våra strömförsörjning, som maximal effekt vid en given utgång. Lyckligtvis, den PSU-s jag äger, hade detta tryckt på höljet: 12V @ 2,5 ett och 5V @ 15A. Som satte det, ansågs största strömmarna vara 2.5A, 15A, respektive. Jag hade några 20W, 0.1R motstånd hängande runt, jag beslutade att använda de.

Låt oss se beräkningarna för den nuvarande fjärranalys 5V-delen:
Uout = 5V; IMAX = 15A; RS = 0.1R;

Den maximala ström, som någonsin skulle kunna gå genom det motståndet, är 2.5A. Enligt Ohms lag blir den maximala spänningen på det 15 * 0,1 = 1.5V. Nu måste vi att skala som till 5V att få den bästa upplösningen, så vi kommer att förstärka det av 5 / 1,5 = 3,33.
Tittar vi upp vinst formeln av op-amp (shunt spänningen är på icke-invertering input av op-amp), som är:
VO = Vs * (1 + (Rf / Ri))

Så, om vi letar efter en amplify av 3.33, vår feedback resistor / input resistor förhållandet måste vara 2,33. Med andra ord, Rf bör vara Ri * 2,33. Jag använde en 22K och en 10K resistor för detta jobb. Baserat på dessa beräkningar, blir den högsta någonsin mätt på ADC ingång 1,5 * 3.2 = 4.8V. Vi har alltså, på 4.8V på ADC, 15A flödar.
Låt oss beräkna upplösningen på våra ADC modul:
5 / 1024 = 0.004882;
Det ger oss 983 steg mellan 0 och 4.8V.
15a / 983 = 15.25 mA, detta är den minsta nuvarande vi kan mäta med våra setup. De aktuella mätningarna kommer att flera av detta.

Nu låt oss göra detsamma för 12V utgång:
Uout = 12V; IMAX = 2.5A; RS = 0.1R;

Den maximala ström som passerar genom Rs är 2.5A. Den maximala spänningen på det blir 2,5 * 0,1 = 0.25V. Om vi vill bygga ut det till 5V (processor maximal spänning), vi måste förstärka det av: 5 / 0,25 = 20.
Återigen: Vo = Vs * (1 + (Rf / Ri)), så vår feedback motstånd måste vara 19 gånger större, än det ingående motståndet. En feedback motstånd av 51k och en ingång resistor på 2,7 k ge mig en ganska nära 18.88 vinst. Det är förmodligen en bättre match för detta, jag sprang bara siffrorna på några mer gemensam resistor värden.
ADC maximal för denna produktion kommer att 18.88 * 0,25 = 4, 72V. Resolutionen i detta fall kommer att bli bättre: 2.5A / 966 = 2,58 mA.

Jag satte inte mäta moduler för negativa kraften leverans skenor, jag helt enkelt hade inte någon op-förstärkare vänster. Lägga de senare är enkel, jag beräkna motstånden och vara noga med för att sätta shunten spänningen på det inverterade ingångsstiftet.
En grundläggande Schematisk av hur en shunt bör kopplas till kretsen, visas på min ritning.

När vi har scheman gjort, måste vi göra en PCB-design. Jag använde Altium designer, som är den som jag vet bäst, eftersom schematiskt var ganska enkelt, jag slutade i omkring en halvtimme. Op-förstärkaren och feedback loop motstånden är ytmontering anordningar, skruv terminalerna och power motstånden är genomgående hål. Kontrollera att du satt op-förstärkaren på ovansidan, så du inte får en speglad PCB i slutet.
Altium kan exportera till pdf-format, genom en "Output jobb" fil. Jag ställa in skalning för att vara 1:1, jag tog av den mekaniska, silkscreen och hålla ut lager och gjorde export. Du måste se till, du väljer "Page setup dialog" skalning alternativet, när du klickar på generera.

Bara en kort beskrivning om hur PCB görs:
-skriva ut teckningen på överföring folie eller blanka papper (oftast jag rippa dessa av tidskrifter)
-Rengör PCB (och skära det, men detta kan göras efter etsningen är gjort)
-Lägg teckningen över PCB, och smält toner på PCB med ett järn eller en Lamineringsmaskiner
-Tvätta av pappret med varmt vatten
-sätta styrelsen i etsmedlet och vänta tills kopparen ätas bort

Montera komponenterna i styrelsen, börjar med en med den lägsta profilen. Testa styrelsen genom att mäta spänning på op-amp utgångar medan strömmar flödar genom shunten motstånden.