Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Programowalne obciążenie bazujące na Arduino

Article Image
Elmax
Do testowania urządzeń, takich jak zasilacze, obwody sterowników i źródła prądu, często potrzebna jest stała lub zmienna rezystancja obciążenia, na której będzie mogła wydzielić się określona moc. Opisane w artykule Programowalne Obciążenie jest oparte na łatwym w zrozumieniu i obsłudze module Arduino. Może być sterowane ręcznie lub automatycznie w sposób właściwy dla danego zastosowania.
Cechy i specyfikacja
  • Obsługuje do 70 W mocy ciągłej, przy napięciu do 15 V i natężeniu 4,7 A
  • Prezentuje rezystancję obciążenia w zakresie od 3,1 Ω do 47 Ω w 15 krokach lub 43 kΩ, gdy jest „wyłączony”
  • Pobiera od 255 mA do 3,83 A w krokach co 255 mA z idealnie stabilizowanego źródła 12 V
  • Ręczne sterowanie obciążeniem lub rezystancją
  • Oprogramowanie zapewnia tryb w przybliżeniu stałoprądowy
  • Mierzy napięcie do 20 V
  • Mierzy prąd do 6,5 A
  • Oblicza moc do 130 W

Podczas projektowania i testowania naszego sterownika LED High Power Buck-Boost chcieliśmy sprawdzić, jak radzi sobie z różnymi obciążeniami, aby przetestować poprawność i wszechstronność projektu. W tym celu opracowaliśmy opisane dalej urządzenie, które okazało się tak przydatne, że powstał samodzielny projekt.

W przeciwieństwie do innego projektu – 50 W DC Electronic Load (wrzesień 2002; siliconchip.com.au/Article/4029) – prezentowane tutaj Programowalne Obciążenie nie jest regulowane bezstopniowo i nie jest przeznaczone do pobierania stałego prądu. Zamiast tego wykorzystuje przełączane elementy rezystancyjne, które powodują, że użytkownik może korzystać z dyskretnych stopni obciążenia.

Podłączenie do mikrokontrolera Arduino oznacza jednak, że możliwe jest dodanie kilku inteligentnych funkcji. Układ zawiera również elementy umożliwiające pomiar przyłożonego napięcia i przepływającego przez Obciążenie prądu. Oznacza to, że może również obliczyć moc rozpraszaną w Obciążeniu (P=U·I).

W ten sposób można zaprogramować Obciążenie tak, aby zachowywało się różnie, w zależności od zastosowania. Jego funkcje obejmują tryby stałej rezystancji lub śledzenia prądu. Można je nawet zaprogramować tak, aby zapewniało obciążenie dynamiczne, dzięki czemu można testować sprzęt w zmieniających się warunkach.

Typowym testem zasilacza lub stabilizatora jest sprawdzenie, jak reaguje on na nagłe zmiany rezystancji obciążenia.

Nasz przykładowy kod zapewnia tylko podstawowe funkcje, w tym ręczne tryby śledzenia rezystancji i prądu, ale łatwo jest zmodyfikować kod tak, aby dodać niestandardowe funkcje. Nasz przykładowy kod wyświetla również wszystkie zebrane dane.

Szczegóły schematu

W Obciążeniu Elektronicznym DC o mocy 50 W z 2002 roku był zastosowany pojedynczy MOSFET przykręcony do dużego radiatora jako element obciążenia. Wymaga to starannego zaprojektowania układu, który powinien zapewniać reakcję obciążenia na dynamiczne warunki.

Z drugiej strony, nasze Programowalne Obciążenie składa się z 15 rezystorów o dużej mocy, które nie mają problemów z radzeniem sobie z szybko zmieniającymi się warunkami. Co najważniejsze, o ile układ działa w zakresie napięcia roboczego nie ma szans na zwarcie.

Koncepcja jest prosta. Istnieją cztery grupy rezystorów o mocy 5 W i rezystancji 47 Ω. Grupy składają się odpowiednio z jednego, dwóch, czterech i ośmiu rezystorów, które mogą być przełączane w dowolną kombinację od braku do 15 rezystorów równolegle.

Obciążenie jest zoptymalizowane do użytku ze źródłami napięcia do 12 V nominalnie. Pamiętaliśmy jednak, że mogą występować pewne wahania napięcia. Na przykład na akumulatorze 12 V podczas ładowania może występować napięcie do 14,4 V, a dioda LED 12 V może do wydzielenia pełnej mocy wymagać napięcia 13 V lub wyższego. Dlatego wybraliśmy elementy, które będą obsługiwać do 15 V w sposób ciągły (więcej w sposób pulsacyjny lub przerywany).

47 Ω to najniższa wartość rezystora z serii E24, na której moc wydzielana przy napięciu 15 V wynosi mniej niż 5 W. Stąd nasze zastosowanie rezystorów 47 Ω.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie
Kup teraz
Firma:
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich luty 2025
Udostępnij
Zobacz wszystkie quizy
Quiz weekendowy
Theremin
1/10 Lew Termen i Leon Theremin to ta sama osoba. Które nazwisko pojawiło się później?
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"