电流表电路分析(电流表设计与制作)

前言

事情是这样的。

普通的电流表功能单一,好一点的还能测量功耗,但并不能避免烧板

于是我想花较低的成本,自己做一个精度高,功能更全可编程电流表,最好能带保护功能,避免烧板的情况!

正好,立创开源平台有个类似的外包项目,完成就能得2000元奖金。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

那我肯定是拿下了!

本文主要是记录一下电流表的制作过程电路代码原理

项目说明

这是一个TYPE-A转TYPE-A的可编程电流表!

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

①可设置20mA-3A的可编程电流,连续可调,触发周期可调,响应快;

②小幅度波动容忍度可调

支持5-35V的快充供电,可以作为快充中间件;

大电流极速响应,当瞬时电流超过设定值的1.2倍时,会立即断开后级电路;

⑤可以实时提示限流值的情况,实时查看供电电压及电流的情况;

提供源代码,优化改进更容易。这里下文会有详细说明。

先分享一下电流表的设计原理。

设计原理

因本次主要是要实现一个可编程电流表。

  • 首先是电流的显示;
  • 其二是要可编程的电流保护功能。

这个要求不复杂,但考虑到是做为充电器的中间件后期可能会有QC出现比较高的电压,就需要支持宽电压供电,所以这里使用了DC-DC降压电路,供电电压范围可以达到5-20V

使用了二级稳压,DC-DC先降压到5V,再进一步通过LDO将5V降到3.3V,这样能很好的提高MCU供电电压的稳定,以此获得更平滑的供电,也能提高ADC采样的稳定性。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

原理图

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

PCB

下面讲解比较主要的7部分电路:

1.供电电路

电流表直接由USB供电。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

使用DC-DC降压芯“ JW5015A”将输入电压降到5V,再使用LDO SK6014稳压到3.3V,之间使用了一个可恢复保险丝ESD进行后级保护。

实测这款DC-DC降压芯片,在输入电压为5.12V时,测量5V输出能达到5.08V,几乎没有压降,在整个供电范围内,输出电压也非常的稳定

误差值可能与FB反馈端精度有关。

2.输出控制及电流采样电路电路

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

输出控制使用了微硕的PMOS WSD30L20DN。这款PMOS最高支持30V的电压及20A的电流,DFN 3*3封装。

工作原理简单分析:

PMOS是低电平导通,初始上电时,由R3给Q2 G极施加高电平,Q2默认截止。

当需要打开时,由VBUS_CTRL输入高电平,使Q1导通,将Q2 G极电压拉低,Q2打开,给后级供电,实现了整个开关过程。

因Q2的Vgs电压为20V,为了保护MOS管,所以做了分压,防止Vgs电压过高而损坏MOS管。

电流采样使用的是INA180A3A3的增益100

我理解的就是放大100倍,起到将小电压放大的作用,方便于我们采样,以提高采样精度

采样输出端也使用了一个3.3V ESD,防止芯片串入高压损坏MCU。

3.USB电压采样

电压采样尽量使用0.1%精度的电阻,以便提高采样精度。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

4.显示电路

LCD ST7735S 1.14寸屏显示电路:

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

这里使用的是1.14寸的屏,8脚插接屏,分辨率 160*80。

此处对背光加了额外电路,可以使用PWM来控制亮度

5.按键电路

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

这里使用了两个按键一个拨轮编码器

这个按键是软硅胶按键,手感比较好。

编码器使用的是EC12B的拨轮编码器,仅4元。

把按键单独拿出来说的原因是:按键并联的硬件防抖电容大家不要省!这个防抖能起非常好的作用,别觉得没用就不焊了啊。

6.无源蜂鸣器驱动电路

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

蜂鸣器要买无源的,因为这里使用PWM驱动发声

7.主控电路

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

主控使用的是国民技术的 N32G430C8L7,Flash 64KSRAM 16K

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

软件说明

本章节主要说明——开发环境、ADC采样、毫秒定时器。这三个部分。

1.开发环境

软件使用Keil 5.36开发。

N32G430C8L7 SDK版本使用的是1.1.0。

2.ADC 采样

这里使用了DMA方式进行ADC采样。

减少了MCU的参与,速度快效率高。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

这里采样了3个通道,分别是:

  • 电压
  • 电流
  • 内置的温度采样

不过温度并没有使用。

采样使用了16倍过采样,减小了ADC采样的漂移,提高了采样的精度,不好的地方就是延长了采样时间。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

上面是DMA采样传输完成后的中断。

每次采样完一组数据后就会进入中断,这样我们就能做一些数据处理。

关于限流保护,也是放在这里进行处理的,这样能够优先进行响应,响应速度快,及时保护后级电路的安全。

3.毫秒定时器

高精度的时间在程序设计中非常的重要

不要想着滴答定时器,一个是精度不高,二呢就是会消耗MCU的时间,会浪费大量的MCU资源。

本程序中,毫秒定时器几乎参与到了所有模块中,特别的重要。

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

时间定时器就是一个时间计数功能,使用基础定时器TIM6就能满足要求

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

在“定时器更新中断”中,除了做时间计数外,还做了更多功能:

①N32G430串口没有空闲中断,因此自己实现了空闲中断,以便串口的不定长接收功能;

②自动进行蜂鸣器的响铃停止功能,做了一个时间计录标记,当达到指定的时间后自动停止,这样就不需要额外编写检查程序了;

③在进入限流保护后,处理不同声音不需要再使用Delay延时等待

花30元,做了个可编程电流表,精度高,功能全!解析一下电路原理

开源说明

本项目参加了【立创开源硬件平台】的【星火计划_外包赛道】。

项目成本30元(加面板外壳50元),获得奖金2000元(含税)。

遵照GPL 3.0 开源协议,可以自由复制、修改和传播。

本项目为首次公开,为本人原创项目。

项目未曾在别的比赛中获奖。

参考资料:

[1]作者:YuToo《可编程电流表》***/gnosis/ammeter

— 完 —

本网页内容旨在传播知识,若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:dandanxi6@qq.com

(0)
上一篇 2023-09-29 10:55
下一篇 2023-09-29 11:14

相关推荐

  • 生活小常识科普知识大全(日常生活小常识)

    《生活小常识科普知识大全》是一款集生活常识、科普知识于一体的应用,为广大用户提供了丰富的生活小技巧和实用的科技资讯。Markdown 格式回答问题,让你轻松掌握这些生活小常识。 1…

    2024-01-05
  • 厦门海水游泳池,厦大的著名景点

    笔者自称“厦大土著”,引来不少麻烦,有多人传来照片,请求辨认,有辨别人物的,有辨认物件的,还有求证小道消息的,林林总总,不一而足,特别是厦大百年校庆前后。 我不厌其烦,实事求是,逐…

    2023-07-14
  • 傅姓与付姓是一个姓吗

    傅姓与付姓是一个姓吗? 答案是肯定的:不是! “付”是“傅”字的白字。是建国后文化落后及文字改革未成熟阶段,人们滥用,使得许多家庭的姓氏的白字甚至错字应用于户籍、档案等方面,因而成…

    2023-10-29
  • 过膝靴适合小腿粗的人穿吗(怎么选过膝靴才显高显瘦)

    寒潮来袭,过膝靴已经成为很多小姐姐的出街必备,不仅穿出两米大长腿,还能多加一层起到保暖的作用。但是很多粗腿菇凉要发问了:腿上肉肉太多,该选什么样的过膝靴?看完这篇你就知道啦。 过膝…

    2023-03-22
  • 中国动漫雏蜂(雏蜂动漫怎么样)

    根据有妖气提供的最新情报显示,由国内漫画家白猫绘制的原创科幻漫画「雏蜂」终于决定动画化!据悉,作为制片方的有妖气斥资一千万启动了动画项目,同时「雏蜂」的人气女主角琉璃的手办也在紧锣…

    2023-11-22
  • 防水手表可以戴着洗热水澡吗

    现在很多人都有佩戴手表的习惯,尤其是对于很多男性来说,手表也可以说是一种身份的代表。下面小编给大家讲讲手表可以戴着睡觉吗?防水手表能戴着洗澡吗? 手表可以戴着睡觉吗 最好不要戴着手…

    2023-09-20
  • 如何做白皮(最简单的露肉泥的做法)

    所有配料全家福~先做水油皮~面粉糖和猪油称好放到干净的大碗里搓啊搓~混合均匀~搓成这样~像湿湿的沙子~一点一点地加水~不要一次加多~揉成面团~最好多揉一会儿~揉起筋更好吃~我揉了2…

    用户投稿 2023-05-05
  • 国企职工休病假工资怎么发

    小赵大学毕业后,听家里人的建议,为了安稳,努力争取到了一家国企的offer,分配在化验室,工作了几年之后,果然工作安安稳稳,工作内容也很单一,小赵觉得还算满意。 今年快过年的时候,…

    2023-12-14
  • 为什么茶凉了滋味差喝冷茶有害吗

    很多茶友在喝茶的时候,都会发现了一个问题,那就是茶汤凉了之后,颜色变得浑浊,茶汤也一点都不好喝了,这是为什么呢?那么这凉了的茶喝了之后,会不会又对身体有害呢?今天就来为茶友们解答这…

    2023-06-19
  • 微生物对经济社会发展的影响研究

    【摘要】微生物关系到人类健康并影响整个地球生态系统,微生物技术广泛影响医药健康、工农业、生态环保等领域。从微生物到微生物组,科学技术发展正在更新人类对微生物世界的认知和理解,颠覆传…

    用户投稿 2023-03-11