Tryb przełączania Altoids IPOD Ładowarka przy użyciu 3 baterii „AA”: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Celem tego projektu było zbudowanie wydajnej ładowarki Altoids do iPoda (firewire), która działa na 3 (ładowalne) baterie 'AA'. Ten projekt rozpoczął się jako wspólny wysiłek ze Sky w zakresie projektowania i budowy PCB, a ja w zakresie obwodów i oprogramowania układowego. W obecnej sytuacji ten projekt nie zadziała. Przedstawiono go tutaj w duchu „koncepcji projektu pochodnego” (https://www.instructables.com/ex/i/C2303A881DE510299AD7001143E7E506/)”????-- projekt, który wykorzystuje inny projekt jako krok kamień do dalszego udoskonalania, ulepszania lub zastosowania do zupełnie innego problemu. Społeczność majsterkowiczów, której wszyscy jesteśmy częścią, może naprawdę robić niesamowite rzeczy, pracując razem jako społeczność. Innowacje rzadko zdarzają się w próżni. Oczywisty następny krok jest umożliwienie społeczności pomocy w udoskonalaniu i rozwijaniu pomysłów, które nie są jeszcze gotowe do ukończenia projektów”. Przesyłamy to teraz, aby inni entuzjaści iPodów mogli kontynuować od miejsca, w którym skończyliśmy. Są (co najmniej) dwa powody, dla których ta ładowarka _nie_ działa_:1. Tranzystor nie przepuszcza prądu wystarczającego do pełnego naładowania cewki indukcyjnej. Inną opcją jest FET, ale FET wymaga co najmniej 5 woltów, aby w pełni się włączyć. Zostało to omówione w sekcji SMPS.2. Induktor jest po prostu za mały. Ładowarka nie wytwarza wystarczającej ilości prądu dla iPoda. Nie mieliśmy dokładnego sposobu pomiaru prądu ładowania iPoda (poza odcięciem oryginalnego kabla ładującego), dopóki nasze części nie dotarły od Mouser. Zalecane cewki indukcyjne nie są wystarczająco duże dla tego projektu. Odpowiednim zamiennikiem może być cewka, której Nick de Smith używa w swoim MAX1771 SMPS. Jest to cewka 2 lub 3 A firmy digikey:(https://www.desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html#bom)To urządzenie może dostarczyć niewielką ilość energii do urządzenia USB lub FireWire, ale za mało do ładowania iPoda (3G). ZASILA, ale nie ładuje całkowicie martwego iPoda 3G.

Krok 1: Tryb przełączania Altoids IPOD Charger przy użyciu 3 baterii „AA”

Celem tego projektu było zbudowanie wydajnej ładowarki Altoids do iPoda (firewire), która działa na 3 (ładowalne) baterie 'AA'. Firewire dostarcza 30 woltów nieregulowanych. iPod może używać napięcia stałego o napięciu 8-30 woltów. Aby uzyskać to z 3 baterii AA, potrzebujemy wzmacniacza napięcia. W tej instrukcji zastosowano zasilacz impulsowy oparty na mikrokontrolerze. Obowiązują standardowe zastrzeżenia. Wysokie napięcie… śmiertelne… itd. Zastanów się, ile wart jest dla Ciebie iPod, zanim podłączysz go do tego małego paralizatora w puszce. Aby uzyskać wszystkie matematyczne i brudne szczegóły SMPS, przeczytaj instrukcję konwertera doładowania lamp Nixie: https://www.instructables.com /ex/i/B59D3AD4E2CE10288F99001143E7E506/?ALLSTEPSPrzeczytaj dalej, aby zobaczyć, jak konstrukcja nixie tube SMPS została dostosowana do ładowarki iPoda….

Mnóstwo wcześniejszych prac zainspirowało ten projekt. Jedna z pierwszych ładowarek DIY używała kombinacji baterii 9 V i AA do ładowania iPoda przez port FireWire (działa ze wszystkimi iPodami, obowiązkowo dla iPodów 3G): https://www.chrisdiclerico.com/2004/10/24 /ipod-altoids-battery-pack-v2 Ten projekt ma problem z nierównomiernym rozładowaniem baterii. Zaktualizowana wersja używała tylko baterii 9 V: https://www.chrisdiclerico.com/2005/01/18/altoids-ipod-battery-pack-v3Poniższy projekt pojawił się na Make i Hackaday podczas pisania tej instrukcji. Jest to prosta konstrukcja jak na 5 V ładowarkę USB (ten typ nie będzie ładował wcześniejszych iPodów, takich jak 3G). Wykorzystuje baterię 9 V z regulatorem 7805 5 V. Zapewnione jest stabilne napięcie 5 woltów, ale dodatkowe 4 wolty z akumulatora są spalane jako ciepło w regulatorze. https://www.instructables.com/ex/i/9A2B899A157310299AD7001143E7E506/?ALLSTEPSWszystkie te projekty mają jedną wspólną cechę: 9-woltowe baterie. Myślę, że 9 woltów jest słabe i drogie. Podczas badań nad tym instruktażem zauważyłem, że 9 V NiMH „Energizer” ma tylko 150 mAh. 'Duracell' nie produkuje akumulatorów 9 woltów. Akumulatory „Duracell” lub „Energizer” NiMH „AA” mają zdrową moc 2300 mAh lub więcej (do 2700 mAh w przypadku nowszych akumulatorów). W skrócie, jednorazowe baterie alkaliczne AA są dostępne wszędzie w rozsądnej cenie. Użycie 3 baterii „AA” daje nam 2700 mAh przy ~ 4 woltach, w porównaniu do 150 mAh przy 9 lub 18 (2x9 woltów) woltach. Przy tak dużej mocy możemy żyć ze stratami przełączania i dodatkową energią zjadaną przez mikrokontroler SMPS.

Krok 2: SMPS

Poniższa ilustracja pochodzi z TB053 (ładna notatka aplikacyjna firmy Microchip: (https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91053b.pdf)). Przedstawia podstawową zasadę SMPS. Mikrokontroler uziemia tranzystor FET (Q1), umożliwiając wbudowanie ładunku w cewkę indukcyjną L1. Gdy FET jest wyłączony, ładunek przepływa przez diodę D1 do kondensatora C1. Vvfb to sprzężenie zwrotne dzielnika napięcia, które pozwala mikrokontrolerowi monitorować wysokie napięcie i aktywować FET w razie potrzeby, aby utrzymać pożądane napięcie. Chcemy od 8 do 30 woltów do ładowania iPoda przez port FireWire. Zaprojektujmy ten zasilacz impulsowy dla napięcia wyjściowego 12 woltów. Nie jest to natychmiastowe śmiertelne napięcie, ale mieści się w zakresie napięć FireWire. MikrokontrolerIstnieje kilka rozwiązań jednoukładowych, które mogą zwiększyć napięcie z kilku baterii do 12 (lub więcej) woltów. Ten projekt NIE jest oparty na jednym z nich. Zamiast tego użyjemy programowalnego mikrokontrolera firmy Microchip, PIC 12F683. To pozwala nam zaprojektować SMPS z częściami ze skrzynki na śmieci i trzyma nas blisko sprzętu. Jednoukładowe rozwiązanie zaciemniałoby większość działania SMPS i promowało uzależnienie od dostawcy. 8-pinowy PIC 12F682 został wybrany ze względu na jego mały rozmiar i cenę (mniej niż 1 USD). Można użyć dowolnego mikrokontrolera (PIC/AVR), który ma sprzętowy modulator szerokości impulsu (PWM), dwa analogowe przetworniki cyfrowe (ADC) i opcję napięcia odniesienia (wewnętrzny lub zewnętrzny Vref). Uwielbiam 8-pinowy 12F683 i używam go do wszystkiego. Czasami używałem go jako precyzyjnego zewnętrznego źródła zegara 8 Mhz dla starszych PIC. Chciałbym, żeby Microchip przysłał mi ich całą tubę. Napięcie odniesienia Urządzenie jest zasilane bateryjnie. Rozładowanie akumulatora i zmiana temperatury spowodują dryft napięcia. Aby PIC utrzymywał ustawione napięcie wyjściowe (12 V), potrzebne jest stabilne napięcie odniesienia. Musi to być bardzo niskie napięcie odniesienia, aby było skuteczne w całym zakresie mocy wyjściowej z 3 baterii AA. Pierwotnie planowano 2,7-woltową diodę Zenera, ale lokalny sklep elektroniczny miał 2-woltową diodę „stabistor”. Był używany tak samo jak referencja Zenera, ale wstawiany „do tyłu” (właściwie do przodu). Stabistor wydaje się być dość rzadki (i drogi, ~0,75 eurocentów), więc stworzyliśmy drugą wersję z 2,5-woltową referencją z microchip (MCP1525). Jeśli nie masz dostępu do stabistora lub Microchip (lub innego TO-92), możesz użyć Zenera 2,7 V. Sprzężenie zwrotne napięcia Istnieją dwa obwody sprzężenia zwrotnego napięcia, które łączą się z pinami ADC na PIC. Pierwszy pozwala PIC wyczuć napięcie wyjściowe. PIC pulsuje tranzystor w odpowiedzi na te pomiary, utrzymując pożądany odczyt numeryczny na ADC (nazywam to „punktem zadanym”). PIC mierzy napięcie akumulatora przez drugi (nazwę to napięcie zasilania lub Vsupply). Optymalny czas działania induktora zależy od napięcia zasilania. Oprogramowanie układowe PIC odczytuje wartość ADC i oblicza optymalny czas włączenia tranzystora i cewki indukcyjnej (wartości okresu/cyklu pracy PWM). Możliwe jest wprowadzenie dokładnych wartości do PIC, ale jeśli zasilanie zostanie zmienione, wartości nie będą już optymalne. Podczas pracy na bateriach napięcie spada wraz z ich rozładowywaniem się, co powoduje konieczność dłuższego czasu pracy. Moim rozwiązaniem było pozwolić PIC obliczyć to wszystko i ustawić własne wartości. Oba dzielniki zostały zaprojektowane w taki sposób, aby zakres napięć był znacznie niższy od wartości odniesienia 2,5 wolta. Napięcie zasilania jest dzielone przez rezystor 100K i 22K, co daje od 0,81 przy 4,5 V (świeże baterie) do 0,54 przy 3 V (zużyte baterie). Wyjście/wysokie napięcie jest dzielone przez rezystory 100K i 10K (22K dla wyjścia USB). Wyeliminowaliśmy rezystor trymera używany w zasilaczach impulsowych nixie. To sprawia, że początkowa regulacja jest trochę nierówna, ale eliminuje duży element. Przy napięciu wyjściowym 12 woltów sprzężenie zwrotne wynosi około 1 wolta. FET/SwitchFET są standardowymi przełącznikami w zasilaczach SMPS. FET przełączają się najskuteczniej przy napięciach wyższych niż dostarczane przez 3 baterie AA. Zamiast tego użyto tranzystora Darlingtona, ponieważ jest to urządzenie przełączane prądem. TIP121 ma wzmocnienie minimum 1000 - prawdopodobnie można użyć dowolnego podobnego tranzystora. Prosta dioda (1N4148) i rezystor (1K) chronią pin PIC PWM przed jakimkolwiek napięciem błądzącym pochodzącym z bazy tranzystora. Cewka indukcyjna Bardzo lubię cewki indukcyjne C&D dostępne w Mouser. Są małe i tanie jak barszcz. W wersji USB ładowarki zastosowano cewkę indukcyjną 220uH (22R224C). Wersja FireWire wykorzystuje cewkę indukcyjną 680 uH (22R684C). Wartości te zostały wybrane eksperymentalnie. Teoretycznie każda cewka indukcyjna powinna działać, jeśli oprogramowanie układowe PIC jest poprawnie skonfigurowane. W rzeczywistości jednak cewka brzęczała z wartościami poniżej 680uH w wersji firewire. Wiąże się to prawdopodobnie z wykorzystaniem jako przełącznika tranzystora zamiast FET. Byłbym bardzo wdzięczny za wszelkie porady ekspertów w tej dziedzinie. Dioda prostownika Użyto taniego super/ultraszybkiego prostownika 100 V 1 A firmy Mouser (patrz lista części). Można zastosować inne prostowniki niskonapięciowe. Upewnij się, że dioda ma niskie napięcie przewodzenia i szybkie odzyskiwanie (30ns wydaje się działać dobrze). Właściwy Schottky powinien działać świetnie, ale uważaj na ciepło, dzwonienie i zakłócenia elektromagnetyczne. Joe z listy dyskusyjnej switchmode zasugerował: (website:https://groups.yahoo.com/group/switchmode/) „Myślę, że skoro Schottky są szybsze i mają wysoką pojemność złącza, jak mówiłeś, możesz uzyskać trochę więcej dzwonka i EMI. Ale byłoby to bardziej wydajne. Hmm, zastanawiam się, czy użyłeś 1N5820, awaria 20v mogłaby zastąpić diodę Zenera, jeśli potrzebujesz niskiego prądu dla swojego iPoda. kondensator przechowuje energię dla cewki indukcyjnej. Kondensator elektrolityczny 47 uf/63 v i kondensator metalowy 0.1 uf/50 V wygładzają napięcie wyjściowe. Pomiędzy napięciem wejściowym a masą umieszczony jest 1 watowy, 5,1 woltowy zasilacz Zenera. W normalnym użytkowaniu 3 AA nigdy nie powinny dostarczać 5,1 V. Jeśli użytkownikowi uda się przeciążyć płytę, Zener ograniczy zasilanie do 5,1 wolta. To ochroni PIC przed uszkodzeniem aż do wypalenia zenera. Rezystor mógłby zastąpić zworkę, tworząc prawdziwy regulator napięcia Zenera, ale byłby mniej wydajny (patrz sekcja PCB). Aby chronić iPoda, między wyjściem a uziemieniem dodano 24-woltową 1 watową diodę Zenera. W normalnym użytkowaniu ta dioda nie powinna nic robić. Jeśli coś pójdzie nie tak (napięcie wyjściowe wzrośnie do 24), dioda ta powinna zablokować zasilanie na 24 woltach (znacznie poniżej maks. 30 woltów firewire). Cewka indukcyjna wykorzystuje moc wyjściową maksymalnie ~0,8 wata przy 20 woltach, więc 1-watowy Zener powinien rozproszyć nadmiar napięcia bez wypalania.

Krok 3: PCB

UWAGA: istnieją dwie wersje PCB, jedna dla napięcia odniesienia Zenera/stabistora, a druga dla napięcia odniesienia MCP1525. Wersja MCP to „preferowana” wersja, która zostanie zaktualizowana w przyszłości. Wykonano tylko jedną wersję USB, wykorzystującą MCP vref. To była trudna do zaprojektowania płytka drukowana. Po odjęciu 3 baterii AA w naszej puszce pozostaje niewiele miejsca. Użyta puszka nie jest prawdziwą puszką altoidową, jest to darmowe pudełko miętówek promujące stronę internetową. Powinna mieć taki sam rozmiar jak puszka altoidowa. W Holandii nie było puszek Altoids. Plastikowy pojemnik na baterie z lokalnego sklepu elektronicznego był używany do przechowywania 3 baterii AA. Wyprowadzenia zostały przylutowane bezpośrednio do znajdujących się na nim klipsów. Zasilanie jest dostarczane do PCB przez dwa otwory na zworki, dzięki czemu rozmieszczenie baterii jest elastyczne. Lepszym rozwiązaniem mogą być ładne klipsy akumulatorowe do montażu na płytce drukowanej. Nie znalazłem tego. Dioda jest wygięta pod kątem 90 stopni, aby wyjść przez dziurę w puszce. TIP121 jest również wygięty pod kątem 90 stopni, ale nie ustawiony płasko!!!** Dioda i dwa rezystory biegną pod tranzystorem, aby zaoszczędzić miejsce. Na zdjęciu widać, że tranzystor jest wygięty, ale przylutowany tak, że unosi się centymetr nad elementami. Aby uniknąć przypadkowych spodenek, przykryj ten obszar gorącym klejem lub kawałkiem gumowego kleju. Napięcie odniesienia MCP1525 znajduje się pod TIP121 w wersji MCP płytki drukowanej. Stanowi bardzo skuteczną przekładkę. Z tyłu umieszczono 3 elementy: nasadkę odsprzęgającą PIC i dwa duże Zenery (24 V i 5,1 V). Potrzebny jest tylko jeden przewód połączeniowy (2 dla wersji MCP). Jeśli nie chcesz pracować w sposób ciągły, umieść mały przełącznik w linii z przewodem od zasilania bateryjnego do płytki drukowanej. Przełącznik nie został zamontowany na płytce drukowanej, aby zaoszczędzić miejsce i zachować elastyczność rozmieszczenia. ** Eagle ma ograniczenie routingu w pakiecie do 220, które przerywa płaszczyznę uziemienia. Użyłem edytora biblioteki, aby usunąć b-restrict i inne warstwy z footprintu TIP121. Możesz również dodać zworkę, aby rozwiązać ten problem, jeśli tak jak ja nie znosisz edytora biblioteki Eagle. Cewka indukcyjna i zmodyfikowana do 220 footprintów znajdują się w bibliotece Eagle zawartej w archiwum projektu. Lista części (numer części myszy podany dla niektórych części, inne wyszły ze skrzynki na śmieci): Wartość części (napięcia znamionowe są minimalne, większe są w porządku)C1 0,1uF/10VC2 100uF/25VC3 0,1uF/50VC4 47uF/63V (mysz #140-XRL63V47, 0,10 USD)D1 Dioda prostownicza SF12 (mysz #821-SF12), 0,22 USD -lub- inneD2 1N4148 mała dioda sygnałowa (mysz #78 -1N4148, 0,03) D3 (Firewire) 24-woltowy Zener/1 W (mysz #512-1N4749A, 0,09 USD) D3 (USB) 5,6 V Zener/1 W (mysz #78-1N4734A, 0,07) D4 5,1 V Zener/1 W (mouser #78-1N4733A, 0,07 USD IC1 PIC 12F683 i 8-pinowe gniazdo zanurzeniowe (gniazdo opcjonalne/zalecane, łącznie ~ 1,00 USD) L1 (Firewire) 22R684C Cewka indukcyjna 680uH/0,25 A (podkładka nr 580-22R684C, 0,59 USD) L1 (USB) 22R224C Cewka indukcyjna 220uH/0,49 A (mysz # 580-22R224C, 0,59 USD) LED1 5 mm LEDQ1 TIP-121 Sterownik Darlington lub podobny R1 100KR2 (Firewire) 10KR2 (USB) 22KR3 100KR4 22KR6 330 OHMR7 10KR8 1KP w wersji MCPREF125 (mysz #579-MCP1525ITO, 0,55 USD) -lub- Zener 2,7 V/400 mA z rezystorem 10K (R3) (wersja referencyjna Zenera PCB) -lub- Stabilizator 2 V z rezystorem 10K (R3) (płyta referencyjna Zenera) X1 Firewire/ IEEE1394 6-pinowe, kątowe, poziome złącze do montażu na płytce drukowanej: Kobiconn (mysz #154-FWR20, $1,85) -lub- EDAC (mysz #587-693-006-620-003, $0.93)

Krok 4: OPROGRAMOWANIE

FIRMWAREKompletne szczegóły oprogramowania układowego SMPS są opisane w instrukcji nixie SMPS. Aby uzyskać wszystkie matematyczne i brudne szczegóły SMPS, przeczytaj instrukcję mojego konwertera doładowania lamp nixie: (https://www.instructables.com/ex/i/B59D3AD4E2CE10288F99001143E7E506/?ALLSTEPS) Oprogramowanie jest napisane w MikroBasic, kompilator jest bezpłatny dla programy do 2K (https://www.mikroe.com/). Jeśli potrzebujesz programatora PIC, rozważ moją ulepszoną płytkę programatora JDM2 również opublikowaną na stronie instructables (https://www.instructables.com/ex/i/6D80A0F6DA311028931A001143E7E506 /? ALLSTEPS). Podstawowa obsługa oprogramowania układowego: 1. Po włączeniu zasilania PIC uruchamia się. 2. PIC opóźnia się o 1 sekundę, aby umożliwić ustabilizowanie się napięć. 3. PIC odczytuje sprzężenie zwrotne napięcia zasilania i oblicza optymalne wartości cyklu pracy i okresu.4. PIC rejestruje odczyty ADC, cykl pracy i wartości okresu w pamięci EEPROM. Pozwala to na rozwiązywanie problemów i pomaga diagnozować katastrofalne awarie. Adres EEPROM 0 jest wskaźnikiem zapisu. Za każdym razem, gdy SMPS jest (ponownie) uruchamiany, zapisywany jest jeden 4-bajtowy dziennik. Pierwsze 2 bajty to ADC wysoki/niski, trzeci bajt to niższe 8 bitów wartości cyklu pracy, czwarty bajt to wartość okresu. W sumie 50 kalibracji (200 bajtów) jest rejestrowanych, zanim wskaźnik zapisu przesunie się i zacznie ponownie od adresu EEPROM 1. Najnowszy dziennik będzie zlokalizowany przy wskaźniku-4. Można je odczytać z chipa za pomocą programatora PIC. Górne 55 bajtów pozostaje wolne dla przyszłych ulepszeń. 5. PIC wchodzi w nieskończoną pętlę - mierzona jest wartość sprzężenia zwrotnego wysokiego napięcia. Jeśli jest poniżej żądanej wartości, rejestry cyklu pracy PWM są ładowane obliczoną wartością - UWAGA: dwa dolne bity są ważne i muszą być załadowane do CPP1CON, górne 8 bitów trafia do CRP1L. Jeśli sprzężenie zwrotne jest powyżej żądanej wartości, PIC ładuje rejestry cyklu pracy z 0. Jest to system „pomijania impulsów”. Zdecydowałem się na pomijanie impulsów z dwóch powodów: 1) przy tak wysokich częstotliwościach nie ma zbyt dużej szerokości wypełnienia (0-107 w naszym przykładzie, znacznie mniej przy wyższych napięciach zasilania) i 2) modulacja częstotliwości jest możliwa, i daje dużo więcej miejsca na regulację (w naszym przykładzie 35-255), ale TYLKO OBOWIĄZEK JEST PODWÓJNIE BUFOROWANY W SPRZĘCIE. Zmiana częstotliwości podczas pracy PWM może mieć „dziwne” efekty. Zmiany: Oprogramowanie dostaje kilka aktualizacji z wersji SMPS nixie tube. 1. Zmieniono połączenia pinów. Jedna dioda LED jest wyeliminowana, używany jest pojedynczy wskaźnik led. Pin out jest pokazany na obrazku. Opisy w kolorze czerwonym to domyślne przypisania pinów PIC, których nie można zmienić. 2. Przetwornik analogowo-cyfrowy jest teraz odniesiony do zewnętrznego napięcia na styku 6, a nie do napięcia zasilania. 3. W miarę rozładowywania się akumulatorów napięcie zasilania będzie się zmieniać. Nowe oprogramowanie sprzętowe dokonuje pomiaru napięcia zasilania co kilka minut i aktualizuje ustawienia modulatora szerokości impulsu. Ta „ponowna kalibracja” sprawia, że cewka indukcyjna działa wydajnie podczas rozładowywania akumulatorów. 4. Wewnętrzny oscylator ustawiony na 4 MHz, bezpieczna prędkość robocza do około 2,5 wolta. świeży PIC. Łatwiejsze do zrozumienia dla początkujących. 6. Czas rozładowania cewki (czas wyłączenia) jest teraz obliczany w oprogramowaniu układowym. Dotychczasowy mnożnik (jedna trzecia na czas) jest niewystarczający dla tak małych wzrostów. Jedynym sposobem na utrzymanie sprawności przez cały czas rozładowania akumulatora było rozszerzenie oprogramowania układowego w celu obliczenia rzeczywistego czasu wyłączenia. Modyfikacje są eksperymentalne, ale od tego czasu zostały włączone do ostatecznego oprogramowania układowego. Z TB053 znajdujemy równanie czasu wyłączenia: 0=((Volts_in-Volts_out)/coil_uH)*fall_time + coil_amps Mangle to do: fall_time= L_Ipeak/(Volts_out-Volts_in) gdzie: L_Ipeak=coil_uH*coil_ampsL_Ipeak jest już użytą stałą w oprogramowaniu (patrz rozdział o oprogramowaniu). Volts_in jest już obliczony, aby określić cewkę indukcyjną na czas. Volts_out to znana stała (5/USB lub 12/Firewire). Powinno to działać dla wszystkich dodatnich wartości V_out-V_in. Jeśli otrzymujesz wartości ujemne, masz większe problemy! Wszystkie równania są obliczane w pomocniczym arkuszu kalkulacyjnym dołączonym do instrukcji NIXIE smps. Poniższy wiersz został dodany do sekcji stałych oprogramowania układowego opisanego w kroku KALIBRACJA: const v_out as byte=5 'napięcie wyjściowe w celu określenia czasu wyłączenia

Krok 5: KALIBRACJA

Kilka kroków kalibracji pomoże Ci w pełni wykorzystać ładowarkę. Twoje zmierzone wartości mogą zastąpić moje wartości i zostać wkompilowane w oprogramowanie układowe. Te kroki są opcjonalne (z wyjątkiem napięcia odniesienia), ale pomogą w pełni wykorzystać możliwości zasilacza. Arkusz kalkulacyjny ładowarki ipoda pomoże ci wykonać kalibracje.const v_out jako bajt = 12 'napięcie wyjściowe w celu określenia czasu wyłączenia, 5 USB, 12 Firewireconst v_ref jako float = 2,5 '2,5 dla MCP1525, 1,72 dla mojego stabistora, ~ 2,7 dla zener.const supply_ratio as float=5.54 'mnożnik współczynnika podaży, skalibruj dla lepszej dokładności.const osc_freq as float=4 'częstotliwość oscylatora const L_Ipeak as float=170 'cewka uH * ciągłe natężenie prądu cewki (680*0.25=170, round down)const fb_value as word=447 'nastawa napięcia wyjściowego Te wartości można znaleźć w górnej części kodu oprogramowania. Znajdź wartości i ustaw w następujący sposób: V_outTo jest napięcie wyjściowe, które chcemy osiągnąć. Ta zmienna NIE zmieni samodzielnie napięcia wyjściowego. Ta wartość jest używana do określenia czasu potrzebnego do pełnego rozładowania cewki indukcyjnej. Jest to rozszerzenie wprowadzone do oprogramowania USB, które zostało przeniesione do wersji FireWire. Wpisz 12, czyli nasze docelowe napięcie firewire (lub 5 dla USB). Zobacz Firmware:Changes:Step6, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat tego dodatku. v_refTo jest napięcie odniesienia ADC. Jest to potrzebne do określenia rzeczywistego napięcia zasilania i obliczenia czasu ładowania cewki indukcyjnej. Wprowadź 2,5 dla MCP1525 lub zmierz dokładne napięcie. W przypadku odniesienia zenera lub stabistora zmierz dokładne napięcie: 1. BEZ WŁOŻONEJ PIC - Podłącz przewód od uziemienia (gniazdo PIN8) do styku gniazda 5. Zapobiega to nagrzewaniu się cewki indukcyjnej i tranzystora, gdy zasilanie jest włączone, ale PIC jest nie włożony.2. Włóż baterie/włącz zasilanie.3. Za pomocą multimetru zmierz napięcie między pinem odniesienia napięcia PIC (gniazdo PIN6) a masą (gniazdo pin8). Moja dokładna wartość wynosiła 1,7 wolta dla stabilizatora i 2,5 wolta dla MSP1525. 4. Wprowadź tę wartość jako stałą v_ref w firmware.supply_ratio Dzielnik napięcia zasilania składa się z rezystora 100K i 22K. Teoretycznie sprzężenie zwrotne powinno być równe napięciu zasilania podzielonemu przez 5,58 (patrz Tabela 1. Obliczenia sieci sprzężenia zwrotnego napięcia zasilania). W praktyce rezystory mają różne tolerancje i nie są dokładnymi wartościami. Aby znaleźć dokładny współczynnik sprzężenia zwrotnego: 4. Zmierz napięcie zasilania (zasilanie V) między stykiem 1 gniazda a masą (styk 8) lub między zaciskami akumulatora. 5. Zmierz napięcie sprzężenia zwrotnego zasilania (SFB V) między stykiem 3 gniazda i uziemienia (socket pin 8). 6. Podziel zasilanie V przez SFB V, aby uzyskać dokładny stosunek. Możesz także użyć "Tabeli 2. Kalibracja sprzężenia zwrotnego napięcia zasilania".7. Wprowadź tę wartość jako stałą supply_FB w firmware.osc_freqPo prostu częstotliwość oscylatora. Wewnętrzny oscylator 8Mhz 12F683 jest podzielony przez 2, bezpieczną prędkość roboczą do około 2,5 wolta. 8. Wprowadź wartość 4. L_IpeakPomnóż cewkę induktora uH przez maksymalne ciągłe ampery, aby uzyskać tę wartość. W przykładzie 22r684C jest cewką 680uH o mocy ciągłej 0,25 ampera. 680*0.25=170 (w razie potrzeby zaokrąglij do mniejszej liczby całkowitej). Pomnożenie wartości w tym miejscu eliminuje jedną 32-bitową zmienną zmiennoprzecinkową i obliczenia, które w innym przypadku musiałyby zostać wykonane na PIC. Wartość ta jest obliczana w „Tabeli 3: Obliczenia cewek”. 9. Pomnóż cewkę indukcyjną uH przez maksymalny prąd ciągły: cewka 680uH o prądzie znamionowym 0,25 A ciągły =170 (użyj następnej najniższej liczby całkowitej – 170).10. Wprowadź tę wartość jako stałą L_Ipeak w firmware.fb_valueJest to rzeczywista wartość całkowita, której PIC użyje do określenia, czy wyjście wysokiego napięcia jest powyżej lub poniżej żądanego poziomu. Musimy to obliczyć, ponieważ nie mamy rezystora trymera do precyzyjnej regulacji. 11. Skorzystaj z tabeli 4, aby określić stosunek napięcia wyjściowego do napięcia sprzężenia zwrotnego. (11.0) 12. Następnie wprowadź ten współczynnik i dokładne napięcie odniesienia w "Tabela 5. Wartość zadana ADC wysokiego napięcia sprzężenia zwrotnego", aby określić wartość fb_value. (447 z napięciem odniesienia 2,5 V). 13. Po zaprogramowaniu PIC przetestuj napięcie wyjściowe. Może zajść potrzeba dokonania drobnych korekt wartości ustawionej sprzężenia zwrotnego i ponownej kompilacji oprogramowania sprzętowego, aż uzyskasz dokładnie 12 woltów na wyjściu. Z powodu tej kalibracji tranzystor i cewka nigdy nie powinny się nagrzewać. Nie powinieneś też słyszeć dzwonka z cewki indukcyjnej. Oba te warunki wskazują na błąd kalibracji. Sprawdź dziennik danych w pamięci EEPROM, aby określić, gdzie może leżeć problem.

Krok 6: TESTOWANIE

Istnieje oprogramowanie układowe dla PIC 16F737 i mała aplikacja VB, która może być używana do rejestrowania pomiarów napięcia przez cały okres eksploatacji baterii. 16F737 należy podłączyć do portu szeregowego komputera za pomocą MAX203. Co 60 sekund w komputerze może być rejestrowane napięcie zasilania, napięcie wyjściowe i napięcie odniesienia. Można stworzyć ładny wykres pokazujący każde napięcie w czasie ładowania. To nigdy nie było używane, ponieważ ładowarka nigdy nie była sprawna. Wszystko jest weryfikowane do pracy. Oprogramowanie testowe i mały wizualny program do rejestrowania wyników są zawarte w archiwum projektu. Okablowanie zostawię tobie.

Krok 7: WARIANTY:USB

Wersja USB jest możliwa z kilkoma modyfikacjami. Ładowanie przez USB nie jest opcją dla iPoda 3G dostępnego do testowania. USB dostarcza 5,25-4,75 woltów, naszym celem jest 5 woltów. Oto zmiany, które należy wprowadzić: 1. Zamień złącze USB typu „A” (mysz #571-7876161, 0,85 USD). 2. Zmień dzielnik rezystora napięcia wyjściowego (zmień R2 (10K) na 22K).3. Zmień wyjście ochronne Zenera (D3) na 5,6 V 1 wat (mysz #78-1N4734A, 0,07 USD). Zener 5,1 V byłby bardziej dokładny, ale Zenery mają błąd jak rezystory. Jeśli spróbujemy trafić w cel 5 V, a nasz 5,1 V Zener ma 10% błąd na niskim poziomie, wszystkie nasze wysiłki spalą się w Zener. -22R224C, 0,59 USD). Wprowadź nowe stałe kalibracji, zgodnie z sekcją kalibracji: Ustaw V_out na 5 woltów. Krok 8 i 9: L_Ipeak=220*0.49=107,8=107 (w razie potrzeby zaokrąglić do następnej najniższej liczby całkowitej). 5. Zmodyfikuj wartość zadaną wyjścia, przelicz tabele 4 i 5 w arkuszu kalkulacyjnym. Tabela 4 – wprowadź 5 V jako wyjście i zamień rezystor 10K na 22K (zgodnie z krokiem 2). Stwierdzamy, że przy napięciu wyjściowym 5 woltów, przy sieci dzielnika 100K/22K, sprzężenie zwrotne (E1) wyniesie 0,9 wolta. Następnie dokonaj jakichkolwiek zmian w napięciu odniesienia w Tabeli 5 i znajdź nastawę ADC. Przy napięciu odniesienia 2,5 V (MCP1525) wartość zadana wynosi 369.6. Stałe próbki dla wersji USB: const v_out as byte=5 'napięcie wyjściowe do określenia czasu wyłączenia, 5 USB, 12 Firewireconst v_ref jako float=2,5 '2,5 dla MCP1525, 1,72 dla mojego stabistora ~ 2.7 dla zener.const supply_ratio jako float=5,54 'mnożnika współczynnika podaży, skalibruj dla lepszej dokładności 107, round down)const fb_value as word=369 'nastawa napięcia wyjściowego Oprogramowanie układowe i płytka drukowana dla wersji USB znajdują się w archiwum projektu. Tylko wersja odniesienia napięcia MCP została przekonwertowana na USB.