Indicator tensiune/curent/regulator temperatura radiator cu arduino afisare pe TFT 1,8"

Necesitatea a venit de la existenta unei surse cu L200 cu reglaj tensiune/curent, ce nu avea nici un fel de indicator la care trebuia mereu sa folosesc mereu doua instrumente de masura. (mai ales cind voiam sa incarc sau sa verific acumulatori  atipici).

Astfel m-am orientat la ce am gasit prin sertar, si am folosit un arduino pro mini cu un TFT de 1,8" cu driver ST7735.

La partea de masurare m-am inspirat de la Nicu Florica, iar teoria este foarte pe larg explicata de el si nu mai revin asupra ei.

Ca traductor de curent am folosit o rezistenta SMD R050 preluata de pe un modul chinezesc decedat.

Rezistentele din divizor(68K si 1K) au fost masurate inainte de utilizare pentru a putea introduce valorile in cod.

Initial indicatia tensiunii era constant mai mica cu 0,2V si a curentului cu x2 mai mare. Probabil datorita tensiunii de referinta a lui arduino pro mini care nu are pin pentru Vref scos in exterior, acesta fiind o varianta cu un circuit integrat foarte mic si mi-a fost foarte dificil s-o masor corect. 

Acesta este motivul pentru care in cod apar liniile:

tft.println(tensiune+.2);

tft.println(current/2);

In plus am mai adaugat si un indicator de temperatura cu LM35 ca sa pornesc ventilatia numai cind este necesar.

Deocamdata l-am realizat pe o placa de test, urmind sa-i fac si un cablaj imprimat.

Partea de legaturi electrice este foarte simpla si se poate deduce foarte usor din cod.

Ce mi-a iesit se poate vedea mai jos:

Cablajul sursei impreuna cu transformatorul sint inghesuite intro carcasa de sursa PC. Pentru reglaj folosesc potentiometri multitur, ce asigura o ajustare foarte fina.

Transformatorul este de la UPS defect si are in secundar 2x8,5V/CUEm 2mm, si 1x17V CUEm0,7mm (aceasta din urma am folosit-o pentru alimentarea lui arduino si a ventilatorului). 12V sint scosi dintr-un LM317, care alimenteaza apoi un 7805. Nu este necesar radiator deoarece in situatia mea se mentin destul de reci, caldura abia perceptibila la degete.

 Led-ul de culoare rosie indica pornirea ventilatorului.

 O comparatie fata de un aparat de masura:

Pinout-ul lui arduino si a TFT-ului folosit:

similar cu:

LM317/338 controlat cu 3 butoane cu arduino afisare pe OLED

Am revenit la proiectul anterior nefiind multumit de functionare. Tranzistorul de comanda al lui LM317 si semireglabilul se incalzeau exagerat iar tensiunea de iesire o lua pe cimpii. Senzorul cu MAX471 a cedat. Cu amabilitatea lui Google am ajuns la un articol documentat destul de bine, dar neterminat.
Am renuntat la tranzistorul de comanda pentru LM317 , am pastrat si al doilea AO caci aveam o experienta anterioara cind am observat ca bucla de reactie negativa facea necazuri.
Dupa mai multe teste schema a devenitca mai jos. Este foarte importanta stabilitatea tensiunii de 24V. In cazul meu la cca 4,5 A debitati pe iesire tensiunea de dupa puntea redresoare cade cu 2,4V.

Pentru masurarea tensiunii am renuntat la MAX471 care a decedat, si am luat informatia de tensiune de iesire de pe mijlocul semireglabilului de 100K, acesta se ajusteaza initial fara ca mijlocul lui sa fie legat la A0. Eu am aplicat 10V pe capatul de sus si am ajustat mijlocul la 0,1V.

Pentru masurarea curentului am inseriat cu masa o rezistenta de 0,22Ohm (asta am gasit in sertar).

Pentru comanda digitala am folosit 3 butoane + - si  fast, astfel la apasarea lui + sau - pasul de reglare este de 20mV/pas la intrarea in primul AO, respectiv daca se apasa butonul fast impreuna cu + sau - pasul este de 200mV/pas. Am ales aceasta varianta ca pot parcurge cit mai repede plaja Umin-Umax.

Din semireglabilul de 4K7 se regleaza amplificarea astfel incit la pasul 127 sa obtinem la iesire 12V+ tensiunea minima a lui LM317 (nu toate LM-urile au aceasi tensiune, trebuie masurata initial).

Tensiunea de iesire maxima va fi 24V+tensiunea minima.

La testele actuale am folosit untransformator 220/24/63Wsi un LM338 este similar cu LM317 numai ca are limita de curent la 5A
Testat timp de 2 saptamini s-a comportat OK.

Dupa reglaj se poate scoate din cod informatia de PWM, cea din dreapta sus (101 in cazul de fata).

O imagine din faza de testare (am folosit un arduino nano)

Si o varianta de afisare pe display Nokia, inspirata de aici

Si o alta varianta unde afiseaza tensiunea de intrare si valoarea PWM

17-OCT-2017 Am reusit sa-l adun un pic. Nu am mai avut 7824 si am pus temporar un step-up alimentat din 12V.

Si afisare pe TFT 2"

Update 5-mai-2018
la ultima varianta am inlocuit step-up-ul cu un 7824, am alimentat dintr-un transformator toroidal 220/22V, si am facut mici ajustari la cod. Viteza de reactie  ( se poate vedea in clip) este relativ mica datorata tft-ul cu ILI9225 care este foarte lent. Cit de curind trebuie sa soseasca alte modele ci ILI9341 si voi reveni cu rezultate.

Si un mic filmulet.

Sursa LM317 cu controlul digital al tensiunii

Dupa testele din articolele anterioare  am finalizat primul pas (reglajul digital al tensiunii de iesire) conform schemei de mai jos ( teoretic functioneaza pe orice varianta de sursa de laborator cu LM317): ceva similar cu modulul chinezesc

Pentru a se misca mai repede am mai adaugat 2 butoane pentru incrementare cu pas de 10, era foarte lung timpul de parcurgere de la minim la maxim. Pe display am mai afisat in partea de jos numarul de pasi pentru a regla reactia negativa de pe primul AO (detalii experimentate sint in link). Din semireglabilul de 10K de pe pinul ADJ al lui LM317 reglam tensiunea minima, in cazul meu am reusit s-o duc la 1,82V fara a suprasolicita tranzistorul de comanda  caruia nu i-am mai pus protectie. (Am incins 2 bucati si am topit 2 semiglabili multitur de 10K).

Tensiunea de -5V am facut-o conform schemei:

Asa cum am scris in articolul anterior rolul celui de-al doile AO este descris de Nicu Florica la el pe blog.

Im plus am adaugat 3 regulatoare: 7824 pentru AO, 7812 pentru ventilator, si 7805 pentru Arduino.

Transformatorul folosit este destul de generos si nu simte consumul suplimentar la  iesirea de 18Vca.

Eu am folosit un AO rusesc dublu K157YD2 care era disponibil in sertar, dar se poate folosi orice AO.

Codul este pe github.

Ca traductor de temperatura am folosit tot LM35.

Imagini din timpul testelor finale mai jos:

Aici am reglat reactia negativa

Radiatorul tranzistorului regulator este temporar ca sa nu se incinga accidental  la reglajul tensiunii minime.

 Aici are si consumator un bec auto de frina. Din cele 5 butoane (recuperate e la un copiator) sint folosite momentan doar 4. primele 2 + - din 10 in 10 pasi si urmatoarele + - cu pas ce 1. (Avem 8biti iar plaja de reglaj este de la 0 la 256, cu pas ce 60mV)

Tensiune minima. 

Pe radiatorul de AMD am lipit puntea redresoare (recuperata de la o sursa PC), cele trei stabilizatoare, si LM-ul 317. Aici am facut montajul in aer pentru erau prea multe fire de tras la placuta. In acest moment ventilatorul nu este alimentat pentru ca nu a fost nevoie desi aveam un consum de cca 12W pe becul de sarcina.

Diferenta de afisaj de TFT e din cauza tensiunii de 5V a lui Arduino, in cod este setata valoarea ce mi-o furniza  USB-ul laptopului.

 Tensiune maxima

Test sursa 0-20V 3A comandata cu arduino

Am testat o sursa de tensiune comandata de Aduino si afisare pe TFT 1,44"
Schema de pina acum este:

Initial am testat varianta pe 16 biti ce oferea o rezolutie de 0,000076V/pas, iar la iesirea din AO pentru o amplificare de 3 rezulta 0,00023V/pas.

Din butoanele de pe D4 si D5 se regleaza tensiunea de iesire pas cu pas. La pas de 1 dureaza exagerat de mult sa parcurgi cei 65535 pasi.

Apoi am testat varianta clasica pe 8 biti adica 255 pasi. Aceasta ofera o rezolutie de 20mV/pas iar la iesirea di AO cu amplificare de 3 rezulta 60mV/pas. Aici s-a scurtat considerabil timpul de parcurgere pas cu pas de la 0 la 255.

Spre  final am ramas la aceasta veriune pe 8 biti care este un reglaj usor, iar precizia de 60mV/pas mi s-a parut deocamdata acceptabila.

Eu am folosit un Arduino micro alimentat la 5V, si un BA741 alimentat la +24V si -5V ( tensiune maxima de 30V pentru AO). Din semireglabilul de 4k7 se regleaza reactia.( la pasul 255 vom avea 5V pe intrarea cu + a AO, la iesire trebuie sa avem 15V. La pasul 127 com avea 2,5V deci iesirea trebuie sa fie 7,5V.

La teste  am crescut reactia negativa astfel incit la pasul 255 sa am la iesire 20V, pentru asta mi-au trebuit 28V pe colectorul tranzistorului regulator. Pasii se pot monitoriza cu serial monitorul lui Arduino IDE.

Valorile pasilor sint memorate imediat ce se efectueaza un reglaj din butoanele + sau -..

Ca senzor de tensiune/curent am folosit un modul chinezesc cu MAX471, care are o tensiune maxima de 25V si curent de 3A, asa ca rezistenta de limitare am ales-o la 0,33Ohm (asta am gasit intr-o cutie) ceea ce inseamna un curent de maxim 2A.

Se poate masura si adaptind varianta lui Nicu Florica  descrisa la el pe blog.

Urmeaza sa inlocuiesc butoanele cu un encoder, si sa-i fac un preset la tensiune si curent. In aceasta faza daca se doreste reglarea curentului maxim se poate pune in paralel cu rezistenta de 0,33Ohm cu potentiometru de 500Ohm conform schemei suplimentare din coltul din dreapta sus.

Codul de pina acum este pe github.

 La cit am apucat sa testez s-a comportat super bine. La teste am folosit 4 surse de tensiune 28V/5A,24V/1A, -5V/1A, 5V/1A. Spre final pentru AO este nesesara o sursa bine stabilizata care sa nu fie influentata de consumul total. La scurt pe iesire sau limitare la 2A cu 12V reglati, pe bara  de 28V curentul este de 3,7A.

In faza de teste arata cam asa:

Sursa reglabila adaptata din sursa PC cu TL494

Sursa reglabila adaptata din sursa PC cu TL494

Din discutiile cu Nicu Florica si citeva informatii furnizate m-am hotarit sa transform o sursa de pc in sursa de laborator.

Informatiile de baza le-am gasit aici si aici.

Am reusit sa gasesc o sursa defecta ce avea condensatori explodati si folosea TL494.

Am inceput prin a identifica si elimina componentele conform schemei:

La eliminare trebuie identificate cu atentie componentele aferente lui T3 pentru ca acesta furnizeaza 5 si 12V din acest 12V se va alimenta ventilatorul de racire iar din 5V se va alimenta si placuta cu Arduino

Initial am facut teste in "aer":

Nu am gasit valorile rezistentelor din divizorul ce furniza referinta de 1V pe pinul 2 al circuitului, si am folosit un semireglabil de 10k. 

La transformatorul T3 nu am eliminat decit condensatorii electrolitici si pe infasurarea de 12V am lipit un condensator de 4700/35V.

Astfel am observat ca reglind o referinta de 1,6V tensiunea de iesire variaza de la 1,3V-28V. In aceasta situatie nu am mai facut modificarea din schema, ci am lasat dioda dubla care deja era montata pe radiator. Situatia mi-a convenit de minune pentru ca nu aveam la indemina puntea sugerata de italian.

Spre final am mai pus inca un condensator de 4700 si bobina L2. Cu un singur condensator apare riplu la consum de peste 4A.

Fiind toate OK am finalizat modificarile facute.

Acum trebuia sa rezolv problema afisarii curentului si tensiunii, si termostatarea incintei. Sursa de inspiratie a fost tot materialul publicat de Nicu.

Din cauza carcasei nu am gasit loc de montaj pentru un LCD 16x2, si am folosit unul 8x2 care era luat mai demult de pe aliexpress. Trebuia sa gasesc loc si la cei 2 potentiometri de reglaj , placa de arduino ce o aveam disponibila, si loc de racire la cele 3 rezistente de 0.2Ohm  care dau informatiile despre curentul de iesire.

Si aici a trebuit sa adaptez informatiile de la Nicu la situatia mea. Am folosit partea de masuratoare utilizata de el:

Mai departe am folosit un LM35 pentru masurarea tensiunii, iar la comanda ventilatorului un 2N2222, care era suficient pentru ventilatorul existent pe carcasa sursei. Detaliile se pot vedea din codul de aici.

Spre final am decupat cutia si a iesit ca mai jos: