0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

如何制作一个带OLED显示屏的可编程袖珍电源

科技观察员 来源:Shahariar 作者:Shahariar 2022-07-02 11:00 次阅读

作为业余爱好者,我们经常需要为原型供电,检查项目的电压、电流、功率限制,测试新购买的组件。在这项工作中始终需要可变电源。但不幸的是,并非我们所有人都有工作台/实验室电源。如果买的话也很贵,如果需要携带的话会很笨重。我一直在寻找一种成本更低、便携性和生产力高的可编程电源,用于为我的原型和测试组件供电。所以,我决定做一个。

特点:

可编程的

可充电的

便携的

步进变量

电压/电流/功率计

保护继电器

可定制,小巧可爱

酷炫的 OLED 用户界面

按钮用户控制和基于菜单的导航

固件可升级以获得更多功能!

以及适用于低功率电子项目的最通用电源。

设备规格

最大输出直流负载电流:400 mA

电压范围:2.0 伏 - 12.0 伏

电压步长:约 0.1 伏

最佳效率:75 %

电流测量精度:+/- 1 mA

电压测量精度:+/- 0.02 伏

pYYBAGK_tIaAeRYFAAycokglRWE986.png

请注意,此设备是一个快速原型。通过使用高容量电池、附加电子设备和升级设计,可以实现 0-30 甚至负电源和更多输出电流。

工作原则

设计本身是硬件密集型的。这里发生了很多事情。系统的粗略框图如下所示:

poYBAGK_tIGASyMiAAJyhwiCpC4555.png

电源是 USB 可充电的 3.7 V 锂聚合物电池。首先使用 XL6009 DC-DC 升压模块,我们从 Li-Po 产生 15.6 伏的电压。为了运行 MCU,我们还使用 7805 稳压器制作了 5 伏电压。

Arduino UNO 克隆 Atmega328P 与 2 个基于中断的用户输入开关连接,一个优雅的 OLED 输出显示器。Rx/Tx/DTR 固件(草图)通过 USB/串行从 PC 上传端口。(模块 1)

该项目的核心是基于MCP4131 数字电位器 (Digipot) + LM 358 OpAmp的步进电压发生器。该电压是 LM317 可调稳压器的控制电压。(模块 2)

Digipot 通过类似 Pseudo-SPI 的命令从 Arduino 控制。LM317 的设计方式是输出引脚电压始终比调整引脚电压高 1.25 伏,前提是输入引脚的电压足够高(此处为 15.6 伏)。(模块 3)

阶跃电压被馈送到调整引脚,以根据用户的需要从 Arduino 创建可变输出。

ADC 测量与监控和保护相关的所有电压;电池电压、升压电压、充电检测电压和输出电压通过分压器网络进行调节,用于为 ADC 范围供电,此处为 0-1.1 伏。我使用了 Arduino 的内部参考,它创建了 1.1 伏的参考电压。

对于电流检测,输出负载的返回(负载接地)与 1 欧姆电流检测电阻串联连接到系统接地。当电流流过外部负载时,该检测电阻器中也会产生电压降。该电压通过 OP07 精密运算放大器放大并馈送到 ADC 引脚之一。

最后,对于电池充电,来自 USB 的 5 伏电压与 4007 二极管和 5 欧姆限流电阻串联到锂聚合物电池。这是一种粗略的充电方法,不是最适合锂电池充电的方法。

操作总结:

MCP4131 数字电位器产生 0-5 伏特范围内的阶跃电压,步长约为 40mV(7 位 10K Digipot 有 129 阶 5V/128 = 0.40 mV),然后由 LM358 放大 2.5 倍,给出0-12.5 伏控制电压范围,步长为 0.1 伏。这个放大的阶跃电压信号被馈送到 LM317 的调整引脚。LM317 产生 V_Step+1.25 伏的输出电压,提供给外部负载。外部负载的返回/接地通过 1 欧姆电流检测电阻器连接到内部接地。

假设:x mA 电流流向外部负载,它将产生x1 欧姆电流检测电阻上的 mV 压降(欧姆定律 V=I*R)。这个小电压信号被馈送到配置为 2.5X 增益的低偏移 (10uV) 运算放大器 OP07,这将产生2.5x毫伏输出。Arduino ADC 配置有 1.1 伏的内部基准电压,因此可以以大约 1 mV (1100/1023) 的步长检测 0 -1100 mV 的电压。OP07 的输出连接到 Arduino ADC 以进行电流感应。这就是电流限制为 400mA 的原因。可以通过改变 OP07 的增益来增加/减少它。类似地,可以通过改变 LM358 的升压电压和增益来改变输出电压范围。其他电压是使用电阻分压器网络衰减电压以适应 ADC 范围测量的。锁存继电器有 2 个线圈。通过向任何线圈施加瞬时电源,可以切换继电器触点。一旦切换,它就会保持在那里,因此线圈会立即断电。

构建项目

首先,我们从单个开关插座盒开始,并为放置电池、USB 充电端口、电源开关等进行必要的切割和对齐。

pYYBAGK_tHKABLRDAAM2XOEzysk483.png

接下来,用铜带和硬币制作散热器,用于 DC-DC 升压模块。

poYBAGK_tG2ABcxXAAKz4_bvf4Q403.png

升压模块放置在插座盒内:

pYYBAGK_tGmAZko7AAnZh30M2FI181.png

使用以上部分,制作了以下3个模块:

Arduino + I/O + 控制模块

步进电压和可调稳压器模块

电流感应模块

poYBAGK_tGWAaweoAAMYbMTaER0776.png

最后,所有板之间的连接被连接和焊接。

pYYBAGK_tGKAK9HiAAPsASOCQ_8581.png

使用热胶作为填充物后,我们终于有了:

poYBAGK_tF6AcJ-2AATr7enZZmY273.png

开发固件和操作程序

固件(Arduino Sketch)现在是 1.0.2 Beta。目前并非所有功能都可用。但启用了控制电压、连接/断开继电器、查看信息等最重要的功能。在void setup() 其中很少有初始化函数来预热与不同外部硬件相关的 Arduino 引脚。

输入:有 2 个基于中断的输入按钮,用于增加/减少输出电压,访问菜单。Arduino 引脚 2 和 3 上的 INT0 和 INT1 编码为下降沿中断。您将看到 2 个电容器机械开关并联,用于去抖动。编写代码以在用户按下这些开关通过继电器打开/关闭输出或增加/减少电压(Beta)时触发中断。

输出:1306 OLED 显示输出信息,从 ADC、内部定时器(用于设备运行时间)和标志变量获取数据,以告知用户输出启用/禁用状态。基于 U8G 库,OLED 将信息打印为文本和数字。我有使用图形(模拟类型)表示的计划。

SSD1306 的 5 个数字引脚(Waveshare 的 OLED)clk、din、cs、d/c、res 连接到 Arduino 10、9、11、13、12 引脚并进行相应编程。在主循环中,每次都会调用函数来更新 OLED 上的信息。

update_display()

Atmega328P 的内部定时器 1 配置为每 1 秒定期触发以跟踪时间。

控制:MCP 4131 数字电位器是一种控制器,具有以下功能:使用引脚 6、7、8 作为 CS、Clk、数据引脚,数据通过适当的时钟和延迟移出。这就像慢速软 SPI。由于我已经在其他地方用完了硬件 SPI 引脚,所以这是当时唯一的解决方案。

increment_digipot()decrement_digipot()

两个数字引脚 4 和 5 用于控制自锁继电器。一个短的高脉冲被馈送到继电器驱动晶体管以激励 2 个线圈以翻转继电器。它既可以自动发生(在过载/短路期间),也可以由用户手动发生。

ADC:主循环中的函数执行 获取 20 次平均电压和电流信息并更新变量以获得新信息,然后将其打印在显示器上

calc_VI()analogRead

草图写在多个选项卡中,以组织与不同操作相关的不同功能的代码。有 ADC、Digipot、、中断、继电器和定时器选项卡排列所有用户定义的功能。我也会尝试添加更多注释来解释所有功能,但您应该不会觉得难以理解,因为这些功能是基于执行某些任务的多个 Arduino 功能。

Display_Fn

局限性

该设备有一些严重的限制:

电压不能低于 2.0 V

电压输出阶跃不连续

电流测量会为大电流产生接地偏移

ADC 测量具有低分辨率

在低压大电流负载下效率是同类产品中最差的

非标准,稍不安全的锂电池充电

结论

这种可编程电源将帮助我更有效地制作项目/原型。不使用万用表测量电压电流功率。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源
    +关注

    关注

    184

    文章

    17705

    浏览量

    249967
  • 可编程
    +关注

    关注

    2

    文章

    860

    浏览量

    39811
  • OLED显示屏
    +关注

    关注

    6

    文章

    217

    浏览量

    30675
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    OLED显示屏_

    `OLED显示屏_OLED显示屏_OLED显示屏_`
    发表于 07-23 11:50

    【QR-10系列通用型袖珍可编程电阻箱试用体验】开箱

    【感谢】感谢电子发烧友、感Eastwood仪器对我的信任,提供这次QR-10袖珍可编程电阻箱试用体验的机会。昨天快递到了,现在将这款电阻箱展示如下:1、打开快递包装,展示出来的是
    发表于 06-26 14:12

    IIC的12864OLED显示屏中文字库的显示屏吗?

    IIC的12864OLED显示屏中文字库的显示屏
    发表于 11-08 08:32

    基于单片机和可编程逻辑器件实现LED显示屏

    基于单片机和可编程逻辑器件实现LED显示屏  LED显示屏主要由电流驱动电路及LED点阵阵列、控制系统和PC端管理软件三部分构成(图1)。控制系统负责接收、转换和
    发表于 12-24 17:50 1046次阅读
    基于单片机和<b class='flag-5'>可编程</b>逻辑器件实现LED<b class='flag-5'>显示屏</b>

    可编程器件实现LED显示屏的硬件扫描控制

    可编程器件实现LED显示屏的硬件扫描控制
    发表于 01-18 20:40 21次下载

    LED灯能用来制作显示屏吗?

    LED灯是不能用来制作显示屏的。虽然灯显示屏都是由多颗发光二极管组成,但却是两种工作方式和原理完全不同的产品。
    的头像 发表于 06-20 10:03 3488次阅读

    DIY款带有可编程LED显示屏的帽子

    这是顶令人惊叹的、易于制作的帽子,带有可编程LED显示屏,可以显示任何颜色、图像和动画,您可以放入8x8矩阵中。
    的头像 发表于 05-11 15:46 3236次阅读
    DIY<b class='flag-5'>一</b>款带有<b class='flag-5'>可编程</b>LED<b class='flag-5'>显示屏</b>的帽子

    OLED显示屏和旋转编码器的AVR编程

    电子发烧友网站提供《OLED显示屏和旋转编码器的AVR编程器.zip》资料免费下载
    发表于 08-03 09:21 4次下载
    <b class='flag-5'>带</b><b class='flag-5'>OLED</b><b class='flag-5'>显示屏</b>和旋转编码器的AVR<b class='flag-5'>编程</b>器

    OLED显示屏的LED条形混色器

    电子发烧友网站提供《OLED显示屏的LED条形混色器.zip》资料免费下载
    发表于 11-09 09:35 2次下载
    <b class='flag-5'>带</b><b class='flag-5'>OLED</b><b class='flag-5'>显示屏</b>的LED条形混色器

    OLED显示屏的LoRa节点和3ESP32的继电器

    电子发烧友网站提供《OLED显示屏的LoRa节点和3ESP32的继电器.zip》资料免费下载
    发表于 12-29 14:03 0次下载
    <b class='flag-5'>带</b><b class='flag-5'>OLED</b><b class='flag-5'>显示屏</b>的LoRa节点和3<b class='flag-5'>个</b><b class='flag-5'>带</b>ESP32的继电器

    NTC和OLED显示屏的温度监视器

    电子发烧友网站提供《NTC和OLED显示屏的温度监视器.zip》资料免费下载
    发表于 06-28 15:56 0次下载
    <b class='flag-5'>带</b>NTC和<b class='flag-5'>OLED</b><b class='flag-5'>显示屏</b>的温度监视器

    OLED显示屏可编程袖珍电源

    电子发烧友网站提供《OLED显示屏可编程袖珍电源.zip》资料免费下载
    发表于 07-04 09:33 0次下载
    <b class='flag-5'>带</b><b class='flag-5'>OLED</b><b class='flag-5'>显示屏</b>的<b class='flag-5'>可编程</b><b class='flag-5'>袖珍</b><b class='flag-5'>电源</b>

    展厅透明oled显示屏怎么样

    展厅透明OLED显示屏怎么样   尼伽OLED透明技术研发部整理发布,转载须注明来源   随着科技的不断进步,OLED(Organic L
    的头像 发表于 08-16 16:46 951次阅读

    LCD显示屏、LED显示屏OLED显示屏有什么区别?

    质量、能效和可应用性等方面存在着很大的区别。下面是对LCD显示屏、LED显示屏OLED显示屏的详尽、详实、细致的比较: 、工作原理: 1
    的头像 发表于 12-11 14:29 2.2w次阅读

    可编程电源如何编程

    可编程电源如何编程  可编程电源种可以调节输出电压和电流的
    的头像 发表于 06-10 15:24 1303次阅读