Как сделать USB тестер напряжения и тока своими руками?

19 февраля 2019 / 14:52
USB тестерСхема, печатная плата и необходимые радиодетали для сборки USB тестера напряжения и тока своими руками — пошаговые фото монтажа и видео работы готового устройства.
Содержание статьи:

  1. Характеристики и особенности конструкции
  2. Схема, печатная плата
  3. Необходимые детали для сборки своими руками
  4. Фотоинструкция сборки, видео работы
  5. Видео

Для индикации параметров в данном USB тестере применен жидкокристаллический дисплей, устанавливаемый в телефоны фирмы Siemens (модели A62, A65 и т.д.). Также есть возможность сброса результатов измерений, повышен предел по току, и расширен диапазон питающих напряжений.

Характеристики и особенности конструкции USB тестера



Характеристики USB тестера:

  • Потребляемый ток: 50 мА
  • Напряжение питания: 5В
  • Входное напряжение: 2–24 В
  • Сопротивление шунта: 0.1 Ом

Основой данной конструкции является «ветеран» среди микроконтроллеров — ATmega8, работающий на частоте в 16 МГц (это сделано для ускорения отрисовки информации на ЖК-дисплее). В качестве усилителя напряжения с шунта выступает широкодоступный ОУ LM358N(P).

Для питания устройства был применен повышающий DC-DC преобразователь, что позволило в некоторой степени абстрагироваться от питающего напряжения.

Данный модуль обладает следующими характеристиками:

  1. Максимальный выходной ток: 2А.
  2. Максимальное выходное напряжение: 28В.
  3. Диапазон входных напряжений: 2–24В.
  4. КПД: до 93 %.

Также на нем есть надпись MT3608 (впрочем, китайцы вполне могут склепать и с другой маркировкой). Внешний вид представлен ниже.

DC-DC

При больших токах эти модули ведут себя не совсем адекватно (огромные пульсации на выходе), но вот до 100мА это вполне оправданное решение.


Схема USB тестера тока и напряжения, печатная плата



Схема USB тестера

Для облегчения монтажа, а также увеличения ремонтопригодности решено было использовать микроконтроллер и операционный усилитель в корпусах DIP28 и DIP8 соответственно. Этот ход несколько усложнил разводку печатной платы, а также послужил причиной незначительного увеличения ее размеров. Но в итоге печатная плата получилась односторонней с несколькими перемычками.

Платы выполнены на одностороннем фольгированном материале. Для их изготовления был использован ЛУТ. Все контактные площадки, которые предусматривают сверление отверстий, рассчитаны под сверло 1 мм (исключение — отверстия под ушки USB разъема).

Топология печатной платы представлена ниже:

Печатная плата 1

В целом, если вы планируете какой-либо встраиваемый вариант, то можно оставить все как есть. Если же вам требуется законченное устройство, то можно вытравить дополнительную плату, которая устанавливается на основную.

Печатная плата 2

Естественно, все файлы (в том числе и печатные платы) есть в архиве, прикрепленном к статье. Для просмотра схемы и плат необходим Proteus версии не ниже чем 8.4.

Файлы для скачивания: usb-tester.rar

Схема работает следующим образом. Операционный усилитель включен по не инвертирующей схеме и в данном случае обладает коэффициентом усиления 10. Далее аналоговый сигнал поступает на вход АЦП микроконтроллера, который раз в секунду проводит измерения таких параметров как ток и напряжение. На основе полученных данных вычисляется значение емкости в Ач. Кнопка служит для сброса текущих значений.


Программа для микроконтроллера написана на языке C++ в среде Atmel Studio 7.0.

При проектировании устройства мы старались использовать доступные комплектующие. Единственное, что выбивается из общей картины — ЖК-дисплей и DC-DC преобразователь.


Необходимые детали для сборки USB тестера тока и напряжения своими руками



Используемые радиодетали:

  • МК AVR 8-бит (U1) — ATmega8-16PU (DIP28).
  • Операционный усилитель (U2) — LM358N (DIP8).
  • ЖК дисплей (LCD1) — LPH8731-3C (Siemens A65).
  • Кварцевый резонатор (X1) — 16 МГц (низкопрофильный).
  • DC-DC преобразователь — MT3608.
  • Стабилитрон (D1) — 3.3 В.
  • Подстроечный резистор (RV1) — 2 кОм (многооборотный).
  • Резистор — R7 (100 кОм, 0805); R1, R16–R20 (6х10 кОм, 0805); R2 (9.1 кОм, МЛТ-0,25); R3 (1.2 кОм, МЛТ-0,25); R4 (36 кОм, МЛТ-0,25); R5 (24 кОм, МЛТ-0,25); R8 (510 Ом, МЛТ-0,25); R9, R10 (2х220 Ом, МЛТ-0,25); R11–R15 (5х5.6 кОм, 0805).
  • 3 дисковых керамических конденсатора C1 (100 нФ); C2, C3 (22 пФ).
  • 2 разъема — PLS-40 и PBS-40.
  • Гнездо — USB-AF (угловой).
  • Кнопка (S1) —длинный толкатель.

Все smd резисторы использованы типоразмера 0805, роль шунта выполняет резистор мощностью 5–10 Вт, а остальные резисторы можно взять на 0,125 или 0,25 Вт.


Резисторы R2–R7 желательно брать с малым допуском (<1 %), подстроечник RV1 — многооборотный. Что касается делителей (R4–R5, R11–R20), то для них можно взять и другие номиналы резисторов, но необходимо, чтобы отношение плеч осталось неизменным. Резистор R8 можно взять в диапазоне примерно 480–680 Ом. Стабилитрон, увы, необходим именно с напряжением стабилизации 3.3В. Кварцевый резонатор требуется низкопрофильный, в противном случае он будет упираться во вторую плату (сверху).

Фотоинструкция сборки USB тестера тока и напряжения, видео работы



Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Сборка USB тестера тока и напряжения своими руками

Видео работы USB тестера тока и напряжения:

0

Другие новости по теме:

Добавление комментария
Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Если Вы не робот, то подтвердите это: *