Активная нагрузка программируемая через компьютер


Активная нагрузка это устройство, которое пригодится в мастерской любого радиоэлектронщика. Она помогает тестировать схемы БП, ЗУ и другие подобные, чтоб выяснить обеспечивает ли устройство достаточную мощность. Отличительной особенностью представленного тут устройства является возможность его программирования – уровень нагрузки устанавливается с компьютера, с помощью специальной программы.

Активная нагрузка программируемая через компьютер

Блок-схема показана на рисунке. Основа – микроконтроллер с преобразователем ЦАП. Выход ЦАП подключен к операционному усилителю, который управляет затвором N-МОП транзистора. Обратная связь – это напряжение, приложенное к измерительному резистору, пропорциональное силе тока, потребляемого от тестируемой схемы питания. Микроконтроллер связывается с компьютером через последовательный интерфейс UART, который затем преобразуется в стандарт USB с помощью интегральной микросхемы.

  • Ток нагрузки регулируется в диапазоне 0,05 – 1 А с шагом 0,05 А,
  • максимальное напряжение исследуемого источника: 24 В,
  • питание и управление через USB и ПК.

Активная нагрузка программируемая через компьютер

Электрическая схема активной нагрузки

Схема принципиальная показана на рисунке ниже. Микроконтроллер U2 – EFM32TG110 от Silicon Labs, имеет встроенный преобразователь ЦАП. Микросхема U1 представляет собой сдвоенный операционный усилитель, U1A работает в конфигурации повторителя напряжения, а U1B как неинвертирующий усилитель. Он контролирует степень открытия транзистора Q1, который напрямую определяет ток потребляемый от источника питания. Измерительный резистор R11 обеспечивает обратную связь с усилителем U1B. Исследуемый блок питания подключается к разъемам J3 и J1 (земля). U3 – это преобразователь UART-USB, а J4 – разъем USB.

Активная нагрузка программируемая через компьютер

На рисунке показан пользовательский интерфейс, подготовленный специально для этого проекта. В верхнем левом квадранте введите номер последовательного порта, к которому подключено устройство, и скорость передачи (по умолчанию 19200 кбит / с). В правом верхнем квадранте находится поле для ввода ожидаемой силы тока (разрешение 10 мА) и кнопки включения и выключения нагрузки. Внизу окна находится терминал последовательного порта, который отображает ответы, полученные от микроконтроллера. Терминал также можно использовать самостоятельно – для связи с другими устройствами. Вид окна программы управляющего устройства:

Полезное:  Быстрое зарядное устройство для Eneloop NiMH от USB

Активная нагрузка программируемая через компьютер

Спроектированная печатная плата представлена на рисунке, её размеры 3 х 5 см. Дорожки идут с двух сторон, детали только на верхнем слое. Коммуникационный разъем размещен так, что его можно напрямую подключить к USB-порту компьютера.

Активная нагрузка программируемая через компьютер

Функциональные тесты нагрузки

Для проверки правильности работы схемы были произведены следующие измерения:

  • изменение тока нагрузки при постоянном напряжении тестируемого источника питания. На рисунке показаны результаты
  • измерения для испытанного напряжения 3,3 В и тока нагрузки, измененного с 0,05 А до 1 А с шагом 0,05 А.
  • изменение напряжения тестируемой схемы питания при постоянном токе нагрузки.

На рисунке показаны результаты измерений для тока нагрузки 200 мА и напряжения, изменяющегося от 1 В до 10 В с шагом 0,1 В.

Активная нагрузка программируемая через компьютер
Результаты измерений тока нагрузки при постоянном напряжении тестируемой схемы.
Активная нагрузка программируемая через компьютер
Результаты измерений напряжения тестируемой схемы питания при постоянном токе нагрузки.

На обеих осциллограммах напряжение отмечено желтым (2 В на деление), а ток – зеленым (0,2 А на деление). Схема ведет себя так, как и ожидалось – ток поддерживается на одном уровне независимо от напряжения питания.


НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ