Главная » Компьютерная электроника
Призовой фонд
на декабрь 2018 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

USB тестер. Версия 2.0

После попытки изготовить аналог китайского USB тестера (ссылка), который конечно работал, но имел некоторые особенности, которые не добавляли ему удобства в использовании. К ним можно отнести и сильно ограниченный диапазон питающих напряжений, и неудобство в считывании информации (бегущая строка на четырехразрядном семисегментном светодиодном индикаторе - то еще удовольствие). Кроме того, в силу отказа от усиления напряжения, поступающего с шунта, точность измерения в сочетании с небольшим максимальным током и вовсе делают его не очень привлекательным к повторению.

Но в данной конструкции были учтены эти ошибки. Так, для индикации параметров применен жидкокристаллический дисплей, устанавливаемый в телефоны фирмы Siemens (модели A62, A65 и т.д.). Добавилась возможность сброса результатов измерений а также повышен предел по току, и расширен диапазон питающих напряжений.

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 16МГц (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 (взяты со страницы описания товара на aliexpress):

  • Максимальный выходной ток: 2А
  • Максимальное выходное напряжение: 28В
  • Диапазон входных напряжений: 2 - 24В
  • КПД: до 93%

Так же, 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 устройства приведена ниже:

(схема)

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 мной был использован ЛУТ. Все контактные площадки, которые предусматривают сверление отверстий, рассчитаны под сверло 1мм (исключение - отверстия под ушки USB разъема).

Топология печатной платы представлена ниже:

(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.

(плата 2)

Естественно, все файлы (в т.ч. и файлы печатных плат) есть в архиве, прикрепленном к статье. Для просмотра схемы и плат необходим Proteus версии не ниже чем 8.4.

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 А*ч. Кнопка служит для сброса текущих значений.

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

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

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 что бы 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).

Фотографии процесса сборки и готового устройства:

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1 МК AVR 8-бит
ATmega8-16PU
1 DIP28Поиск в Utsource В блокнот
U2 Операционный усилитель
LM358N
1 DIP8Поиск в Utsource В блокнот
LCD1 ЖК дисплейLPH8731-3C1 Siemens A65Поиск в Utsource В блокнот
X1 Кварцевый резонатор16 МГц1 НизкопрофильныйПоиск в Utsource В блокнот
DC-DC преобразовательMT36081 Поиск в Utsource В блокнот
D1 Стабилитрон3.3 В1 Поиск в Utsource В блокнот
R7 Резистор
100 кОм
1 0805Поиск в Utsource В блокнот
R1, R16 - R20 Резистор
10 кОм
6 0805Поиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор
9.1 кОм
1 МЛТ-0,25Поиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор
1.2 кОм
1 МЛТ-0,25Поиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор
36 кОм
1 МЛТ-0,25Поиск в Utsource В блокнот
R5 Резистор
24 кОм
1 МЛТ-0,25Поиск в Utsource В блокнот
RV1 Подстроечный резистор2 кОм1 МногооборотныйПоиск в Utsource В блокнот
R8 Резистор
510 Ом
1 МЛТ-0,25Поиск в Utsource В блокнот
R9, R10 Резистор
220 Ом
1 МЛТ-0,25Поиск в Utsource В блокнот
R11 - R15 Резистор
5.6 кОм
5 0805Поиск в Utsource В блокнот
C1 Конденсатор100 нФ1 Дисковый керамическийПоиск в Utsource В блокнот
C2, C3 Конденсатор22 пФ1 Дисковый керамическийПоиск в Utsource В блокнот
РазъемPLS-401 Поиск в Utsource В блокнот
РазъемPBS-401 Поиск в Utsource В блокнот
ГнездоUSB-AF1 УгловойПоиск в Utsource В блокнот
S1 Кнопка1 Длинный толкательПоиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (5) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Wladimir #
Вместо многооборотника на фото поставлен точный резистор.
Вместо стабилитрона на 3,3 можно влепить LM1117 3.3, это улучшит стабильность и точность питания индикатора.
Ответить
0

[Автор]
zeconir #
Можно поставить презиционный резистор.
А вот насчет стабилизатора - это не играет большой роли. Индикатору по большей части все равно, что ему подают, главное без пульсаций и не больше 3.3В.
Ответить
0
pcb432 #
Вещь интересная. Но чтобы посмотреть нормально схему, нужно скачивать и распаковывать файлы.
На видео ни слова коментарий, да и посмотреть что отображает дисплей, нужно переворачивать верх ногами монитор.
Это все таки наверное не совсем USB тестер, а скорее всего устройство измерения параметров питания для USB гаджетов.
В китайских USB тестерах (без учета питания устройства) два USB разьема - вход и выход , подключается как бы в разрыв USB шины.
Желательно шрифт сделать максимальным, а то дисплей огромный, а буквы разглядывать через увеличительное стекло.
Ответить
0

[Автор]
zeconir #
За видео извиняюсь, штатив оставил в универе, а там сейчас никого. Про шрифт уже и сам думал, можно еще добавить время. прошедшее с начала измерения.
Устройство включается как-раз в "разрыв" шины, просто штекер на проводах висит, а гнездо на плате.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

МиниПК MK809V - 4 ядра, Android 4.4.2
МиниПК MK809V - 4 ядра, Android 4.4.2
Осциллограф DSO138 Регулятор мощности 2 кВт
вверх