USB логгер

Автор: vdavid
Опубликовано 11.04.2013
Создано при помощи КотоРед.

Предлагаемое устройство предназначено для записи профиля напряжения во время заряда Ni-MH аккумуляторов в зарядных устройствах La Crosse BC-x00, Sanyo MQR06, Powerex MAXA C9000 и прочих ЗУ подобного типа.
Особенность измерения заключается в том, что напряжение измеряется в паузах, когда ЗУ отключает зарядный ток. Устройство определяет начало такой паузы и измеряет напряжение на аккумуляторе. Кроме напряжения измеряется так же температура аккумулятора. Далее результаты измерения считываются программой на ПК и выводятся в виде таблицы и графика. Схема устройства представлена на рисунке. Она построена на микроконтроллере ATMega88 фирмы Atmel в корпусе TQFP. Без всяких изменений можно использовать ATMega48, но придется внести изменения в Makefile и скомпилировать прошивку. Для связи с ПК решено было использовать интерфейс USB. Поскольку дешевые микроконтроллеры не имеют аппаратной поддержки этого интерфейса, на помощь пришла небезызвестная библиотека V-USB. При этом наш логгер является HID-устройством, что полностью избавляет от необходимости устанавливать какие-либо драйвера. Для повышения разрешающей способности АЦП применена техника передискредитации (oversampling), достаточно подробно описанная в application note AVR121: Enhancing ADC resolution by oversampling. Для получения измеряемой величины используется 64 измерения, что теоретически повышает разрешающую способность АЦП до 13 бит. Устройство подключается непосредственно к аккумулятору с помощью контактов 1 и 2 разъема X3. При этом между контактом 2 и плюсом аккумулятора необходимо припаять внешний резистор, сопротивлением 5.1..6.8 кОм, который совместно с R8 образует делитель напряжения. В качестве термодатчика можно использовать LM35, TMP35, TMP36, TMP37, TC1047 и им подобные. Выход термодатчтка подключается к контакту 3 разъема X3. Резистор R7 впаивать не следует, поскольку выходной ток датчика очень мал и этот резистор будет вносить заметные искажения в показания. Для программирования микроконтроллера используется разъем X2. К сожалению он имеет нестандартную распайку и на него не выведено питание, поэтому в процессе программирования устройство должно быть подключено к ПК через разъем USB.



Подключение аккумулятора и термодатчика следует выполнить экранированным проводом небольшой длины для уменьшения внешних помех. Программа для ПК достаточно проста. Перед использованием устройства нужно выполнить его калибровку. Для этого необходимо нажать кнопку «Property» (крайнюю справа), подключить аккумулятор или другой источник напряжения 1..2..1.5 В и путем изменения константы пересчета в поле «Multiplier» для канала 0 добиться, что бы показания в поле «Value» ( в мВ) совпадали с фактическим напряжением на клеммах аккумуляторы. После каждого изменения константы нужно нажимать кнопку «Change». Аналогично настраивается канал измерения температуры. Для этого нужно в комбо-боксе «Channel» выбрать канал № 1 и произвести калибровку. Контролировать напряжение на выходе термодатчика нужно вольтметром с входным сопротивлением не менее 10 МОм. Остальные элементы настройки:
Delta1 – перепад напряжения в мВ для определение измерительной паузы.
Delta2 – допустимое колебание напряжения в мВ во время измерения
0 degree offset – напряжение на датчике в мВ, соответствующее нулю градусов по Цельсию.
Sensitivity – чувсвительность датчика в мВ на градус.
Схема и разводка платы выполнены в P-CAD-2004. Диаметр всех отверстий выбран 8 mils, поскольку плата изготавливалась с помощью лазерного утюга (точнее лазерного ламинатора), и они выполняли роль кернений. Это устройство можно использовать и для записи любых других напряжений. Число каналов без труда можно увеличить до восьми, простой разводкой соответствующих входов ADC на разъем. Для непрерывной записи сигналов (без обнаружения измерительных пауз) потребуется модификация программы для ПК.



Пример записанного лога приведен на картинке ниже

Файлы:
Принципиальная схема
Схема, прошивка и программа для ПК

Все вопросы в Форум.