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Description
L'alimentation FCALLBOX 2x30V 3A USB V2.00 décrite dans cet article remplace la première version (archive en fin d'article). Elle est plus précise et possède un MCU plus puissant permettant un affichage plus fluide. Les caractéristiques sont les suivantes : - Deux sorties programmables 1 à 30V 3A max, isolées : Précision pour la tension : 1.4% max entre 1 et 30V et 0.4% entre 3 et 30V pour une charge de 0 à 3A. Précision de lecture de courant : +/-2% max de 300mA à 3A et +/-5% max de 0 à 3A - Deux sorties fixe 5V 3A (0V couplé à chaque sortie 1 à 30V). - Possibilité de mettre les sorties 30V en série (2 à 60V 3A) ou en montage symétrique (1 à +30V 3A et -1V à -30V 3A) - Possibilité de mettre les sorties 5V en série (10V 3A) ou en montage symétrique (+5V et -5V 3A) - Protection de courant programmable 0 à 3A, software et hardware. - Affichage et commande via un écran TFT 2.8" à touches tactiles. - programmable par USB, port isolé des sorties (le 0V n'est pas rélié au 0V du port USB de votre PC.) SommaireBloc diagrammeL'alimentation est composée de : - Quatre blocs d'alimentation 230V vers 19V 30W. - Deux cartes d'alimentations avec CPU intégré. - Un afficheur TFT 2.8" avec touches tactiles. - Deux sorties 1 à 30V isolées. - Deux sorties 5V 3A isolées, mais avec leur 0V couplé respectivement au 0V de chaque sortie 1 à 30V. Ci dessous le blox diagramme d'un des deux blocs :
Télécharger ici le bloc diagramme Et le bloc diagramme de l'alimentation complète :
Télécharger ici le bloc diagramme SchémaLe schéma de la carte :
Télécharger le schéma ici Quelques explications : - La partie alimentation analogique est basée sur un régulateur à découpage LM2576 U27. - Le contrôle de la tension de sortie s'effectue en introduisant un ampli opérationnel U2 dans la boucle d'asservissement, celui ci étant piloté par un DAC 14bits AD5667R U1 qui incorpore une référence de tension stable. Note : le feedback est pris sur la borne SENSE + qui doit être relié à la borne + de la face avant - La mesure de courant de sortie, utilise un circuit "current sense 5A" ACS712 U23, sa sortie (185mV/A) est amplifiée par U8 et connectée à un ADC 18bits MPC3422 U6. - L'ADC et le DAC sont pilotés en I2C par Le CPU de la carte module PIC24FJ256GB206. Le bus est isolé par un ADUM2251 U5 afin de séparer électriquement le port USB des sorties alimentations. - La commande ON/OFF du régulateur LM2576 est pilotée par le CPU et isolée grâce un optocoupleur HMHA281 U6. - Le circuit ICL7660 U4 sert à générer une tension négative pour les AOP afin qu'ils puissent sortir une tension négative pour que la sortie du LM2576 puisse descendre à 1V - Afin d'assurer un protection de courant rapide, il a été ajouté un comparateur LM211 U13 sur la sortie du capteur de courant, la limite est fixée par la tension de sortie de la deuxième sortie du DAC U1. - La partie 5V 3A est faite avec un MP2315 U10. NomenclatureLa nomenclature ci dessous montre seulement les composants à monter. Pour la deuxième carte (SECONDARY), les composants dans les cellules rouge ne doivent pas être montés,
Circuit impriméLes dimensions de la carte PSU sont 100x75mm, étant donné que les dimensions standard des PCB prototype sont de 100x100mm, j'ai rajouté sur la surface non utilisée des adaptateurs CMS vers DIP. Il faut donc découper la carte au niveau du trait rouge. Ci dessous les photos de la carte F00108
Télécharger ici les données de fabrication AssemblageLa carte possède des composants sur les deux faces. Les composants en vert ne doivent pas être câblés. Les composants en rouge ne doivent pas être câblés pour la carte secondaire. R56 et R57 doivent être câblées comme sur le plan du bottom (pas comme sur les photos), ceci permet d'avoir une plus grande précision en lecture de courant.
Mise en boitierLa description qui suit utilise un boîtier de table Bopla 55520010.MT, mais tout autre type de boitier peut être adapté. PROPOSITION DE FACE AVANT ET ARRIERE
Télécharger ici le plan de perçage de la face avant en PDF
Télécharger ici le plan de perçage de la face arrière en PDF
Télécharger ici le plan des sérigraphies des faces en PDF
CâblageCABLAGE ENTRE LES DEUX CARTES C'est le câblage pour la communication entre la carte maitre et esclave
CABLAGE BLOCS ALIMENTATIONS Les entrées primaires 110/230V des quatre blocs sont mis en parallèle et seront câblés sur la face arrière. Chaque sortie 0 et 19V de chaque bloc est reliée aux entrées 0Va 19Va 0Vb 19Vb de chaque carte, utiliser des fils AWG16 ou moins (diamêtre plus gros).
CABLAGE FACE AVANT Afin d'éviter trop de chute de tension dans les câbles, utiliser des fils AWG16 ou moins (diamêtre plus gros)
CABLAGE FACE ARRIERE
CABLAGE DISPLAY
PHOTOS CABLAGE câblage des blocs d'alimentations
câblage principal
Programmation du PICTélécharger le zip du fichier HEX V2.15 à programmer dans le PICLa programmation peut se faire avec un pickit3 ou un ICD3, ci dessous la correspondance de la pin 1 de programmateur 
Si tout se passe bien, vous devriez voir l'écran de boot ci dessous : 
Appuyez sur l'écran pour passer au menu principal (on y vient automatiquement au bout d'une trentaine de secondes) 
Le T en jaune signifie tracking ON, en rouge OFF La case ON/OFF indique l'état de la sortie : En rouge : sortie OFF, en vert : sortie ON L'appui sur la case change l'état A l'état OFF, on visualise la valeur de la tension programmée, ainsi que la limite de courant: 
Pour programmer la tension de sortie, appuyez sur SET U: Vous avez alors accès à un clavier L'appui sur CL set la tension à 00.000V L'appui sur TR set le mode tracking ON ou OFF L'appui sur ENTER, set la valeur, et reviens au menu principal, sauf si la tension n'est pas comprise entre 1V et 30V. Auquel cas la valeur s'affiche en rouge et il faut alors saisir une autre valeur.
Pour programmer la limitation de courant, appuyez sur SET I: L'appui sur CL set le courant to 0.000A L'appui sur ZERO calibre le courant 0 L'appui sur ENTER, set la valeur,et reviens au menu principal, sauf si le courant n'est pas compris entre 0 et 3A.
Note : quand la limitation de courant se déclenche (en moins d'une seconde), la PSU passe en mode OFF Il faut alors soit supprimer le défaut ou augmenter la limite, avant de réarmer en appuyant sur la case ON/OFF La mesure de courant variant avec la température, quand le courant mesuré est négatif, l'affichage du courant est le suivant : 
Il faut alors faire une remise à zéro via le menu SET I puis ZER Programme PC Window de contrôle de la PSU via USBLe logiciel de contrôle permet de prendre la main sur la PSU via USB. Mais il est aussi indispensable pour les calibrations de celle ci. Télécharger ici le fichier et décompresser le dans un dossier puis lancer FcallBoxPSUremoteV121.exe
Pour chaque sortie, on a : - Uread indique la tension lue. - Iread indique le courant lu. - USet la tension de sortie programmée, modifiable en saisissant une valeur puis en appuyant sur ENTER ou sur le bouton Apply. - ISet même chose, mais pour la limite de courant. - Power indique la puissance consommée par la charge sur la sortie. - ON/OFF en rouge pour sortie OFF et vert pour ON, l'appuie sur le bouton change l'état de la sortie.- Dans le fenêtre Miscellaneous Controls : - Les boutons Zero Current output 1 et Zero Current output 2 permettent de remettre à 0 la valeur des courants lus. - Le bouton tracking met la PSU en mode où la tension de sortie est ajustée pour suivre la tension lue, cela permet de s'affranchir des pertes dans les câbles lors de fortes charges.A l'état OFF, Uread et Iread n'affichent rien, mais la programmation des sorties est possible : 
La mesure de courant variant avec la température, quand le courant mesuré est négatif, l'affichage du courant est le suivant et le bouton Zero Current Output clignote, indiquant qu'une calibration du Zéro est nécessaire : 
La calibration s'opère avec le logiciel de contrôle via USB :
Chaque opération peut être faite individuellement. Calibration de la tension de sortie (CALIBRATION VOLTAGE SET): - Cliquer sur le bouton 1, attendre que la tension soit stabilisée, mesurer à l'aide d'un multimetre la tension de sortie, écrire la valeur dans la case à droite. - Cliquer sur le bouton 2, attendre .., mesurer la tension de sortie et l'écrire dans la case de droite. - Cliquer sur le bouton 3, pour calculer et enregistrer les valeurs de calibrations dans la PSU.Calibration de la valeur lue de la tension de sortie (CALIBRATION VOLTAGE READ): - Cliquer sur le bouton 1, attendre que la tension soit stabilisée, mesurer à l'aide d'un multimetre la tension de sortie, écrire la valeur dans la case à droite. - Cliquer sur le bouton 2, pour calculer et enregistrer les valeurs de calibrations dans la PSU.Calibration de la valeur lue du courant de sortie (CALIBRATION CURRENT READ): - Cliquer sur le bouton 1, ceci enregistre la valeur quand il n'y a pas de charge en sortie (calibration du zéro). - Mettre une charge de 4.7R 50W sur la sortie avec une amperemetre en série, relever le courant et l'écrire dans la case de droite, cliquer sur le bouton 2. - Cliquer sur le bouton 3, pour calculer et enregistrer les valeurs de calibrations dans la PSU.Sauvegarde ou chargement des données de calibration : - Pour chaque sortie, il est possible de sauvegarder Save calibration datas ou de restorer Load calibration datasProgramme PC Linux de contrôle de la PSU via USBLe logiciel de contrôle permet de prendre la main sur la PSU via USB. A noter que la calibration n'est pas gérée par le programme Linux et elle doit être faite une fois avec le programme sous Windows. Le programme a été écrit en python, il faut d'abord lancer installations suivantes en mode root : - sudo apt-get install python-pygame - apt-get install python-pip - pip install pyusb Télécharger ici le fichier et décompresser le dans un dossier puis lancer python ps.pyCopie d'écran quand la PSU n'est pas connectée par USB ou pas sous tension 
Affichage en mode connecté 
La mesure de courant variant avec la température, quand le courant mesuré est négatif, l'affichage du courant est le suivant : 
Une calibration de la mesure de courant est nécessaire en cliquant sur DO ZERO OUTPUT Contrôle à distance du Software Windows ou LINUXLe logciel peut être piloté à distance via une liaison Socket Server-Client en UDP Il faut renseigner les champs IP et Port, utiliser 127.0.0.1 si le soft de pilotage est sur le même PC Les commandes disponibles sont listées ci dessous : La commande doit être suivie de \n Les commandes de lecture ci dessous retournent la commande suivie de la valeur et \n par exemple : READ_U1_VOLTAGE12.123\n READ_U1_VOLTAGE : return voltage read on Output #1READ_U2_VOLTAGE : return voltage read on Output #2 READ_U1_SET : return voltage set on Output #1 READ_U2_SET : return voltage set on Output #2 READ_I1_CURRENT : return current read on Output #1 READ_I2_CURRENT : return current read on Output #2 READ_I1_LIMIT : return limit current on Output #1 READ_I2_LIMIT : return limit current on Output #2 READ_U1_STATE : return state for Output #1, equal to 1 if ON READ_U2_STATE : return state for Output #2, equal to 1 if ON READ_TRACKING_STATE : return tracking, equal to 1 if ON Les commandes d'écriture ci dessous retournent OK + \n par exemple : OK\n SET_U1_VOLTAGE : set voltage for Output #1, return OKSET_U2_VOLTAGE : set voltage for Output #2, return OK SET_I1_LIMIT : set current limit for Output #1, return OK SET_I2_LIMIT : set current limit for Output #2, return OK SET_U1_ON : set Output #1 ON, return OK SET_U2_ON : set Output #2 ON, return OK SET_U1_OFF : set Output #1 OFF, return OK SET_U2_OFF : set Output #2 OFF, return OK SET_CURRENT_LIMIT_ON : set current limit ON for Output #1 and #2, return OK SET_CURRENT_LIMIT_OFF : set current limit OFF for Output #1 and #2, return OK SET_VOLTAGE_TRACKING_ON : set voltage tracking for Output #1 and #2 (software try to adjust the voltage output to fit the voltage read and set), return OK SET_VOLTAGE_TRACKING_OFF : disable voltage tracking for Output #1 and #2, return OK ZERO_1 : calibrate current read at 0 (compensate offset due to temperature change) for output #1, return OK after several second ZERO_2 : calibrate current read at 0 (compensate offset due to temperature change) for output #2, return OK after several second Application Android de contrôle de la PSU via le soft Windows ou LinuxL'application Android permet le pilotage à distance du soft de contrôle de la PSU et donc de la PSU avec un mobile ou une tablette sous Android L'application a les mêmes possibilités que l'application Windows excepté le calibrage de la PSU. Au premier lancement de l'application, l'écran de setting apparait, renseigner l'IP du PC où tourne le soft Windows ou Linux, ainsi que que le port qui est seté à 1236 par défaut.
La mesure de courant variant avec la température, quand le courant mesuré est négatif, l'affichage du courant et le bouton Zero Current Output sont en rouge, indiquant qu'une calibration du Zéro est nécessaire :
Qualifications et mesuresSetup de mesure : 
Vérification entre 1V et 30V sans charge puis à 1A, 2A et 2.9A : Ci dessous les relevés pour la différences entre la valeur de tension lue par la PSU en OUTPUT 1 en comparaison avec un multimètre externe : - La précision max est de 0.2% @ 0A , 0.3% @ 1A, 0.75% @ 2A, 1.3% @ 2.9A dans le range 1 à 30V - La précision max est de 0.2% @ 0A , 0.2% @ 1A, 0.2% @ 2A, 0.3% @ 2.9A dans le range 3 à 30V 
Ci dessous les relevés pour la différences entre la valeur de tension programmée par la PSU en OUTPUT 1 en comparaison avec celle lue avec un multimètre externe : - La précision max est de 0.1% @ 0A , 0.4% @ 1A, 0.7% @ 2A, 1.4% @ 2.9A dans le range 1 à 30V - La précision max est de 0.1% @ 0A , 0.2% @ 1A, 0.3% @ 2A, 0.4% @ 2.9A dans le range 3 à 30V 
Vérification courant de sortie mesuré : Ci dessous les relevés pour la différences entre la valeur de courant lue par la PSU en OUTPUT 1 en comparaison avec un multimètre externe : - La précision max est de +/-3% de 300mA à 3A et +/-5% environ en dessous de 300mA 
Télécharger ici les données de mesures
Vérification entre 1V et 30V sans charge puis à 1A, 2A et 2.9A : Ci dessous les relevés pour la différences entre la valeur de tension lue par la PSU en OUTPUT 2 en comparaison avec un multimètre externe : - La précision max est de 0.35% @ 0A , 0.3% @ 1A, 0.6% @ 2A, 1% @ 2.9A dans le range 1 à 30V - La précision max est de 0.2% @ 0A , 0.2% @ 1A, 0.1% @ 2A, 0.2% @ 2.9A dans le range 3 à 30V 
Ci dessous les relevés pour la différences entre la valeur de tension programmée par la PSU en OUTPUT 2 en comparaison avec celle lue avec un multimètre externe : - La précision max est de 0.2% @ 0A , 0.3% @ 1A, 0.8% @ 2A, 1.3% @ 2.9A dans le range 1 à 30V - La précision max est de 0.1% @ 0A , 0.05% @ 1A, 0.3% @ 2A, 0.4% @ 2.9A dans le range 3 à 30V 
Vérification courant de sortie mesuré : Ci dessous les relevés pour la différences entre la valeur de courant lue par la PSU en OUTPUT 2 en comparaison avec un multimètre externe : - La précision max est de +/-3% de 300mA à 3A et +/-3% environ en dessous de 300mA 
Télécharger ici les données de mesures
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