Trochę o historii rozwoju elektronicznych obciążeń i o tym, co dzieje się teraz

Ostatnio rzadko coś publikuję i nawet ktoś zapytał, czy wszystko u mnie w porządku. Niestety miałem bardzo dużo pracy, a o niektórych sprawach chciałbym dziś opowiedzieć, bo okazały się aktualne dla kupujących i interesujące dla mnie.

W ostatnim czasie przygotowałem zresztą sporo materiałów. Prawie skończyłem też testy nowej wersji obciążenia CL24. Są pozytywne, ale i negatywne strony. W każdym razie recenzje pojawią się już wkrótce.

Zacznę od krótkiego ogłoszenia.
Dostaję wiele pytań na różne tematy. Poza telefonami ludzie piszą do mnie na blogu, YouTube, e-mailem, Instagramie, Musce, Skype, Viberze, Telegramie, a nawet WhatsAppie. Najczęściej proszą o radę i zadają różne pytania, ale czasem jestem bardzo zajęty i nie mogę od razu odpowiedzieć, a potem po prostu zapominam, albo przeoczę waszą wiadomość, albo zdarzy się coś innego.
Chciałbym powiedzieć, że jeśli wasze pytanie jest dla was ważne, a nie odpowiem w ciągu kilku dni, po prostu napiszcie ponownie. To normalne, a nawet mile widziane.
Jeśli odpowiedź jest potrzebna naprawdę szybko, najlepiej skontaktować się ze mną przez komunikator, na przykład Skype, bo mogę nie sprawdzić poczty albo wasze pytanie zginie wśród mnóstwa newsletterów, spamu itp.

Dobrze, wstęp za nami, przejdźmy do bieżącego tematu.

Przypominam: żeby być na bieżąco z nowymi tematami na blogu, polecam obserwować mój Instagram. Będę tam publikować powiadomienia o nowych wpisach, a może też pisać po prostu o czymś ciekawym — link do konta

Można też subskrybować aktualizacje i nowe artykuły na kanale Telegram — https://t.me/KirichBlog


Zacznę więc od pierwszego modelu obciążenia. Były oparte na znanej płytce DL24, o której już wcześniej pisałem tutaj.



Później powstało kilka modeli opartych na płytce DL24M. Za jedną z tych płytek ogromne podziękowania należą się osobie, która mi ją podarowała.
Płytki te zostały wycofane z produkcji, więc z oczywistych względów rozwój tej serii został zakończony, choć same płytki były całkiem interesujące.


Mniej więcej w tym samym czasie zrealizowałem dwa zamówienia na niestandardowe obciążenia bez obudowy. Jedno o mocy 1000 W, oparte na płytce DL24, a drugie ciekawsze — oparte na płytce DL24EW, o mocy 1500–1800 W, z funkcją ładowania akumulatora, sterowaniem wentylatorami zależnie od trybu pracy i kilkoma innymi drobiazgami. Na zdjęciu widać, że do dodatkowych funkcji przygotowałem podmoduł montowany na oryginalnej płytce. Jedną z ciekawostek jest to, że płytka może sterować ładowarką o prądzie do 40 A. Jeszcze nie wiem, czy o niej opowiem, bo powstała tylko jedna sztuka, a później opracowałem ciekawszy wariant.


Przy okazji, później właściciel przysłał film, na którym widać, jak zamontowali to obciążenie w swojej obudowie i wykonali grawer laserowy na przednim panelu. Moim zdaniem wyszło świetnie. To zresztą po części odpowiedź na pytanie, dlaczego nie dołączam do obciążeń żadnych przewodów. Przewód zasilający jest standardowy, „komputerowy”, i zwykle każdy ma taki w domu. Przewody prądowe każdy dobiera sobie sam, bo potrzebne są różne przekroje, długości, złącza, krokodylki itd.


Później, w ramach eksperymentu, powstały jeszcze dwa warianty oparte na płytce DL24. Chciałbym tu osobno podziękować mojemu czytelnikowi Dmitrijowi za nieocenioną pomoc przy wykonaniu nakładek na wyświetlacz, a szczególnie za to, że potrafił starannie je zrobić nawet z kiepskiego materiału!

W wersji 500 W zmienił się tylko wygląd, a w wariancie 1000 W przetestowałem montaż tego zestawu w obudowie. Obciążenia oparte na tej płytce sprzedaję nieco taniej, ale najpewniej zrobię jeszcze 2–3 sztuki, bo zostało mi kilka płytek, a potem już do nich nie wrócę. Są gorsze pod względem funkcjonalności, a do tego trudniejsze w montażu — samo instalowanie przycisków daje w kość... No i prąd wynosi maksymalnie 30 A, a moc 1000 W. Jedyną zaletą poza ceną jest port USB.

Model 500 W.


I 1000 W.


A to model, który teraz produkuję już na stałe. Moim zdaniem to optymalny wariant. Obciążenia oparte są na płytkach DL24MP.
Najważniejsze różnice:
1. Sterowanie enkoderem
2. Prąd do 40 A.
3. Sprzętowy tryb CV. A tak przy okazji, jest on również w modelach 24EW — osobny wzmacniacz operacyjny i przełącznik.
4. Brak USB, wszystkie połączenia odbywają się przez Bluetooth. Myślę, że w razie potrzeby można zrobić też połączenie przez USB, ale to tylko teoria.
5. Złącze zewnętrznego czujnika temperatury w mniejszym modelu, w większym na życzenie.

Poza tym wszystko jest jak w wersji 24M, czyli moc wynosi 500–600 W w mniejszym modelu i 1000–1200 W w większym. W praktyce są identyczne, z wyjątkiem tego, że większy ma dwa moduły mocy zamiast jednego i mocniejszy zasilacz. Szczerze mówiąc, podobają mi się te obciążenia nawet pod względem wyglądu.


Pisałem już o mocy: 600 W dla mniejszego i 1200 W dla większego modelu to wartości podane jako krótkotrwałe. W rzeczywistości układ chłodzenia ma spory zapas. Na przykład niedawno testowałem zasilacz (recenzja wkrótce), który przez dłuższy czas pracował pod dużym obciążeniem 1200 W.
Według czujnika temperatura wynosi 80 stopni, ale w rzeczywistości była, jak sądzę, bliższa 90–95 stopniom. Tranzystory dopuszczają 125 stopni w takim trybie.
Kilka razy widziałem, jak ludzie piszą, że temperatura tranzystorów w ich obciążeniach wynosi 50–60 stopni. Niestety, zazwyczaj to błąd.



Nawet w moim przypadku, mimo że dociskam czujnik temperatury bezpośrednio do obudowy tranzystora, a same czujniki dobieram tak, by miały inną zależność rezystancji od temperatury, wskazania są zaniżone o około 15 stopni. Jeśli zaś czujnik jest fabryczny, to już w ogóle jest kiepsko.
Na przykład w obciążeniach z serii 24MP i 24EW czujnik jest po prostu owiewany powietrzem z radiatora, więc nie wiadomo, co właściwie pokazuje.
Przy okazji, po lewej widać boczniki. Fabryczne mają moc 1 W, co zupełnie mi nie odpowiada, dlatego wszędzie wymieniam je na grubsze, przystosowane do 3 W. Kiedyś pokazywałem różnicę.


I tak płynnie doszedłem do tego, co dzieje się teraz.
Oprócz podstawowych wersji przygotowałem też wersję na zamówienie. Różni się typem zastosowanych złączy i płytką 24EW, a więc obsługuje podłączenie ładowarki. Dodatkowa płytka została przy tym nieco zmodyfikowana: wymieniłem tranzystor, dzięki czemu prąd można bez problemu zwiększyć do 20–30 A.
Obciążenie ma dużą obudowę, ale moc 500–600 W. Zostało zmontowane tak, że w razie potrzeby można dołożyć drugi moduł i uzyskać pełne 1000–1200 W. Czyli w obudowie jest wszystko oprócz drugiego modułu.

To zresztą pierwsze obciążenie, w którym pojawił się problem. Z jakiegoś powodu nie działa w nim WiFi. To pierwszy przypadek, gdy montowałem obciążenie z płytką dostarczoną przez klienta, a drugi, gdy użyta została płytka 24EW (pierwsza była moja, sprawdzona). No i taka niespodzianka. Jakoś nie sprawdziłem tego podczas montażu, a poza tym nie chciałem wiązać płytki z moim programem. Kiedy klient odebrał urządzenie, był rozczarowany. Poprawienie lutów nie pomogło, zastanawiamy się, co zrobić.
Uzupełnienie: winny okazał się dziwnie działający moduł sterujący (to nie jedyna jego dziwna cecha). Ostatecznie musiałem dodać przełącznik trybu pracy. USBWiFi i problem zniknął.


Oprócz możliwości rozbudowy klient chciał móc przez krótki czas obciążać urządzenie dużą mocą. Mogę powiedzieć, że obciążenie sobie z tym radzi: do 900 W przez kilka minut, bez problemu. Potem oczywiście nastąpi przegrzanie i zadziała zabezpieczenie. Nie doprowadzałem do tego, bo takie testy przeprowadza się pod nadzorem. Myślę, że przez krótki czas wytrzyma nawet 1000 W, może i więcej, ale tego już nie sprawdzałem.

Zdjęcie z testów przy przekroczeniu mocy znamionowej.


Tak wciągnął mnie temat testerów akumulatorów, czyli urządzeń, które potrafią nie tylko rozładowywać akumulator, ale też sterować ładowarką, że postanowiłem zaprojektować własną płytkę przełączającą obwód ładowania.
Przypomnę: fabryczna płytka mocno się nagrzewa podczas pracy, powoduje duży spadek napięcia i ma kiepski układ zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją (który może działać nieprawidłowo z ładowarkami CC/CV). Ostatecznie udało się uzyskać:
1. Pełne rozłączanie obwodu. Wcześniej przerywany był tylko przepływ prądu w kierunku ładowarka–akumulator, ale w przeciwną stronę prąd nadal płynął. Grozi to zwarciem zacisków ładowania i powstaniem zwarcia, a także uszkodzeniem ładowarki po odłączeniu jej od zasilania i ponownym podłączeniu do zasilania (dotyczy to np. popularnych modeli DPS, DPH, RD itp.).
2. Spadek napięcia wynosi około 50 mV przy prądzie 10 A, a więc 100 mV przy 20 A. Daje to zaledwie 2 W strat cieplnych, dzięki czemu w wersji bez dodatkowego chłodzenia można ładować prądem do 30 A. W wersji z dwoma modułami prąd można łatwo zwiększyć nawet do 40 A.
3. Zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją. Fabryczne zabezpieczenie zupełnie mi nie odpowiadało. Podstawowe zabezpieczenie realizuję za pomocą diod, dzięki czemu obciążenie toleruje podanie na wejście napięcia o odwrotnej polaryzacji, ale w przypadku ładowarki sprawa jest bardziej skomplikowana. Ostatecznie dodałem na płytce układ zabezpieczający, który nie podłączy akumulatora do ładowarki, dopóki oba urządzenia nie będą miały tej samej, prawidłowej polaryzacji.

Niestety, zabezpieczenie działa na zasadzie blokowania pracy: domyślnie zezwala na pracę, a blokuje ją przy nieprawidłowej polaryzacji. Lepiej byłoby zrobić odwrotnie i zezwalać na pracę tylko przy prawidłowej polaryzacji, ale biorąc pod uwagę logikę działania płytki, uznałem to rozwiązanie za całkowicie bezpieczne.



W efekcie powstał właściwie nowy model. Drugie zamówienie na wersję niestandardową miało niemal taką samą konfigurację jak poprzednie: duża obudowa, 500–600 W, możliwość rozbudowy, płytka 24EW i obsługa sterowania ładowaniem. Tym razem zastosowałem jednak nową wersję płytki sterującej.
Tak, w obciążeniach opartych na DL24EW nie używam fabrycznego adaptera UART-USB, tylko wersji z izolacją galwaniczną i złączem USB-C. Moim zdaniem to lepsze rozwiązanie.

Otrzymujemy teraz model o następujących parametrach:
Napięcie w trybie obciążenia do 100 V.
Napięcie ładowania do 55 V
Moc 500(600) lub 1000(1200) W
Przełączanie prądu ładowania do 30 A (w wersji 500 W) i do 40 A (w wersji 1000 W)
USB type-c z izolacją galwaniczną i WiFi
Możliwość ustawienia prądu odcięcia podczas ładowania, a więc prawidłowe ładowanie CC/CV. Programiści Atorch zaktualizowali oprogramowanie płytki po moich sugestiach.
Sprzętowy tryb CV, czyli można testować nie tylko zasilacze, ale też ładowarki.

I jeszcze raz dziękuję Dmitrijowi za starannie wykonane paneliki do wyświetlaczy! Dlaczego Atorch nie robi wszędzie zewnętrznych wyświetlaczy...



Pojawiły się jednak także zmiany na gorsze: wygląda na to, że zrezygnowali z połączenia czteroprzewodowego na rzecz trójprzewodowego. Na razie próbuję to rozgryźć. Właściwie to już trzecia wersja płytki DL24EW. Pierwsza była w recenzji, w drugiej poprawiono oprogramowanie, dodając prąd odcięcia podczas ładowania, a w trzeciej zmieniono płytkę drukowaną, modyfikując połączenia i zastępując stabilizator liniowy małą przetwornicą DC-DC.
Po lewej pierwsza i druga wersja, po prawej trzecia. W tej ostatniej między liniami A- i V- dodano rezystor 2 mΩ... i zmieniono układ stabilizatora.


Przy okazji zbudowałem zewnętrzny akumulator do UPS-a. Wyszło urządzenie z funkcją powerbanku, a przy okazji przetestowałem kolejnych osiem ogniw EVE 33140 15 Ah.
Chodziło o to, żeby można było używać go zamiast oryginalnego akumulatora w UPS-ie, a niektóre modele nie lubią, gdy napięcie akumulatora przekracza 14 V, i przechodzą w tryb ochronny. Do tego trzeba było ładować go z zewnętrznej ładowarki przez Type-C. Musiałem więc przestawić płytkę powerbanku tak, żeby podawała nie więcej niż 14 V, a przy okazji dodać wydajny stabilizator napięcia o małym spadku. W efekcie mamy 13,80 V. Ponadto stabilizator przewodzi również w odwrotnym kierunku, co pozwala pobierać z wyjścia Type-C do 100 W.


Oczywiście akumulatory zostały zmierzone, zbalansowane i połączone w pakiet z uwzględnieniem ich pojemności. Połączenia wykonałem lutując cynowanym przewodem. Chciałem użyć taśmy, ale planowałem pobierać przez dłuższy czas do 40 A, a chwilowo do 60 A, więc uznałem, że lutowanie będzie pewniejsze.


Powstało bardzo kompaktowe urządzenie o pojemności 30 Ah, czyli około 385 Wh, ładowane przez Type-C (prąd do 5 A), z wyjściem do 20 V i 5 A, zabezpieczeniem 60 A, aktywnym balanserem (ze względu na pracę przy obniżonym napięciu), wydłużoną żywotnością (również dzięki obniżonemu napięciu) i zbudowane z sercem.


A tak przy okazji tematu obciążeń: w końcu dostałem swoją wiertarkę stołową. Miałem już dość wiercenia otworów w radiatorach wkrętarką — to trudne, a jakość nie taka, jakiej bym chciał. Przez trzy tygodnie stała na cle... Za to jak cicho pracuje! Przy 500–700 obr./min jest trzy razy cichsza od wkrętarki.



To właściwie na razie wszystkie moje nowości. Trochę uporządkowałem pracę i mam nadzieję, że napiszę kilka recenzji na podstawie materiałów, które przygotowywałem po drodze.
Co dalej? W planach jest tester akumulatorów z wbudowaną ładowarką. Kupiłem już kilka przetwornic DC-DC, a poza tym planuję obciążenie o mocy 1200 W i prądzie do 100 A.


Często pytacie o gwarancję. Przyjaciele, nie jestem formalistą, a poza tym uważam, że moje słowo jest więcej warte niż zapis w instrukcji. Jeśli będzie trzeba, pomogę i po roku, i po dwóch, i po pięciu. Zresztą, jak widzieliście, rzeczywiste parametry są wyraźnie lepsze od deklarowanych, a nie jak u Chińczyków — wszystko na styk...


Osobne podziękowania dla cierpliwych ludzi, bo niedawno trafił mi się... kurczę, nawet nie wiem, jakiego słowa tu użyć — sami podpowiedzcie. W każdym razie w piątek wieczorem odezwał się do mnie „anonim” z pytaniem o zestaw UPS + zewnętrzny akumulator. Odpowiedziałem, zadał kolejne pytanie, odpowiedziałem, a potem przysłał jeszcze jednego maila z pytaniem, ale zobaczyłem go już sporo później. Nie odpisałem od razu, bo w mojej głównej pracy zrobił się nawał, który pochłonął cały weekend. W poniedziałek rano dostałem takiego oto maila. Umieszczam go pod spoilerem, bo zawiera wulgaryzmy.


Pytanie: jak po czymś takim odnosić się do takich ludzi — o ile w ogóle można ich nazwać ludźmi... Przypominam, że mam swoje sprawy i własne życie (przynajmniej na razie), a jeśli nie odpowiedziałem, to znaczy, że miałem ku temu powody albo inne priorytety. Poza tym od czasu do czasu zwracają się do mnie o pomoc nasi wojskowi i to oni mają u mnie absolutny priorytet.