Ciąg dalszy tematu mocnych obciążeń elektronicznych

Niedawno pokazałem nową wersję obciążenia elektronicznego. W pewnym sensie to downgrade, czyli krok wstecz, a nie naprzód, ale sprawa nie jest taka prosta, dlatego postanowiłem napisać krótki artykuł.

Przypominam: żeby być na bieżąco z nowymi wpisami 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


Jak już pisałem, dziś opowiem trochę o dalszym rozwoju serii obciążeń opartych na kontrolerze TEC-80k, o czym już pisałem.
Zbudowano je na tych samych modułach mocy co poprzednio, ale za sterowanie i połączenie z komputerem odpowiada inna płytka.



Z zewnątrz praktycznie nie różni się od obciążeń z serii DL24MP i DL24EW. Niestety, pod względem funkcjonalności wyraźnie im ustępuje, ale w tym przypadku jest to uzasadnione, zwłaszcza gdy mowa o dużych prądach.


Z urządzeń seryjnych składam obciążenia o mocy 500-600 i 1000-1200 W. Była też wersja 1500-1800 W i wszystko byłoby dobrze, gdyby nie to, że wszystkie obciążenia oparte na płytkach Atorch mają programowy limit prądu 40 A. Moc można więc zwiększyć, ale prądu niestety nie. :(


Często pytano mnie jednak o obciążenia na większy prąd. Do tej pory były dwie możliwości: „głupie” obciążenie z prostym sterowaniem analogowym, choć z możliwością podłączenia do komputera i zabezpieczeniem przed nadmiernym rozładowaniem, albo po prostu równoległe połączenie dwóch urządzeń 40 A.
Pierwsze rozwiązanie jest całkiem niezłe — udało się osiągnąć nawet moc 1300-1400 W, ale ma kiepskie oprogramowanie. Drugie jest niewygodne w obsłudze, bo choć oprogramowanie jest lepsze, nie potrafi jednocześnie współpracować z dwoma urządzeniami.


Niedawno zadzwonił do mnie ktoś, kto najpierw zobaczył moje ogłoszenie na OLX. Napisałem w nim, że planuję mocniejszy model. Zadanie było typowe: obciążanie pakietów 6S prądem do 100 A.
Od razu zaproponowałem dwa obciążenia DL24MP jako klasyczne rozwiązanie, ale rozmówca bardzo zainteresował się pojedynczym urządzeniem o większej mocy i prądzie. Ostatecznie powiedziałem, że mogę coś takiego zbudować, ale dodałem, że nie lubię sprzedawać „niedopracowanych” wersji. Te, które sprzedaję najczęściej, są już w zasadzie urządzeniami seryjnymi i dobrze je znam. Nie zniechęciło to klienta. Dodałem też, że takie obciążenie będzie nieco droższe niż dwa urządzenia 1200 W ze względu na trudniejszy montaż. Klient się zgodził, więc zabrałem się do pracy.



Wykorzystałem ten sam kontroler TEC-80K w połączeniu z czterema modułami mocy o mocy 500-600 W każdy. Po mniej więcej tygodniu powstała taka konstrukcja.


Ze względu na konstrukcję obudów montaż był dość niewygodny. W przyszłości planuję rozwiązać ten problem — na końcu pokażę, jak. Ogólnie wyszło jednak całkiem schludnie, przynajmniej jak na pierwszy egzemplarz, a właściwie prototyp. Trzeba było rozwiązać kwestie sterowania i zasilania całości, prawidłowego podłączenia, zabezpieczenia termicznego itp. Klient chciał też, oprócz „bananów”, mieć na przednim panelu gniazda XT60 i XT90, a z tyłu USB-C do podłączenia komputera.


Jeśli pamiętacie poprzedni test, obciążenie TEC-80K ma limit 1600 W i 80 A. Skontaktowałem się więc z konstruktorem, który przygotował dla mnie dodatkową wersję firmware'u z limitami 120 A i 2700 W. Teraz podczas uruchamiania wyświetla się nazwa modelu TEC-80K 2700.
Oprogramowanie również dostało limit prądu 120 A. Zależało mi na tym, bo chciałem mieć nie tylko sterowanie lokalne.


Potem przeprowadziłem krótki test, kalibrację i sprawdziłem działanie. Niestety, maksymalna moc, jaką udało mi się przetestować, wyniosła 1400 W, ale obciążenie działało bez zarzutu.


Następny test dotyczył nie mocy, lecz prądu. Wykorzystałem do niego akumulator złożony z czterech ogniw o pojemności 230 Ah, dla których prąd rozładowania 100-120 A nie stanowi problemu. Oczywiście chciałem sprawdzić pełną moc, ale mój akumulator 24 V ma pojemność najwyżej 88 Ah i szkoda byłoby go katować takim prądem.


Bez problemu uzyskałem uzgodnione 100 A, ale równie łatwo zwiększyłem prąd do 109 A. Potem cęgi przechodziły w tryb ochronny. Mógłbym poszukać w szufladach moich cęgów o zakresie do 660 A, ale postanowiłem odłożyć takie testy na później. Tym bardziej że przy 109 A obciążenie działało bez zarzutu i nie sądzę, żeby przy 120 A coś się zmieniło. Powiem więcej: praca przy 120 A jest dla tego obciążenia łatwiejsza niż dla mojego małego modelu 40 A, bo każdy moduł pracuje przy zaledwie 120/4=30 A, a tym bardziej łatwiejsza niż w wersji dwumodułowej 100 A, gdzie każdy moduł pracuje przy 50 A. Czyli Technicznie mogę bez problemu zrobić taki sam wariant na 160, a być może nawet na 200 A.


Podczas pracy kontrolowałem temperaturę, ale ponieważ obciążenie działało z połową mocy, nawet wentylatory nie pracowały na pełnych obrotach.
Bardziej interesowała mnie temperatura złączy i ogólne zachowanie. Stabilność prądu jest całkiem niezła, ale planuję poprawić również ten parametr. Temperatury zaś wypadły nawet lepiej, niż się spodziewałem.
1. Widok ogólny, test przy prądzie 100 A
2. „Banany” można uznać za zimne. Wyższą temperaturę miały kable w miejscu zaciśnięcia końcówek. Kable są stare, przypadkiem znalazłem je w domu.
3. Tutaj widać, że lewa górna zworka akumulatora jest cieplejsza. Okazało się, że była lekko niedokręcona. Po złożeniu zawsze testuję akumulatory pod kątem nagrzewania, bo takie problemy mogą się pojawić przy słabym docisku albo gdy pod zaciski dostanie się jakiś paproch. Nawet zwykła kropla kalafonii może narobić kłopotów.

Od razu odpowiem na pytanie, dlaczego nie używam lepszej kamery termowizyjnej. To proste: trzeba ją wyjąć, rozpakować i podłączyć do telefonu, który czasem jest prawie rozładowany. A ta, którą nagrywałem, choć gorsza, jest zawsze pod ręką i wystarczy ją włączyć.




Ostatecznie wyszło takie oto urządzenie. Wymiary to około 270 × 250 × 185 mm, masa około 4–4,5 kg. Nie jest tak schludne jak seryjne konstrukcje na bazie Atorcha, ale starałem się, żeby nie wyglądało zupełnie chałupniczo.


Zaraz po testach obciążenie pojechało do zamawiającego. Zdążyłem zrobić tylko kilka zdjęć, między innymi wspólne zdjęcie z mniejszą wersją na 80 A i 1200 W.


Martwiłem się, że łby śrub na górnej pokrywie będą wyglądać nieestetycznie, ale okazało się, że mogą się też przydać. Jeśli postawić na górze drugie obciążenie, jego nóżki idealnie trafiają na łby tych śrub i w zasadzie się na nich blokują.


Osoba, do której trafiło obciążenie, zdążyła już je przetestować, na razie przy prądach 40 i 80 A, i nagrała krótki film.
Nie ma sensu pokazywać 40 A, ale pokażę 80 A. W drugiej części filmu słychać, jak wentylatory obciążenia wchodzą na robocze obroty. W domu korzystanie z takiego sprzętu nie będzie komfortowe, ale w pracy jak najbardziej.

Na filmie dobrze widać, jak po rozpoczęciu testu spada napięcie na ogniwach, ale ważniejsze jest obserwowanie napięcia na poszczególnych ogniwach.
Film został nagrany po prostu jako relacja z testu, za co bardzo dziękuję. Później być może poproszę o nagranie filmu pokazującego samo działanie.

Sorry, film jest krótki, dlatego załadował się jako Short. Link — https://youtube.com/shorts/8UxowXD0vn8?si=S1MJRKJPzbFZ7WQv

Druga część filmu. Jak rozumiem, to już bliżej końca testu. Nie oceniajcie zbyt surowo — film ma po prostu pokazać zachowanie akumulatora i obciążenia.
Link — https://youtube.com/shorts/yK06pZ21Sj0?feature=share



Ale jak się domyślacie, na tym na pewno nie poprzestanę. Obecnie składam obciążenie z sześciu modułów, o prądzie do 120 A i mocy około 3500–3600 W w trybie ciągłym oraz 4000 W chwilowo. Zajmuję się nim już od dawna, ale wreszcie udało mi się dojść do jakiegoś rozwiązania całości.
Ostatecznie do montażu wybrałem metalową obudowę o wysokości 4U, w której mieszczą się 6 modułów. Nie jest idealnie — przydałoby się 5–10 mm więcej wysokości — ale jest, co jest. Tak, a cena takiej obudowy pozostawia wiele do życzenia, zwłaszcza że musiałem zamówić laserowe cięcie przedniego i tylnego panelu. No przecież nie będę ciął takiego cuda szlifierką kątową...

Pewnie ktoś zapyta, dlaczego nie zrobić obciążenia z odzyskiem energii do sieci albo przynajmniej do ładowania innego akumulatora?
W zasadzie jest to możliwe, ale komplikuje układ, a poza tym utrudnia obsługę.

Odzysk energii do sieci to problem: jeśli zniknie zasilanie sieciowe, obciążenie się wyłączy, bo nie będzie gdzie oddawać energii. A tak można je zasilać po prostu z UPS-a albo nawet z akumulatora do wkrętarki (robiłem takie wersje).
Odzysk energii do innego akumulatora jest pod tym względem nieco prostszy, ale trzeba mieć pod ręką rozładowany akumulator o dużej pojemności, który później trzeba będzie rozładować. Możliwe też, że w końcu dorobisz się składu akumulatorów o różnym poziomie naładowania. Krótko mówiąc, też są z tym problemy.

Dlatego na razie łatwiej jest ogrzewać powietrze, zwłaszcza że zima tuż-tuż.




Wcześniej pisałem o tym, jak niewygodnie montuje się mocne obciążenie w podwójnej obudowie. Ponieważ wpadła mi w ręce fabryczna obudowa, sprawdziłem ją i okazało się, że bez problemu mieszczą się w niej wzdłuż cztery moje moduły mocy, a po ciaśniejszym upakowaniu zostaje nawet miejsce na złącza.




Tak wyglądają moje aktualne wieści. Niestety, mam dużo pracy i niewiele piszę, ale postaram się w najbliższym czasie trochę to zmienić.

Chętnie poznam też wasze zdanie na ten temat. Jestem bardzo ciekaw waszych sugestii, a oczywiście także krytyki.
Mam też prośbę: jeśli ktoś zajmuje się Arduino lub STM (albo czymś podobnym) i ma trochę wolnego czasu, żeby pomóc rozwiązać pewien problem (duże doświadczenie zawodowe nie jest konieczne), proszę o kontakt przez wiadomość prywatną albo e-mail.