Cambia modalità Caricabatterie IPOD Altoids utilizzando 3 batterie 'AA': 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

L'obiettivo di questo progetto era quello di costruire un efficiente caricatore per iPod in latta Altoids (firewire) che funziona con 3 batterie 'AA' (ricaricabili). Questo progetto è iniziato come uno sforzo collaborativo con Sky sulla progettazione e costruzione di PCB e io su circuiti e firmware. Così com'è, questo design non funzionerà. È presentato qui nello spirito del "concetto di un progetto derivato" (https://www.instructables.com/ex/i/C2303A881DE510299AD7001143E7E506/)"????-- un progetto che utilizza un altro progetto come passo pietra per ulteriore perfezionamento, miglioramento o applicazione a un problema completamente diverso. La comunità di fai-da-te di cui tutti facciamo parte può davvero fare cose incredibili lavorando insieme come comunità. L'innovazione raramente avviene nel vuoto. L'ovvio passo successivo è lasciare che la comunità aiuti a perfezionare ed evolvere idee che non sono ancora pronte per essere progetti finiti". Lo presentiamo ora in modo che altri appassionati di iPod possano riprendere da dove abbiamo lasciato. Ci sono (almeno) due ragioni per cui questo caricabatterie _non_ funziona: 1. Il transistor non lascia fluire abbastanza corrente per caricare completamente l'induttore. L'altra opzione è un FET, ma un FET ha bisogno di un minimo di 5 volt per accendersi completamente. Questo è discusso nella sezione SMPS.2. L'induttore semplicemente non è abbastanza grande. Il caricabatterie non produce abbastanza corrente per l'iPod. Non avevamo un modo accurato per misurare la corrente di carica dell'iPod (salvo tagliare il cavo di ricarica originale) fino a quando le nostre parti non sono arrivate da Mouser. Gli induttori consigliati non sono neanche lontanamente abbastanza grandi per questo progetto. Una sostituzione adeguata potrebbe essere la bobina che Nick de Smith usa sul suo MAX1771 SMPS. È una bobina da 2 o 3 amp digikey: (https://www.desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html#bom) Questo dispositivo può fornire una piccola quantità di energia a un dispositivo USB o firewire, ma non abbastanza per caricare un iPod (3G). ALIMENTERÀ, ma non caricherà, un iPod 3G completamente guasto.

Passaggio 1: cambia modalità Caricabatterie per iPod Altoids utilizzando 3 batterie "AA"

L'obiettivo di questo progetto era quello di costruire un efficiente caricatore di latta per iPod Altoids (firewire) che funziona con 3 batterie 'AA' (ricaricabili). Firewire fornisce 30 volt non regolati. Un iPod può utilizzare 8-30 volt DC. Per ottenere questo da 3 batterie AA abbiamo bisogno di un amplificatore di tensione. In questa istruzione viene utilizzato un alimentatore switching basato su un microcontrollore. Si applicano le esclusioni di responsabilità standard. Alta tensione… mortale… ecc. Pensa a quanto vale per te il tuo iPod prima di collegarlo a questa piccola pistola stordente in un barattolo di latta. /ex/i/B59D3AD4E2CE10288F99001143E7E506/?ALLSTEPSContinua a leggere per vedere come il design SMPS del tubo nixie è stato adattato per essere un caricabatterie per iPod….

Un sacco di lavori precedenti hanno ispirato questo progetto. Uno dei primi caricabatterie fai-da-te utilizzava una combinazione di batterie da 9 volt e AA per caricare un iPod tramite la porta firewire (funziona per tutti gli iPod, obbligatorio per gli iPod 3G): https://www.chrisdiclerico.com/2004/10/24 /ipod-altoids-battery-pack-v2Questo design ha il problema della scarica irregolare tra le batterie. Una versione aggiornata utilizzava solo batterie da 9 volt: https://www.chrisdiclerico.com/2005/01/18/altoids-ipod-battery-pack-v3 Il disegno di seguito è apparso su Make and Hackaday mentre veniva scritto questo manuale. È un design semplice per un caricatore USB da 5 volt (questo tipo non caricherà iPod precedenti, come il 3G). Utilizza una batteria da 9 volt con un regolatore 7805 da 5 volt. Viene fornito un 5 volt stabile, ma i 4 volt in più dalla batteria vengono bruciati come calore nel regolatore. https://www.instructables.com/ex/i/9A2B899A157310299AD7001143E7E506/?ALLSTEPSTutti questi modelli hanno un elemento in comune: batterie da 9 volt. Penso che 9 volter siano deboli e costosi. Durante la ricerca di questo istruibile ho notato che un 'Energizer' NiMH da 9 volt è valutato solo 150 mAh. 'Duracell' non fa 9 volter ricaricabili. Un 'Duracell' o 'Energizer' NiMH 'AA' ha una buona potenza di 2300 mAh, o più (fino a 2700 mAh con batterie ricaricabili più recenti). In un pizzico, le batterie AA alcaline usa e getta sono disponibili ovunque a un prezzo ragionevole. L'utilizzo di 3 batterie "AA" ci consente di ottenere 2700 mAh a ~ 4 volt, rispetto a 150 mAh a 9 o 18 (2x9 volt) volt. Con così tanta potenza possiamo convivere con perdite di commutazione ed energia extra consumata dal microcontrollore SMPS.

Passaggio 2: SMPS

L'illustrazione seguente è estratta da TB053 (una bella nota applicativa di Microchip: (https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91053b.pdf)). Descrive il principio di base alla base dell'SMPS. Un microcontrollore mette a terra un FET (Q1), consentendo a una carica di accumularsi nell'induttore L1. Quando il FET è spento, la carica scorre attraverso il diodo D1 nel condensatore C1. Vvfb è un feedback del partitore di tensione che consente al microcontrollore di monitorare l'alta tensione e attivare il FET secondo necessità per mantenere la tensione desiderata. Vogliamo tra 8 e 30 volt per caricare un iPod attraverso la porta firewire. Progettiamo questo SMPS per un'uscita a 12 volt. Questa non è una tensione immediatamente mortale, ma ben all'interno dell'intervallo di tensione firewire. Microcontrollore Esistono diverse soluzioni a chip singolo che possono aumentare la tensione da poche batterie a 12 (o più) volt. Questo progetto NON si basa su uno di questi. Invece, useremo un microcontrollore programmabile di Microchip, il PIC 12F683. Questo ci consente di progettare l'SMPS con parti di junk-box e ci tiene vicini all'hardware. Una soluzione a chip singolo offuscherebbe la maggior parte delle operazioni dell'SMPS e promuoverebbe il blocco del fornitore. Il PIC 12F682 a 8 pin è stato scelto per le sue dimensioni ridotte e il suo costo (meno di $ 1). È possibile utilizzare qualsiasi microcontrollore (PIC/AVR) che disponga di un modulatore di larghezza di impulso hardware (PWM), due convertitori digitali analogici (ADC) e un'opzione di riferimento di tensione (Vref interno o esterno). Adoro l'8 pin 12F683 e lo uso per tutto. A volte l'ho usato come sorgente di clock esterna di precisione a 8 Mhz per i vecchi PIC. Vorrei che Microchip me ne inviasse un intero tubo. Riferimento di tensioneIl dispositivo è alimentato a batteria. Lo scaricamento della batteria e il cambiamento di temperatura comporteranno una deriva di tensione. Affinché il PIC mantenga una tensione di uscita impostata (12 volt) è necessario un riferimento di tensione stabile. Questo deve essere un riferimento di tensione molto bassa in modo che sia efficace nell'intervallo di uscita da 3 batterie AA. Inizialmente era previsto un diodo zener da 2,7 volt, ma il negozio di elettronica locale aveva un diodo "stabistor" da 2 volt. È stato usato lo stesso come riferimento zener, ma inserito "indietro" (in realtà in avanti). Lo stabistor sembra essere piuttosto raro (e costoso, ~0,75 centesimi di euro), quindi abbiamo realizzato una seconda versione con un riferimento a 2,5 volt da microchip (MCP1525). Se non si ha accesso allo stabistor o al Microchip (o altro riferimento TO-92), è possibile utilizzare uno zener da 2,7 volt. Feedback di tensione Ci sono due circuiti di feedback di tensione che si collegano ai pin ADC sul PIC. Il primo consente al PIC di rilevare la tensione di uscita. Il PIC fa pulsare il transistor in risposta a queste misurazioni, mantenendo una lettura numerica desiderata sull'ADC (lo chiamo il 'set-point'). Il PIC misura la tensione della batteria attraverso il secondo (chiamerò questa tensione di alimentazione o Vsupply). Il tempo di attivazione ottimale dell'induttore dipende dalla tensione di alimentazione. Il firmware del PIC legge il valore dell'ADC e calcola il tempo di attivazione ottimale per il transistor e l'induttore (i valori di periodo/ciclo di lavoro del PWM). È possibile inserire valori esatti nel tuo PIC, ma se l'alimentazione viene modificata i valori non sono più ottimali. Durante il funzionamento a batterie, la tensione diminuirà man mano che le batterie si scaricano, rendendo necessario un tempo di attivazione più lungo. La mia soluzione era lasciare che il PIC calcolasse tutto questo e impostasse i propri valori. Entrambi i divisori sono stati progettati in modo che la gamma di tensioni sia ben al di sotto del riferimento di 2,5 volt. La tensione di alimentazione è divisa da un resistore da 100K e 22K, dando 0,81 a 4,5 volt (batterie nuove) a 0,54 a 3 volt (batterie scariche). L'uscita/alta tensione è divisa tramite resistori da 100K e 10K (22K per l'uscita USB). Abbiamo eliminato il resistore trimmer utilizzato nell'SMPS nixie. Ciò rende la regolazione iniziale un po' imprevedibile, ma elimina un componente di grandi dimensioni. A 12 volt di uscita il feedback è di circa 1 volt. I FET/SwitchFET sono gli "switch" standard negli SMPS. I FET commutano in modo più efficiente a tensioni superiori a quelle fornite da 3 batterie AA. È stato invece utilizzato un transistor Darlington perché è un dispositivo a commutazione di corrente. Il TIP121 ha un guadagno minimo di 1000 –qualsiasi transistor simile può probabilmente essere usato. Un semplice diodo (1N4148) e un resistore (1K) proteggono il pin PIC PWM da qualsiasi tensione vagante proveniente dalla base del transistor. Bobina dell'induttore Sono molto affezionato agli induttori di potenza C&D disponibili su Mouser. Sono piccoli e poco costosi. Per la versione USB del caricabatterie è stato utilizzato un induttore da 220uH (22R224C). La versione firewire utilizza un induttore da 680 uH (22R684C). Questi valori sono stati scelti attraverso la sperimentazione. In teoria, qualsiasi induttore di valore dovrebbe funzionare se il firmware PIC è configurato correttamente. In realtà, però, la bobina ronzava con valori inferiori a 680uH nella versione firewire. Questo è probabilmente correlato all'uso di un transistor, invece di un FET, come interruttore. Apprezzerei molto qualsiasi consiglio di un esperto in questo settore. Diodo raddrizzatore È stato utilizzato un raddrizzatore economico super/ultraveloce da 100 volt 1 amp di Mouser (vedere l'elenco delle parti). Possono essere utilizzati altri raddrizzatori a bassa tensione. Assicurati che il tuo diodo abbia una bassa tensione diretta e un ripristino rapido (30 ns sembra funzionare bene). Lo Schottky giusto dovrebbe funzionare alla grande, ma fai attenzione a calore, suoneria ed EMI. Joe sulla mailing list switchmode ha suggerito: (sito web: https://groups.yahoo.com/group/switchmode/) "Penso che poiché gli Schottky sono più veloci e hanno un'elevata capacità di giunzione come stavi dicendo, potresti ottenere un po' più di squillo e EMI. Ma sarebbe più efficiente. Hmm, mi chiedo se hai usato un 1N5820, il guasto a 20 V potrebbe sostituire il tuo diodo Zener se hai bisogno di una bassa corrente per il tuo Ipod. "Condensatori di ingresso/uscita e protezione Un ingresso elettrolitico da 100 uf/25 V condensatore immagazzina energia per l'induttore. Un condensatore a film metallico da 47 uf/63 V e 0,1 uf/50 V attenua la tensione di uscita. Uno zener da 1 watt e 5,1 volt è posizionato tra la tensione di ingresso e la terra. Nell'uso normale 3 AA non dovrebbero mai fornire 5,1 volt. Se l'utente riesce a sovralimentare la scheda, lo zener bloccherà l'alimentazione a 5,1 volt. Questo proteggerà il PIC da danni - fino a quando lo zener non si esaurisce. Un resistore potrebbe sostituire il ponticello per creare un vero regolatore di tensione zener, ma sarebbe meno efficiente (vedere la sezione PCB). Per proteggere l'iPod, è stato aggiunto un diodo zener da 24 volt 1 watt tra l'uscita e la massa. Nell'uso normale questo diodo non dovrebbe fare nulla. Se qualcosa va terribilmente storto (la tensione di uscita sale a 24) questo diodo dovrebbe bloccare l'alimentazione a 24 volt (ben al di sotto del firewire massimo di 30 volt). L'induttore utilizzato emette un massimo di ~ 0,8 watt a 20 volt, quindi uno zener da 1 watt dovrebbe dissipare qualsiasi tensione in eccesso senza bruciarsi.

Passaggio 3: PCB

NOTA esistono due versioni di PCB, una per un riferimento di tensione zener/stabistor e una per un riferimento di tensione MCP1525. La versione MCP è la versione "preferita" che verrà aggiornata in futuro. È stata realizzata solo una versione USB, utilizzando il vref MCP. Era un PCB difficile da progettare. Dopo aver sottratto il volume di 3 batterie AA, è rimasto uno spazio limitato nel nostro barattolo. La latta utilizzata non è una vera latta di altoidi, è una scatola di zecche gratuita che promuove un sito web. Dovrebbe essere più o meno delle stesse dimensioni di una latta di altoidi. Non c'erano lattine di Altoids nei Paesi Bassi. Per contenere le 3 batterie AA è stato utilizzato un portabatterie in plastica del negozio di elettronica locale. I cavi sono stati saldati direttamente alle clip su di esso. L'alimentazione viene fornita al PCB attraverso i due fori dei ponticelli, rendendo flessibile il posizionamento della batteria. Una soluzione migliore potrebbe essere una sorta di clip per batteria montabile su PCB. Non ho trovato questi. Il LED è piegato a 90 gradi per uscire da un buco nella latta. Anche il TIP121 è piegato a 90 gradi, ma non appiattito!!!** Un diodo e due resistori sono inseriti sotto il transistor per risparmiare spazio. Nella foto puoi vedere che il transistor è piegato, ma saldato in modo tale da galleggiare di un centimetro sopra i componenti. Per evitare cortocircuiti accidentali, copri quest'area con della colla a caldo o con un pezzo di quella roba gommosa appiccicosa. Il riferimento di tensione MCP1525 si trova sotto il TIP121 nella versione MCP del PCB. Fa un distanziatore molto efficace. Sul retro sono stati inseriti 3 componenti: il cappuccio di disaccoppiamento per il PIC e i due grandi zener (24 volt e 5,1 volt). È necessario un solo cavo di collegamento (2 per la versione MCP). A meno che non si desideri far funzionare il dispositivo in modo continuo, mettere un piccolo interruttore in linea con il cavo dall'alimentazione della batteria al circuito. Non è stato montato un interruttore sul PCB per risparmiare spazio e mantenere il posizionamento flessibile. **Eagle ha una restrizione di routing sul pacchetto to-220 che interrompe il piano di massa. Ho usato l'editor della libreria per rimuovere la restrizione b e altri livelli dall'impronta TIP121. Potresti anche aggiungere un ponticello per risolvere questo problema se, come me, odi l'editor della libreria eagle. La bobina dell'induttore e l'impronta modificata a-220 si trovano nella libreria Eagle inclusa nell'archivio del progetto. Elenco delle parti (numero di parte Mouser fornito per alcune parti, altre sono uscite dalla spazzatura): Valore della parte (i valori di tensione sono minimi, più grande va bene)C1 0.1uF/10VC2 100uF/25VC3 0.1uF/50VC4 47uF/63V (mouser #140-XRL63V47, $ 0,10)D1 Diodo raddrizzatore SF12 (mouser #821-SF12), $ 0,22 -o- altri D2 1N4148 diodo piccolo segnale (mouser #78 -1N4148, $ 0,03) D3 (Firewire) 24 Volt Zener/1 W (mouser n. 512-1N4749A, $ 0,09) D3 (USB) 5,6 Volt Zener/1 W (mouser n. 78-1N4734A, $ 0,07) D4 Zener 5,1 Volt/1 W (mouser # 78-1N4733A, $ 0,07) IC1 PIC 12F683 e presa dip a 8 pin (presa opzionale/consigliata, ~ $ 1,00 in totale) L1 (Firewire) 22R684C Bobina induttore da 680 uH/0,25 amp (mouser n. 580-22R684C, $ 0,59) L1 (USB) 22R224C Bobina dell'induttore da 220 uH/0,49 A (mouser # 580-22R224C, $ 0,59) LED1 5mm LEDQ1 TIP-121 Driver Darlington o simileR1 100KR2 (Firewire) 10KR2 (USB) 22KR3 100KR4 22KR6 330 OHMR7 10KR8 1KVREF151 Microchi versione PCB MCP (mouser #579-MCP1525ITO, $ 0,55) -oppure- Zener da 2,7 volt/400 mA con resistenza da 10K (R3) (versione di riferimento zener PCB) -o- Stabistor da 2 volt con resistenza da 10K (R3) (versione di riferimento zener PCB)X1 Firewire/ Connettore IEEE1394 6 pin ad angolo retto, montaggio PCB orizzontale: Kobiconn (mouser #154-FWR20, $ 1,85) -o- EDAC (mouser # 587-693-006-620-003, $ 0,93)

Passaggio 4: FIRMWARE

FIRMWAREDettagli completi del firmware SMPS sono delineati nelle istruzioni nixie SMPS. Per tutti i dettagli matematici e sporchi di SMPS, leggi il mio convertitore boost nixie tube istruibile: (https://www.instructables.com/ex/i/B59D3AD4E2CE10288F99001143E7E506/?ALLSTEPS) Il firmware è scritto in MikroBasic, il compilatore è gratuito per programmi fino a 2K (https://www.mikroe.com/). Se hai bisogno di un programmatore PIC, prendi in considerazione la mia scheda di programmazione JDM2 avanzata pubblicata anche su instructables (https://www.instructables.com/ex/i/6D80A0F6DA311028931A001143E7E506 /?ALLSTEPS). Funzionamento di base del firmware:1. Quando viene applicata l'alimentazione, il PIC si avvia.2. PIC ritarda per 1 secondo per consentire alle tensioni di stabilizzarsi.3. PIC legge il feedback della tensione di alimentazione e calcola il ciclo di lavoro ottimale e i valori del periodo.4. PIC registra la lettura dell'ADC, il ciclo di lavoro e i valori del periodo nella EEPROM. Ciò consente di risolvere alcuni problemi e aiuta a diagnosticare guasti catastrofici. L'indirizzo EEPROM 0 è il puntatore di scrittura. Un registro di 4 byte viene salvato ogni volta che l'SMPS viene (ri)avviato. I primi 2 byte sono ADC alto/basso, il terzo byte è inferiore a 8 bit del valore del ciclo di lavoro, il quarto byte è il valore del periodo. Viene registrato un totale di 50 calibrazioni (200 byte) prima che il puntatore di scrittura si rotoli e ricominci all'indirizzo EEPROM 1. Il registro più recente si troverà al puntatore-4. Questi possono essere letti dal chip utilizzando un programmatore PIC. I 55 byte superiori vengono lasciati liberi per futuri miglioramenti.5. PIC entra in loop infinito - viene misurato il valore di feedback dell'alta tensione. Se è inferiore al valore desiderato i registri PWM duty cycle vengono caricati con il valore calcolato - NOTA: i due bit inferiori sono importanti e devono essere caricati in CPP1CON, gli 8 bit superiori vanno in CRP1L. Se il feedback è superiore al valore desiderato, il PIC carica i registri del ciclo di lavoro con 0. Questo è un sistema di "salto di impulsi". Ho deciso di saltare gli impulsi per due motivi: 1) a frequenze così alte non c'è molta larghezza di lavoro con cui giocare (0-107 nel nostro esempio, molto meno a tensioni di alimentazione più elevate) e 2) è possibile la modulazione di frequenza, e offre molto più spazio per la regolazione (35-255 nel nostro esempio), ma SOLO IL DUTY È DOPPIO BUFFERATO NELL'HARDWARE. Cambiare la frequenza mentre il PWM è in funzione può avere effetti "strani". Modifiche: il firmware riceve alcuni aggiornamenti dalla versione SMPS del tubo nixie. 1. Le connessioni dei pin sono cambiate. Viene eliminato un LED, viene utilizzato un unico indicatore a LED. Il pin out è mostrato nell'immagine. Le descrizioni in rosso sono assegnazioni pin PIC predefinite che non possono essere modificate. 2. Il convertitore analogico digitale è ora riferito a una tensione esterna sul pin 6, piuttosto che alla tensione di alimentazione. 3. Quando le batterie si scaricano, la tensione di alimentazione cambierà. Il nuovo firmware effettua una misurazione della tensione di alimentazione ogni pochi minuti e aggiorna le impostazioni del modulatore di larghezza di impulso. Questa "ricalibrazione" mantiene l'induttore in funzione in modo efficiente mentre le batterie si scaricano.4. Oscillatore interno impostato su 4 MHz, una velocità operativa sicura a circa 2,5 volt. un nuovo PIC. Più facile da capire per i principianti.6. Il tempo di scarica dell'induttore (tempo di riposo) è ora calcolato nel firmware. Il moltiplicatore precedente (un terzo puntuale) è inadeguato per spinte così piccole. L'unico modo per mantenere l'efficienza durante lo scaricamento della batteria era estendere il firmware per calcolare il tempo reale di inattività. Le modifiche sono sperimentali, ma da allora sono state incorporate nel firmware finale. Da TB053 troviamo l'equazione del tempo di spegnimento: 0=((volts_in-volts_out)/coil_uH)*fall_time + coil_amps Mangle this to: fall_time= L_Ipeak/(Volts_out-Volts_in) dove: L_Ipeak=coil_uH*coil_ampsL_Ipeak è una costante già utilizzata nel firmware (vedi sezione firmware). Volts_in è già calcolato per determinare la puntualità dell'induttore. Volts_out è una costante nota (5/USB o 12/Firewire). Questo dovrebbe funzionare per tutti i valori positivi di V_out-V_in. Se ottieni valori negativi, hai problemi più grandi! Tutte le equazioni sono calcolate nel foglio di calcolo di supporto incluso con l'istruzione NIXIE smps. La seguente riga è stata aggiunta alla sezione delle costanti del firmware descritta nel passaggio CALIBRAZIONE: const v_out come byte=5 'tensione di uscita per determinare il tempo di inattività

Passaggio 5: CALIBRAZIONE

Diversi passaggi di calibrazione ti aiuteranno a ottenere il massimo dal caricabatterie. I tuoi valori misurati possono sostituire i miei valori ed essere compilati nel firmware. Questi passaggi sono facoltativi (eccetto il riferimento di tensione), ma ti aiuteranno a ottenere il massimo dal tuo alimentatore. Il foglio di calcolo del caricatore per iPod ti aiuterà a eseguire le calibrazione.const v_out come byte=12 'tensione di uscita per determinare il tempo di inattività, 5 USB, 12 Firewireconst v_ref as float=2.5 '2.5 per MCP1525, 1.72 per il mio stabistor, ~2.7 per un zener.const supply_ratio as float=5.54 'supply ratio multiplier, calibra per una migliore precisioneconst osc_freq as float=4 'oscillator frequencyconst L_Ipeak as float=170 'bobina uH * ampere bobina continui (680*0.25=170, arrotondato per difetto)const fb_value as word=447 'Set point tensione di uscita Questi valori si trovano all'inizio del codice del firmware. Trova i valori e imposta come segue: V_outQuesta è la tensione di uscita che vogliamo ottenere. Questa variabile NON cambierà da sola la tensione di uscita. Questo valore viene utilizzato per determinare il tempo necessario all'induttore per scaricarsi completamente. È un miglioramento apportato al firmware USB che è stato portato alla versione firewire. Inserisci 12, che è la nostra tensione target firewire (o 5 per USB). Vedere Firmware:Changes:Step6 per i dettagli completi di questa aggiunta. v_refQuesto è il riferimento di tensione dell'ADC. Questo è necessario per determinare la tensione di alimentazione effettiva e calcolare il tempo di carica della bobina dell'induttore. Immettere 2,5 per MCP1525 o misurare la tensione esatta. Per un riferimento zener o stabistor, misurare la tensione esatta: 1. SENZA IL PIC INSERITO - Collegare un filo da terra (presa PIN8) al pin 5 dello zoccolo. Ciò impedisce all'induttore e al transistor di riscaldarsi mentre l'alimentazione è accesa, ma il PIC è non inserito.2. Inserire le batterie/accendere.3. Utilizzare un multimetro misurare la tensione tra il pin di riferimento della tensione del PIC (presa PIN6) e massa (presa pin8). Il mio valore esatto era 1,7 volt per lo stabistor e 2,5 volt per l'MSP1525. 4. Inserire questo valore come costante v_ref nel firmware.supply_ratioIl partitore di tensione di alimentazione è costituito da un resistore da 100K e 22K. In teoria la retroazione dovrebbe essere uguale alla tensione di alimentazione divisa per 5,58 (vedere la Tabella 1. Calcoli della rete di retroazione della tensione di alimentazione). In pratica, i resistori hanno varie tolleranze e non sono valori esatti. Per trovare l'esatto rapporto di feedback: 4. Misurare la tensione di alimentazione (Supply V) tra il pin 1 della presa e la massa (pin 8 della presa) o tra i terminali della batteria.5. Misurare la tensione di feedback dell'alimentazione (SFB V) tra il pin 3 della presa e massa (pin della presa 8).6. Dividere l'alimentazione V per SFB V per ottenere un rapporto esatto. È inoltre possibile utilizzare la "Tabella 2. Calibrazione del feedback della tensione di alimentazione".7. Immettere questo valore come costante supply_FB nel firmware.osc_freqSemplicemente la frequenza dell'oscillatore. L'oscillatore interno da 8Mhz 12F683 è diviso per 2, una velocità operativa sicura a circa 2,5 volt. 8. Inserire un valore di 4. L_IpeakMoltiplicare la bobina dell'induttore uH per gli ampere continui massimi per ottenere questo valore. Nell'esempio il 22r684C è una bobina da 680uH con un rating di 0,25 ampere continui. 680*0.25=170 (arrotonda all'intero inferiore se necessario). Moltiplicando il valore qui si elimina una variabile a virgola mobile a 32 bit e il calcolo che altrimenti dovrebbe essere eseguito sul PIC. Questo valore è calcolato nella "Tabella 3: Calcoli della bobina".9. Moltiplicare la bobina dell'induttore uH per gli ampere continui massimi: bobina da 680uH con un valore nominale di 0,25 ampere continui =170 (usare il numero intero immediatamente inferiore – 170).10. Immettere questo valore come costante L_Ipeak nel firmware.fb_valueQuesto è il valore intero effettivo che il PIC utilizzerà per determinare se l'uscita ad alta tensione è al di sopra o al di sotto del livello desiderato. Dobbiamo calcolarlo perché non abbiamo un resistore trimmer per la regolazione fine. 11. Utilizzare la Tabella 4 per determinare il rapporto tra l'uscita e la tensione di retroazione. (11.0)12. Successivamente, immettere questo rapporto e il riferimento esatto di tensione nella "Tabella 5. Valore impostato ADC feedback ad alta tensione" per determinare fb_value. (447 con un riferimento di 2,5 volt). 13. Dopo aver programmato il PIC, testare la tensione di uscita. Potrebbe essere necessario apportare piccole modifiche al valore impostato di feedback e ricompilare il firmware fino a ottenere un'uscita di 12 volt esatti. A causa di questa calibrazione, il transistor e l'induttore non dovrebbero mai surriscaldarsi. Né dovresti sentire un suono squillante dalla bobina dell'induttore. Entrambe queste condizioni indicano un errore di calibrazione. Controllare il registro dati nella EEPROM per aiutare a determinare dove potrebbe essere il problema.

Fase 6: TEST

C'è un firmware per un PIC 16F737 e una piccola applicazione VB che può essere utilizzata per registrare le misurazioni di tensione durante la vita delle batterie. Il 16F737 deve essere collegato a una porta seriale del PC con un MAX203. Ogni 60 secondi la tensione di alimentazione, la tensione di uscita e la tensione di riferimento possono essere registrate nel PC. Si può fare un bel grafico che mostra ogni tensione attraverso il tempo di carica. Questo non è mai stato utilizzato perché il caricabatterie non è mai stato funzionante. Tutto è verificato per funzionare. Il firmware di prova e un piccolo programma visual basic per registrare l'output sono inclusi nell'archivio del progetto. Lascio a te il cablaggio.

Passaggio 7: VARIAZIONI: USB

Una versione USB è possibile con alcune modifiche. La ricarica USB non è un'opzione per l'iPod 3G disponibile per il test. L'USB fornisce 5,25-4,75 volt, il nostro obiettivo è 5 volt. Ecco le modifiche che devono essere apportate: 1. Sostituire un connettore USB di tipo 'A' (mouser n. 571-7876161, $ 0,85) 2. Cambiare il divisore del resistore della tensione di uscita (cambiare R2 (10K) in 22K).3. Modificare lo zener di protezione dell'uscita (D3) a 5,6 volt 1 watt (mouser n. 78-1N4734A, $ 0,07). Uno zener da 5,1 volt sarebbe più esatto, ma gli zener hanno errori come i resistori. Se proviamo a colpire un obiettivo da 5 volt e il nostro zener da 5,1 volt ha un errore del 10% sul lato basso, tutti i nostri sforzi bruceranno nello zener. 4. Cambiare la bobina dell'induttore (L1) a 220 uH, 0,49 ampere (mouser # 580 -22R224C, $ 0,59). Immettere le nuove costanti di calibrazione, come da sezione di calibrazione: Impostare V_out a 5 volt. Step 8&9: L_Ipeak=220*0.49=107,8=107 (arrotonda all'intero successivo più basso, se richiesto).5. Modificare il setpoint di output, ricalcolare la Tabella 4 e la Tabella 5 nel foglio di calcolo. Tabella 4 – inserire 5 volt come uscita e sostituire il resistore da 10K con 22K (come al punto 2). Troviamo che a 5 volt di uscita, con una rete divisore da 100 K/22 K, il feedback (E1) sarà di 0,9 volt. Quindi, apportare qualsiasi modifica al riferimento di tensione nella Tabella 5 e trovare il set point dell'ADC. Con un riferimento a 2,5 volt (MCP1525) il setpoint è 369,6. Costanti di esempio per la versione USB: const v_out as byte=5 'tensione di uscita per determinare il tempo di spegnimento, 5 USB, 12 Firewireconst v_ref as float=2.5 '2,5 per MCP1525, 1.72 per il mio stabistor, ~2.7 per uno zener.const supply_ratio as float=5.54 'supply ratio multiplier, calibra per una migliore precisione const osc_freq as float=4 'oscillator frequencyconst L_Ipeak as float=107 'bobina uH * ampere bobina continui (220*0.49= 107, arrotondato per difetto)const fb_value as word=369 'Setpoint tensione di uscitaFirmware e PCB per la versione USB sono inclusi nell'archivio del progetto. Solo la versione di riferimento della tensione MCP è stata convertita in USB.