Elektronika
Miernik napięcia i prądu USB - PCB i mikroprocesor do projektu AVT 5502
- Mierzy napięcie i prąd pobierany z USB bez przerywania transmisji danych, pokazując wynik na 4-cyfrowym LED. Wersja A+ zawiera PCB oraz zaprogramowany mikrokontroler.
Miernik napięcia i prądu USB – tester zasilania AVT5502
Układ mierzy napięcie i prąd pobierany z portu USB, nie zakłócając transmisji danych między hostem a urządzeniem.
Tester zasilania USB z wyświetlaczem LED
AVT5502 pozwala zbudować praktyczny miernik napięcia i prądu dla urządzeń zasilanych z USB. Przyrząd wpina się między port hosta a badane urządzenie, dzięki czemu można sprawdzić napięcie dostępne na linii zasilającej oraz prąd pobierany przez odbiornik.
Projekt sprawdza się w warsztacie elektronika, przy uruchamianiu modułów USB, testowaniu ładowania małych urządzeń, ocenie poboru prądu prototypów oraz kontroli spadku napięcia pod obciążeniem. Wynik jest pokazywany na czterocyfrowym wyświetlaczu LED, a dane pomiarowe mogą być wysyłane przez UART.
Karta techniczna
AVT5502
Miernik parametrów zasilania USB z 16-bitowym przetwornikiem MCP3425, mikrokontrolerem ATmega8, 4-cyfrowym wyświetlaczem LED, kalibracją programową oraz wyjściem UART TTL.
| Wersja | A+ – płytka PCB + zaprogramowany mikrokontroler |
| Typ projektu | miernik napięcia i prądu USB |
| Zastosowanie | pomiar parametrów zasilania urządzeń USB bez zakłócania transmisji danych |
| Zakres pomiaru napięcia | 0…5,5 V |
| Rozdzielczość napięcia | 1 mV |
| Zakres pomiaru prądu | 0…2,5 A |
| Rozdzielczość prądu | 1 mA |
| Częstotliwość odświeżania | 1 Hz |
| Uśrednianie pomiaru | 5 próbek pobieranych co 100 ms |
| Wyświetlacz | 4-cyfrowy LED AF5643 |
| Wybór wskazania | zworka JP1: napięcie lub prąd |
| Korekta spadku napięcia | zworka JP2: napięcie zmierzone na obciążeniu lub skorygowane o spadek na boczniku |
| Rezystor pomiarowy | R17, 0,1 Ω / 1 W, pomiar prądu metodą low-side |
| Przetwornik A/C | MCP3425, 16 bitów, I2C, wejście różnicowe, referencja 2,048 V |
| Wzmocnienie pomiaru prądu | 8 V/V dla ograniczenia spadku na boczniku do około 256 mV przy 2,5 A |
| Pomiar napięcia | dzielnik R15/R16, wzmocnienie 1 V/V |
| Przełączanie wejść ADC | klucz analogowy NC7SB3157 |
| Kalibracja | programowa, potencjometry PR1 i PR2, regulacja około ±5% |
| Mikrokontroler | ATmega8 TQFP32, zaprogramowany w wersji A+ |
| Taktowanie mikrokontrolera | wewnętrzny oscylator RC 8 MHz |
| Interfejs komunikacyjny | UART zgodny z poziomami TTL |
| Parametry UART | 9600 b/s, 8N1 |
| Format danych UART | napięcie, znak tabulacji, prąd, znak nowej linii |
| Komunikacja z PC | przez konwerter USB/UART TTL |
| Zasilanie miernika | z linii zasilającej USB, bez dodatkowego zasilacza |
| Złącza USB | gniazdo USB żeńskie i wtyk USB męski do druku |
| Test po uruchomieniu | 3-sekundowe zaświecenie wszystkich segmentów wyświetlacza |
| Sygnalizacja błędów | kody Err0 i Err1 na wyświetlaczu |
| Technika montażu | elementy SMD, płytka dwustronna |
| Wymiary płytki PCB | 110×45 mm |
Wersja A+ – płytka PCB i zaprogramowany mikrokontroler
AVT5502 A+ zawiera płytkę PCB oraz zaprogramowany mikrokontroler ATmega8 przygotowany do pracy w tym projekcie. Pozostałe elementy elektroniczne z poniższego wykazu trzeba skompletować osobno.
Wykaz elementów
- R1-R4, R13, R14: 4,7 kΩ, SMD 1206
- R5-R12: 180 Ω, SMD 1206
- R15: 56 kΩ, SMD 1206
- R16: 33 kΩ, SMD 1206
- R17: 0,1 Ω / 1 W
- RN1, RN2: drabinki 4×10 kΩ, SIL5
- PR1, PR2: 10 kΩ, potencjometry montażowe leżące
- C1, C2, C4: 100 nF, SMD 1206
- C3: 22 µF / 16 V, SMD „B”
- LED1: AF5643, wyświetlacz 4-cyfrowy LED
- T1-T4: BC857
- US1: ATmega8 TQFP32, zaprogramowany
- US2: MCP3425
- US3: NC7SB3157
- J1: goldpin kątowy 5-pin / 2,54 mm
- J2: goldpin kątowy 3-pin / 2,54 mm
- J3: gniazdo USB do druku żeńskie
- J4: gniazdo USB do druku męskie
- JP1, JP2: goldpin kątowy 2-pin / 2,54 mm + zworki
Notes
Wersja A+ zawiera mikrokontroler z wgranym programem, dlatego nie trzeba samodzielnie programować ATmega8 do podstawowego uruchomienia miernika.
Zworka JP1 wybiera parametr pokazywany na wyświetlaczu: napięcie albo prąd. Zworka JP2 wybiera sposób prezentacji napięcia: wartość zmierzoną na obciążeniu albo wartość skorygowaną o spadek napięcia na boczniku pomiarowym.
Rezystor R17 pracuje jako bocznik prądowy i przy dużym prądzie może się nagrzewać. Podczas montażu warto pozostawić niewielki odstęp między nim a laminatem, aby ułatwić chłodzenie.
Uwaga: Miernik jest przeznaczony do toru zasilania USB 5 V. Nie należy przekraczać zakresu 5,5 V ani prądu 2,5 A. Przy pomiarze większych obciążeń trzeba uwzględnić nagrzewanie bocznika R17, spadek napięcia na torze pomiarowym i możliwości prądowe portu USB lub zasilacza.
Najczęściej zadawane pytania
Wersja A+ zawiera płytkę PCB oraz zaprogramowany mikrokontroler ATmega8. Pozostałe elementy trzeba skompletować osobno.
Miernik pokazuje napięcie dostępne na linii zasilania USB oraz prąd pobierany przez podłączone urządzenie. Dzięki złączom USB można włączyć go między hostem a odbiornikiem bez rozcinania przewodów.
Nie. Układ mierzy parametry toru zasilania, a linie danych USB pozostają przeprowadzone przez adapter, dzięki czemu urządzenie może nadal komunikować się z hostem.
Zakres pomiaru napięcia wynosi 0…5,5 V z rozdzielczością 1 mV, a zakres pomiaru prądu 0…2,5 A z rozdzielczością 1 mA.
Tak. Miernik wysyła wyniki przez UART TTL z parametrami 9600 b/s, 8N1. Do współczesnego komputera można użyć konwertera USB/UART zgodnego z poziomami TTL.
JP1 wybiera, czy na wyświetlaczu ma być pokazane napięcie czy prąd. JP2 wybiera, czy napięcie ma być pokazane jako zmierzone na obciążeniu, czy skorygowane o spadek napięcia na boczniku.
Nie. To wersja A+, czyli płytka PCB i zaprogramowany mikrokontroler. Wyświetlacz LED, przetwornik MCP3425, klucz NC7SB3157, tranzystory, złącza USB, zworki, elementy SMD, potencjometry i pozostałe podzespoły trzeba dobrać osobno według wykazu.
Film prezentujący projekt
