Pienitehoisen keinokuorman suunnittelu ja rakentaminen. AS Automaation ja systeemitekniikan projektityöt Lauri Mäkelä, Henrik Vento 4.2.

Transkriptio

1 Pienitehoisen keinokuorman suunnittelu ja rakentaminen AS Automaation ja systeemitekniikan projektityöt Lauri Mäkelä, Henrik Vento 4..05

2 Tehtävänanto Pienitehoinen keinokuorma polttokennotutkimusta varten Alle 0,4 V jännite ja ma virta Suunnittelu ja testaus Mahdollinen kaupallistaminen

3 Resurssit Elektroniikkapaja: TUAS-talon ja SIK:n elektroniikkapaja - Mittalaitteet - Kolvit - Piirilevyjen jyrsintä / syövytys Komponentit: elektroniikkapajoista saatavilla, mahdollisuus tilata Apua suunnitteluun saatavilla laitoksen kautta Suunnitteluohjelmistot: Tarvittavat ohjelmistot saatavilla. 3

4 Työvaiheet. Komponenttien mitoitus ja valinta [OK] - Kytkentäkaavio ja BOM. Kytkennän testaaminen laboratoriossa DL [OK] - Funktiogeneraattorilla ja polttokennolla 3. Lisäominaisuuksien suunnitteleminen, testaus ja toteutus [työn alla] - Mikrokontrolleriohjaus, virran mittaus 4. Prototyypin rakentaminen ja testaaminen DL [työn alla] - PCB layout, BOM päivitys, kotelointi, komponenttien ja PCB tilaus 5. Kaupallisen version mahdollinen toteutus DL - PCB valmistajan ja kalustajan valinta, komponenttien valinta 4

5 Nykytilanne

6 Testikytkentä Rakennettu saatavilla olevista komponenteista Pitää shunttivastuksen yli olevan jännitteen (=virran) vakiona Testattu tasaisella, että muuttuvalla jännitteellä Pääkytkentä toimii 6

7 Kytkentä +V [] D ANA/LM C 00n 4 Ū-C +V [] R 4K0 R J- J-3 J-4 +V [] D LM385 0R R3 0K ANA/LM U-A C u R4 00R R5 3 Q N7000 K R6 00R J- ANA/LM J-5 R7 R U-B R8 R J-6 7

8 BOM Reference Qty Description Part Type VALUE# Package Manufacturer Unit Price Total Price U High Gain Dual Channel Op- ANA/LM358 SOIC8 Texas Instruments 0,08 0,08 Amp C Ceramic Capacitor CAB/ n 0603 any 0,0050 0,0 C Ceramic Capacitor CAB/0603 u 0604 any 0,00 0,0 J 4 Banana Socket SEB60-F4.8 Female HIRSCHMANN,0000 8,00 D Diode, Rectifier DIODE 00V DO-4 Diodes Inc 0,070 0,0 R3 Trimmer Potentiometer T93XA03KT0 0K 3 turns VISHAY SFERNICE,0700,07 R SMD resistor RES/0603 4K any 0,0040 0,00 R SMD resistor RES/0603 0R 0604 any - - R4 SMD resistor RES/ R 0605 any 0,0040 0,00 R6 SMD resistor RES/ 00R 0805 Multicomp 0,70 0,7 MCTF0805TTY000 R5 SMD resistor RES/0603 K 0606 any 0,0040 0,00 R7-8 SMD resistor RES/0603 R 0607 any 0,0040 0,0 Q MOSFET, N Channel N7000_D6Z 60V TO-9 Fairchild 0,990 0,0 Semiconductor D Voltage Reference Diode, Shunt LM385.35V TO-9 ON Semiconductor 0,490 0,4 PCB -Layer PCB 8,83 8,83 8

9 Testikytkentä Kasattu näkkärille Lisätty mikrokontrolleri - Virranmittaus (tehty) - Mittausdatan esittäminen - Virtareferenssin säätö (korvaa ison & kalliin potentiometrin) 9

10 SpiceOrder SpiceOrder A V JP4 D N4004 4K0 R4 V C 00n 5 6 ICB 7R LM358N A B VREF IC3 3 ADJ LM336LP R5 0K ICA LM358N C3 u CONTROL K R3 00R VSHUNT Q N7000 LOAD JP3 V 3 IC LM7 VIN VOUT + 3.3V C 0u 3 VCC SPI_REG JP5 +5V B C VCC RESET 0 7 VREF U PC6(/RESET) AVCC VCC AREF PC0(ADC0) PC(ADC) PC(ADC) PC3(ADC3) PC4(ADC4/SDA) PC5(ADC5/SCL) 3 VSHUNT V RXD TXD 3 4 LCD TLL C D Y 6MHz C6 C7 C4 C5 00n 00n 5p 5p PD0(RXD) PB6(XTAL/TOSC) PD(TXD) PD(INT0) PB7(XTAL/TOSC) PD3(INT) PD4(XCK/T0) PD5(T) PD6(AIN0) PD7(AIN) PB0(ICP) PB(OCA) PB(SS/OCB) PB3(MOSI/OC) PB4(MISO) PB5(SCK) RXD 3 TXD MOSI 8 MISO 9 SCK SPI +5V MISO MISO JP +5 SCK SCK 3 4 MOSI RESET RESET 5 6 MOSI D E ATMEGA38P_PDIP E Laitoksen nimi :07:04 C:\Users\Henrik\AppData\Roaming\SPB_6.6\eagle\Keinokuorma\keinokuorma.sch (Sheet: /) 0

11 Layout Läpijuotettavat komponentit SMD komponentit

12 Seuraavat kehitysvaiheet. Lisäominaisuuksien kehittäminen ja testaaminen - Mikrokontrolleriohjaus nupeilla tai vastaavilla - Näyttö (postissa) - Mahdollisuus RS3 tai USB-yhteyden käyttöön. - Softabugien metsästys. Prototyypin tilaus, Komponentit 0 (pääkytkentä) - PCB 0-70 valmistajasta (ja toimitusajasta) riippuen 3. Prototyypin kasaaminen ja testaus - Mm. kestotestit

13 Riskienhallinta Kytkennän soveltuminen haluttuun käyttöön - Komponenttien uudelleenvalinta & kytkennän muokkaaminen - Työn epäonnistuminen Komponenttiongelmat - Lämpöriippuvuus - Toleranssit - Toimitusajat Komponenttien kestävyys ja luotettavuus - Kestotestit Sairastapaukset ja muut poissaolot - Toinen työparista pyrkii avustamaan - Aikataulun venyminen 3

14 Kiitos