logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Szukanie Zaawansowane
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Monitor USB i USB C z zabezpieczeniem prądowym.

Mimitron 12 Lis 2023 20:43 1557 8

TL;DR LABEL_AI_GENERATED

  • Powstaje monitor USB i USB-C z zabezpieczeniem prądowym, przeznaczony do testowania 5 V, szybkiego ładowania 9 V i USB C Power Delivery 20 V.
  • Układ opiera się na Atmedze z zasilaniem 3,3 V, pomiarem prądu przez R1 i wzmacniacz operacyjny oraz pomiarem napięcia dzielnikiem R8, R9.
  • Przy power delivery maksymalny prąd ma wynosić 6,5 A, a spadek napięcia na R1 tylko 0,13 V, wzmacniany 23 razy do 2,99 V.
  • Enkoder ustawia próg odcięcia wyjścia przez MOSFET T1, a po zadziałaniu zabezpieczenia wciśnięcie enkodera ponownie włącza wyjście.
  • Autor rozważa transoptor zamiast T2, bo ma to być bezpieczniejsze dla Atmegi, ale wybór pozostaje otwarty.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA
Zgłoś naruszenie prawa
Odpowiedz Fajne? Ranking DIY | Nowy temat
Powiadamiaj o nowych artykułach
  • Witam wszystkich.
    Ruszam z kolejnym projektem.
    Tester USB z zabezpieczeniem prądowym.

    Jako że napięcie usb to 5V, szybkie ładowania 9V i USB C power delivery 20V, tu wykorzystam gniazda 16 pinowe.
    Tester będzie zasilany 3.3V, takie też będzie napięcie odniesienia dla ADC.

    Pomiar prądu:
    Maksymalny prąd przy power delivery to 6,5A. Przy takim prądzie spadek napięcia na R1 to 0,13V. Wzmacniacz operacyjny podbija to 23 razy do napięcia 2,99V. Napięcie wyjściowe ze wzmacniacza operacyjnego podawane jest na wejście ADC2 Atmegi.

    Pomiar napięcia:
    Dzielnik napięcia R8, R9, zmniejsza napięcie z 20V na 3.09V, napięcię to jest podawane na ADC3.

    Atmega ma wszystko żeby obliczyć sobie napięcie wejściowe USB, oraz prąd jaki płynie na wyjściu testera. Na wyświetlaczu będzie podane napięcia zasilania, prąd obciążenia oraz moc.

    Zabezpieczenie prądowe:
    Kręcąc enkoderem ustawiany będzie prąd przy którym ma zostać odcięte wyjście testera poprzez mosfet T1. Zastanawiam się czy nie lepiej będzie zastosować transoptor zamiast T2 , napewno będzie bezpieczniej dla Atmegi.

    Na wyświetlaczu będzie podana wartość prądu przy którym ma zadziałać zabezpieczenie. Gdy zabezpieczenie zadziała, odpowiednia informacja zostanie podana na wyświetlaczu, wciśnięcie enkodera z powrotem włączy wyjście.

    Moduł bluetooth służy do komunikacji z telefonem lub laptopem, na które będą przygotowane odpowiednie aplikacje, ale to już osobna historia.

    Jakie jest wasze zdanie na temat mojego układu i zastosowanych rozwiązań ?

    Schemat elektryczny testera USB z zabezpieczeniem prądowym, wykorzystujący mikrokontroler Atmega i moduł Bluetooth.

    Projekt układu testera USB z zabezpieczeniem prądowym

    Schemat płytki drukowanej testera USB z zabezpieczeniem prądowym

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    Mimitron
    Poziom 20  
    Offline 
    Mimitron napisał 764 postów o ocenie 188, pomógł 8 razy. Jest z nami od 2003 roku.
  • REKLAMA
  • #2 20813050
    gkalfail
    Poziom 13  
    Posty: 99
    Pomógł: 2
    Ocena: 29
    Fajne.

    Zastanawiam się jednak czy rezystancja na masie (i przez to przesunięcie mas lewej-i-prawej) nie wpłyną na komunikację USB PD bo to jednak jest "single ended". Warto by przejrzeć specyfikację czy się zmieścisz (powinien być parametr nazywany ground shift albo jakoś tak) - ale nawet jeżeli tak to i tak sporo zjadasz marginesu danego w specyfikacji. Nie jestem specjalistą ale tu spodziewałbym się potencjalnych niespodzianek w pracy z niektórymi urządzeniami,

    Na oko wygląda, że połączenia danych (przelotki) nie ma kontrolowanej impedancji - pewnie dla 480MBps będzie działało dla 5GBps i więcej raczej nie. Albo będzie działało czasem tak a czasem nie. Z drugiej strony nie wiem czy taka komunikacja jest wymagana/pożądana w twoim projekcie więć może to być bez znaczenia.

    No i największy potencjalny problem jaki widzę - zwarcie USB-A i USB-C lini VBUS. Ja nawet nie wiem jak się zabrać za analizę czy jest bezpiecznie dla wszystkich możliwych przypadków. Co jeżeli jednocześnie będzie podłączone urządzenie USB-A i drugie USB-C oba będące źródłem VBUS. Co jeżeli VBUS z USB-C, wynegocjuje sobie 20V i jednocześnie będzie podłączone USB-A oczekujące tylko 5V. Może tak można zrobić ale od samej myśli jak to przeanalizować boli już mnie głowa.
  • REKLAMA
  • #3 20813239
    Mimitron
    Poziom 20  
    Posty: 764
    Pomógł: 8
    Ocena: 188
    gkalfail napisał:
    Zastanawiam się jednak czy rezystancja na masie (i przez to przesunięcie mas lewej-i-prawej) nie wpłyną na komunikację USB PD bo to jednak jest "single ended". Warto by przejrzeć specyfikację czy się zmieścisz (powinien być parametr nazywany ground shift albo jakoś tak) - ale nawet jeżeli tak to i tak sporo zjadasz marginesu danego w specyfikacji. Nie jestem specjalistą ale tu spodziewałbym się potencjalnych niespodzianek w pracy z niektórymi urządzeniami,


    Nawet nie wiedziałem że coś takiego jest, człowiek uczy się całe życie :)

    gkalfail napisał:
    Na oko wygląda, że połączenia danych (przelotki) nie ma kontrolowanej impedancji - pewnie dla 480MBps będzie działało dla 5GBps i więcej raczej nie. Albo będzie działało czasem tak a czasem nie. Z drugiej strony nie wiem czy taka komunikacja jest wymagana/pożądana w twoim projekcie więć może to być bez znaczenia.


    Nawet nie zastanawiałem się z prędkością transmisji, tester ma służyć do sprawdzania obciążenia pod zasilaniem, możliwość transmisji danych jest przy okazji.

    gkalfail napisał:
    No i największy potencjalny problem jaki widzę - zwarcie USB-A i USB-C lini VBUS. Ja nawet nie wiem jak się zabrać za analizę czy jest bezpiecznie dla wszystkich możliwych przypadków. Co jeżeli jednocześnie będzie podłączone urządzenie USB-A i drugie USB-C oba będące źródłem VBUS. Co jeżeli VBUS z USB-C, wynegocjuje sobie 20V i jednocześnie będzie podłączone USB-A oczekujące tylko 5V. Może tak można zrobić ale od samej myśli jak to przeanalizować boli już mnie głowa.


    Jednoczesne korzystanie z USB A i USB C jest absolutnie nie dozwolone, jestem świadom zagrożenia. Rozwiązaniem problemu były by dwie gałęzie zasilania dla atmegi, jedna z USB A a druga z USB C, oraz wykorzystanie obu wzmacniaczy w układzie scalonym, chyba warto przemyśleć to rozwiązanie. Można by używać testera jednocześnie dla USB A i USB C, ale czy to nie był by przerost formy nad treścią, nie potrzebowałem jeszcze nigdy żeby testować jednocześnie USB A i USB C

    Dodano po 46 [minuty]:

    A może do pomiaru prądu użyć ACS722, i pomiar realizować na plusie ?
  • REKLAMA
  • #4 20813514
    gkalfail
    Poziom 13  
    Posty: 99
    Pomógł: 2
    Ocena: 29
    1. Jeżeli nie chcesz jednocześnie korzystać z USB-A i USB-C to może warto te dwa kanały rozdzielić jak to sam sugerujesz. Powielasz tranzystor odłączający, dzielnik pomiarowy zasilania. Zasilanie uC robisz przez dwie diody shotkiego (tak że niezależnie czy usb-a czy usb-c jest podłączone uC będzie miał zasilanie). Kilka elementów dodatkowo o koszcie poniżej 1PLN (oprócz dodatkowego tranzystora mocy bo to kilka zł będzie ważyć) i masz trochę więcej idiotoodpornośći.

    2. ACS722 wydaje się niezłym pomysłem - warte rozważenia. Mam zero przecinek zero doświadczenia z takowymi więc nic nie podpowiem.
  • #5 20813619
    Mimitron
    Poziom 20  
    Posty: 764
    Pomógł: 8
    Ocena: 188
    Niestety ACS722 który jest na 3.3V u nas jest nie do kupienia, przynajmniej nie znalazłem, jedynie ACS712 który jest na 5V. Zacząłem rozważać przebudowanie testera i zrobić zasilanie z ładowarki USB (osobne gniazdo do zasilania testera), wtedy tester może być zasilany 5V, nie ma problemu ACS712. Można by zrobić USB A niezależne od USB C. Niestety zewnętrzne zasilanie to spory minus.
  • REKLAMA
  • #6 20813719
    dawid192009
    Poziom 3  
    Posty: 123
    Ocena: 2
    slavoy kiedyś prezentował też tester usb zleciłem też sobie produkcje tego pcb i wykonałem w moich rękach mało przydatne ale mimo wszystko prędzej czy później się przyda
  • #7 20815509
    Mimitron
    Poziom 20  
    Posty: 764
    Pomógł: 8
    Ocena: 188
    Zewnętrzne zasilanie, pomiar prądu na czujnikach prądu niezależnie dla USB A i USB C:

    Schemat układu do zewnętrznego zasilania i pomiaru prądu na USB A i USB C.

    Obwód drukowany z komponentami elektronicznymi, oznaczeniami chipów i ścieżkami.
    Projekt płytki drukowanej z zaznaczonymi ścieżkami i elementami elektronicznymi.

    Dodano po 59 [minuty]:

    Na schemacie jest błąd C5 i C6 to 1nF
  • #8 20822167
    Janusz_kk
    Poziom 39  
    Posty: 5867
    Pomógł: 228
    Ocena: 1478
    Projekt płytki to kompletna porażka, ścieżki prądowe mają po 2-3 przelotki, usb-c które z niczym nie jest łączone ma pierdylion niepotrzebnych przelotek, koszmar.
    Wpierw się rysuje główne ścieżki prądowe, masy i połączenia sygnałowe między usb, bo każda przelotka to wtrącenie, potem reszta która te przelotki może mieć bo tam one są już nieistotne.
  • #9 20822304
    Mimitron
    Poziom 20  
    Posty: 764
    Pomógł: 8
    Ocena: 188
    Gdyby gniazda USB C były po jednej stronie PCB to nie dało by sie ich skrzyżować żeby pin wejściowy trafił na ten sam pin wyjściowy, i nie mają pierdylion przelotek, tylko po jednej.
Odpowiedz Fajne? Ranking DIY | Nowy temat
Powiadamiaj o nowych artykułach
Zgłoś naruszenie prawa

Podsumowanie tematu

LABEL_AI_GENERATED
Użytkownik planuje stworzenie testera USB z zabezpieczeniem prądowym, który będzie mierzył napięcie i prąd dla różnych standardów USB, w tym USB-A i USB-C. Tester będzie zasilany napięciem 3.3V, a pomiar prądu i napięcia będzie realizowany za pomocą wzmacniaczy operacyjnych oraz dzielników napięcia. W dyskusji poruszono kwestie związane z potencjalnymi problemami komunikacyjnymi przy użyciu różnych standardów USB oraz koniecznością rozdzielenia zasilania dla USB-A i USB-C. Zasugerowano użycie czujnika ACS722 do pomiaru prądu, jednak ze względu na dostępność, rozważano także czujnik ACS712. Użytkownicy podkreślili znaczenie poprawnego projektowania PCB, aby uniknąć problemów z przelotkami i impedancją.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
Popularne dzisiaj
REKLAMA