Obciążenie elektroniczne made in China

Stałoprądowe obciążenie elektroniczne to trochę taki… „odwrotny” zasilacz. Zamiast zasilać układy – obciąża je, „wysysa” z nich prąd. Wydawać by się mogło, że to dość egzotyczna zabawka. Zwłaszcza gdy wygooglacie „programmable electronic load”, „dummy load”, „constant current load” – wyskoczy Wam cała gama urządzeń o wielocyfrowych cenach.

Ten „monopol” próbował przełamać Dave Jones z EEVBlog (zobacz odcinek #192). Na podstawie jego projektu powstało kilka innych (jeden z nich niedługo opiszę). Widziałem też zestaw AVT-5510 – ale w sprzedaży jest tylko płytka i zaprogramowany czip.

A tymczasem w Chinach:

Sztuczne obciążenie elektroniczne
Sztuczne obciążenie elektroniczne

Ostrzeżenie

Zanim zaczniecie doświadczenia z obciążeniem, upewnijcie się, że rozumiecie jak ono działa. Uruchomione, zaczyna pobierać z podłączonego do niego urządzenia zadany prąd. Jeżeli prąd ten będzie za duży, możecie uszkodzić badany obiekt. Przykładowo, jeżeli z zasilacza, który maksymalnie dostarcza 1A, spróbujecie wyciągnąć dużo więcej – rezultatem może być jego trwałe uszkodzenie, a nawet pożar!  I nie tylko samego zasilacza – zagrożone mogą być również inne urządzenia podłączone do tej samej listwy zasilającej i dalej – do sieci domowej.

Moje doświadczenia przeprowadzałem z pełną świadomością ryzyka i na własną odpowiedzialność. Jeżeli zdecydujecie je powtarzać – też robicie to na własne ryzyko. Sami musicie zadbać o bezpieczeństwo swoje i Waszego mienia.

Obciążenie vs ładowarki

Zamiast rozwodzić się nad szczegółami budowy – najlepiej po prostu zobaczyć, jak to urządzenie działa w praktyce. Najprostsze doświadczenie polega na podłączeniu do obciążenia zasilacza i badaniu, kiedy „padnie” mu napięcie. Taki sposób testowania znalazłem w opisie obciążenia – oryginalne wideo możecie obejrzeć tutaj (dźwięk nie będzie Wam potrzebny:)).

Do mojego testu wybrałem kilka impulsowych ładowarek USB (z wymiennym kablem) i jeden zasilacz transformatorowy 12V:

IMG_1224Do gniazd ładowarek wpiąłem przerobiony kabel USB. Obciążenie wyposażono w terminale, do których podłączyłem kabelki z ładowarek:

IMG_1199Między terminale wpiąłem jeszcze miernik napięcia. Napięcie na mierniku porównywałem ze wskazaniami wyświetlanymi przez obciążenie:

IMG_1219

Do pierwszych pomiarów użyłem też Charge Doctora – ale nie wnosił on nic specjalnie ciekawego, więc szybko z niego zrezygnowałem.

Na pierwszy rzut poszła firmowa ładowarka 850mA. Na obciążeniu ustawiłem 4.8V i sprawdzałem, do jakiego prądu będzie odpowiadać:

Ładowarka impulsowa USB: zależność napięcia od prądu obciążenia
Ładowarka impulsowa USB: zależność napięcia od prądu obciążenia

Ładowarka „poddała” się przy około 830mA (czyli poniżej wartości nominalnej). Spadek napięcia był skokowy (cóż, zasilacz impulsowy). Widać też pewną różnicę, między odczytami napięcia wskazywanymi przez obciążenie i miernik. Niewielkie, ale zawsze.

Teraz wziąłem 2 ładowarki 2A. Jedną z nich był firmowy produkt oryginalnie pochodzący z tabletu (nazwijmy ją „czarna”). Druga to impulsywny zakup na chińskim portalu (nazwijmy ją „biała”). Obie posiadały oznaczenia tego samego producenta, chociaż w tym drugim przypadku (białej) – mogę być w 99% pewny, że nie miała z nim wiele wspólnego. Tym razem wyniki były…

Ładowarka impulsowa USB 2A: zależność napięcia od prądu obciążenia
Ładowarka impulsowa USB 2A: zależność napięcia od prądu obciążenia

trochę przerażające. Charakterystyka oryginalnej czarnej ładowarki USB była praktycznie płaska jak stół – aż do 2200mA (mimo obiecanych 2000mA). Biała… OMG! Bez obciążenia daje napięcie prawie 5.5V (mówimy o USB!). Pod obciążeniem wytrzymuje zaledwie 1A. Do 1200mA napięcie zaczyna… wyraźnie spadać z czasem (nie widać tego na wykresie). Powyżej 1200mA załamuje się całkowicie – a przecież do nominalnych 2000mA został jeszcze sporo!

Macie wątpliwość, czy Wasz zasilacz działa poprawnie? Cóż – tym urządzeniem możecie go przetestować.

Na koniec patrzyłem jeszcze na zasilacz transformatorowy 12V. Co ciekawe, napisano na nim, że może przenieść 1.2A – ale 11V utrzymał aż do 1.8A. Niezły zapas.

Zasilacz 12V pod obciążeniem
Zasilacz 12V pod obciążeniem

Inne zastosowania

Jak widzicie, obciążenie symuluje zachowanie odbiornika  prądu. W tej roli nadaje się nie tylko do testowania zasilaczy. Często buduję np. roboty mobilne. Zastanawiam się wtedy, co będzie jak kółka się zablokują i silniki/serwa zaczną ciągnąć duży prąd? Jak zachowa się układ pod takim obciążeniem? Cóż, teraz mogę to nie tylko wydumać, ale i sprawdzić:)

Często używam przetwornic – pochodzących z rożnych źródeł. Dotychczas musiałem polegać na danych producenta lub testowaniu z użyciem kilku rezystorów (dużych mocy). Teraz wystarczy ustawić zadaną wartość prądu i odczytać odpowiednie wartości z wyświetlacza. Duża oszczędność czasu.

Obciążenie ma też tryb testowania pojemności baterii. Nie próbowałem go jeszcze.

Kilka danych

Zbierzmy podstawowe parametry urządzenia:

  • Napięcie obciążenia: 1 – 30 [V] z krokiem co 0.1 [V],
  • Prąd obciążenia: 0.20 – 9.99 [A] z krokiem co 0.01,
  • Maksymalna moc: 60 [W]; np. przy 12V możemy maksymalnie ustawić 5A,
  • Zasilanie: 11-14V, preferowane 12V (zasilacz nie jest sprzedawany z zestawem),
  • Zabezpieczenie przed przegrzaniem („otP”), przeciążeniami („oPP”, „ouP”), odwrotną polaryzacją i problemami z zasilaniem.

Podsumowanie

Urządzenie działa naprawdę sprawnie. Jest proste w obsłudze. Surowy wygląd może trochę razić – nie wspominając o względach bezpieczeństwa. Ponieważ jednak całość jest zbudowana modułowo (płytka z wyświetlaczami wpięta na pinach), będzie można zamknąć je w jakiejś zgrabnej obudowie. Oczywiście wymaga dokładniejszego przetestowania (niektórych funkcji jeszcze nie rozgryzłem) – ale już widzę, że na pewno się przyda.

Jednym słowem: absolutnie warto.

Plusy:

  • Robi to, co powinno: pozwala na testowanie układów pod obciążeniem, które możemy ustawić,
  • Przy włączeniu, wentylator robi dynamiczny zryw – po kilku sekundach cichnie i wydaje się pracować zgodnie z zapotrzebowaniem,
  • Buzzer można wyłączyć; na dłuższą metę jego pipczenie byłoby irytujące,

Minusy:

  • Napięcie nie jest mierzone na samych terminalach wejściowych – albo urządzenie robi to mało dokładnie. Stąd różnice między wskazaniami napięcia na obciążeniu i podłączonym mierniku – średnio 50mV, max 200mV.
  • Teoretycznie, podczas pracy powinna być możliwość zmiany początkowo ustawionego natężenia pobieranego prądu. W czasie moich testów można było je tylko obniżać – nie zwiększać. Zaczynałem więc od większych wartości – schodząc do niższych. Po kilkunastu próbach mogłem już regulować w dół… i w górę! Czerwona dioda pracy świeciła ciągle poniżej wartości ustawionej na początku. W momencie przekroczenia tej wartości – mrugała. Na razie nie potrafię ustalić reguły – może odkryję ją z czasem.
  • Jako konsekwencja powyższego, najpierw przykłada się duże początkowe natężenie – później można je zmniejszać. Wolałbym w drugą stronę – od mniejszego (nawet minimalnego) do wyższego. Choć chroni to przed przypadkowym przekroczeniem ustawionej na początku granicy…
  • Urządzenie to płytki drukowane ze wszystkim „na wierzchu”. Jeżeli połączymy to z 60W maksymalnej mocy – dotknięcie (np. wilgotnymi palcami) niektórych elementów może się źle skończyć. Aż się prosi o obudowę.

Źródła

Dodatki

CC – constant current?

Obciążenia elektroniczne mogą pracować w kilku trybach:

Tryb Opis
CC: constant current Tryb stałego natężenia prądu, gdzie urządzenie pobiera prąd o zadanym natężeniu bez względu na napięcie.
CV: constan voltage Tryb stałego napięcia: urządzenie będzie pobierało tyle prądu, ile to możliwe, żeby utrzymać napięcie na zadanym poziomie.
CR: constant resistance Urządzenie zachowuje się jak rezystor o zadanej wartości: będzie pobierało prąd (odwrotnie) proporcjonalny do napięcia tak, aby zachowywać się zgodnie z prawem Ohma R={U \over I}
CP: constant power Stałą wartością jest to moc P=U \cdot I: tak dobiera napięcie, żeby odpowiadało zmieniającemy się prądowi

Przedstawiane urządzenie oferuje jedynie tryb CC.

Kilka szczegółów obsługi
 Element  Znaczenie  Akcje
 Wyświetlacz: Fun1  Tryb eletronicznego obciążenia (domyślny) Wyłącz zasilanie. Wciśnij czerwony przycisk. Podłącz zasilanie trzymając czerwony przycisk. Zwolnij przycisk, gdy na wyświetlaczu pojawi się Fun1. Wciśnij czerwony przycisk, żeby zatwierdzić (zobacz bEon poniżej)
 Wyświetlacz:  Fun2 Tryb testowania pojemności baterii  Jak powyżej, ale gdy na wyświetlaczu pojawi się Fun1 – obróć gałkę aż pojawi się Fun2
Wyświetlacz: bEon – bEoF Buzzer on-off: urządzenie wydaje dźwięki lub jest ciche. Np. pipczy podczas pracy. Po ustawieniu funkcji Fun1-Fun2, gdy wciśnesz czerwony przycisk, pojawi się bEOn. Możesz zmienić to ustawienie za pomocą gałki przełączając między bEon-bEoF. Wciśnij czerwony przycisk, żeby zatwierdzić
Gałka Zmiana ustawień  Kręć gałką, żeby mienić ustawienia; wciśnij ją żeby przeskoczyć do następnego pola napięcia/natężenia
Czerwony przycisk RUN  Zatwierdzanie ustawień; uruchamianie obciążenia  Po ustawieniu parametrów, wciśnij RUN żeby uruchomić obciążenie. W zależności od ustawień może włączyć się bzyczek.
 P+/P-  Tu podłączamu obiekt, który będzie obciążany
 Wyświetlacz: Err1  Błąd: przekroczona dopuszczalna pojemność obciążanego obiektu (baterii)
Wyświetlacz: Err2 Błąd: napięcie podłączonej baterii niższe niż limit odcięcia lub bateria podłączona odwrotnie
Wyświetlacz: Err3 Błąd: zbyt duża reystancja podłączonej baterii
Wyświetlacz: Err4 Błąd: uszkodzony obwód
Wyświetlacz: Err6 Błąd: problem z zasilaniem urządzenia
Wyświetlacz: Errt Błąd: zbyt niska temperatura lub uszkodzenie czujnika temperatury
Wyświetlacz: otp Błąd: przegrzanie
Galeria
Sztuczne obciążenie elektroniczne
Sztuczne obciążenie elektroniczne

dummy_load_1 dummy_load_2dc_load_05 dc_load_04 dc_load_03 dc_load_02 dc_load_01 dc_load_00

17 komentarzy do “Obciążenie elektroniczne made in China”

  1. Bardzo fajny artykuł. Właśnie przymierzam się do zakupu czegoś takiego.
    Man jednak pytanie: czy jest do tego urządzenia instrukcja? Jeśli tak, to czy można ją udostępnić?
    Oraz druga sprawa: jakie są zastosowane elementy, głównie jaki układ sterujący? Jeśli można, to poprosiłbym o więcej fotek.

    1. Witam,
      pamiętaj, że obciążenie działa od 200mA. Urządzeniem bawiłem się na podstawie opisu aukcji i wideo – link do niego podałem pod tekstem. Jutro zrobię więcej zdjęć i dodam pod tekstem:)
      Pozdrawiam,
      Arek

  2. Witam. Zakupiłem to cudo po przeczytaniu tej recenzji i przy próbie testowania pojemności ogniwa (naładowane, napięcie aku 4.16). Podłączam je do obciążenia, wpinam miernik jak u Ciebie na zdjęciu, ustawiam aby obciążenie było 1A, napięcie odcięcia 3V i po naciśnięciu RUN miernik zamiast „odliczać” napięcie od 4.16 zaczyna od 4 i leci w dół. Skąd ten skok nagły do 4V ? Przy napięciu 4.02 startuje od 3.8 i tak jakoś „gubi” 200 mAh. Dwa mierniki, oba pokazują to samo. Jakiś pomysł może co jest nie tak ?

    1. Witaj,
      robisz to w trybie obciążenia czy testowania baterii? Tego drugiego nie używałem… Ale nie masz przypadkiem problemów z kabelkami? Raz miałem dziwne pomiary – do momentu, kiedy sprawdziłem rezystancję „krokodylków”. Od tego czasu wszystkie lutuję…
      A

      1. Używam trybu Fun2. Krokodylki mam zalutowane, są domowej roboty. Wynik z ich pomiaru to 000.1/000.2 w zależności od użytych przewodów do miernika. Sprawdziłem też przy okazji holder na 18650 (jego kable), wynik na kablach podłączanych do obciążeni to 000.1.

Dodaj komentarz