<p><strong>#define 0x00  Idea！</strong></p> <p>最近在做某机器人赛事的电源管理系统，需要研究底盘电机的动态功率使用情况，于是打算做一个无线功率监视器，满足需求</p> <p><strong>#define 0x01 Preview！</strong>  几点要求：</p> <ol> <li>双向电流监测</li> <li>一路电压监测</li> <li>功率和累计功耗监测</li> <li>采样频率：1KSa/S</li> <li>有上位机，支持数据绘图和记录功能</li> <li>使用OLED进行显示，可脱机使用</li> </ol> <p><strong>#define 0x02 Producer！</strong></p> <p>hbozyq：行业外不知名工程师，自宅大学荣誉教授，闲鱼个体市场总监。本科大三就读中。</p> <p><strong>#define 0x03 Project！</strong></p> <p><strong>1.作品详情：截至2020年8月20日，本项目已经实现了如下的功能：</strong></p> <ol> <li>[x] 双向电流监测</li> <li>[x] 一路电压监测</li> <li>[ ] 功率和累计功耗监测</li> <li>[x] 采样频率：1KSa/S</li> <li>[ ] 有上位机，支持数据绘图和记录功能</li> <li>[x] 使用OLED进行显示，可脱机使用</li> </ol> <p>电流电压检测精度和三位半万用表相差正负5个字左右（最大值，出现在量程极限处。）</p> <p>无需外接供电，使用待测电源供电，电压范围6-30v</p> <p>功率和累计功耗监测因为单片机flash不够暂未实现，下一个版本换用更大空间的单片机后将会加入。</p> <p>上位机开发进度：50%. 因为windows下使用python难以实现高精度（分辨率小于1ms）计时，所以暂时只实现了简单的数据记录，绘图还未实现。</p> <p>此外1KSa/S实用性未知，在考虑要不要砍到100Sa/S。</p> <p><strong>项目食用指南：如何使用本项目？</strong></p> <ol> <li>本项目的pcb中有两块板，分别是PC端接收机和主机，修改一下边框连成一块板子拿去打样。</li> <li>拿到板子之后对着原理图焊接，无线模块可以使用泽耀或者ebyte的ML01S以及其他封装兼容的NRF24l01无线模块。如果不需要上位机的话可以不焊无线模块和pc端接收机。</li> <li>烧写固件并根据实际情况修改主机程序大概750行左右的地方的adc校正程序，使用多项式拟合实际值和adc采集值对应关系。</li> <li>主机端上电即用，除校正外无需设置，电流电压分上下两行显示，电流通过反白显示表示负电流，正显为正电流，电流参考方向在pcb上有标注。PC端接收机通过串口输出无线传输的信息，比特率为2M。</li> <li>除RST外，PC端接收机预留两个按键，主机预留一个按键，暂无实际功能，待换用单片机后增加功能。</li> <li>焊接输入输出线如图所示。</li> </ol> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/u0j54Qt44Gf54My3JOfG9GsZv7AWm9k8NXXpIjLE.png" alt="TIM截图20200820103540.png"></p> <p><strong>2.项目所面临的挑战及所解决的问题</strong> 就本项目而言，主要挑战是模拟部分信号调理电路的设计。 电流采样部分：高端差分取样检流需要四个精密配对的电阻，使用分立元件的话比较难配对，导致PSRR较低。因此这里使用的是低端检流，通过反相放大器实现10倍电流放大，在同相端引入参考电压，使0输入时输出1.65v电压，实现双向电流检测。运放输出端到adc之间接入RC滤波网络，其作用有二，一是抗混叠，二是提供一个低阻抗的电荷源来避免SARADC采样电容对运放输出的影响。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/ZREbrPgglUuAh1ddXAe49SSS6cFXNDrzq3v8Zp0A.png" alt="TIM截图20200820090122.png"> 电压采样部分则是比较简单的分压+运放跟随的设计，此处不再赘述。 <strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/VfuQLIMS3srETs697kOf3b3HDeCMCysC0y0FrbAw.png" alt="TIM截图20200820090041.png"></strong></p> <p><strong>3.描述项目硬件、软件部分涉及到的关键点</strong></p> <p>硬件重点基本如上述，这一部分简单讲下软件重点。软件重点主要是ADC定频采集和中断。 程序中使用一个定时器触发ADC进行4khz的采样，再设置dma搬运四次中断一次，实现1khz的采样完成中断，在中断回调程序中求四次采样平均值，转换为实际的电压电流值并发送给接收机，最终得到规律的1KSa/S采样结果，根据采样定理。足以还原500hz以内的电流电压波形。</p> <p><strong>4.项目材料清单展示</strong> BOM见文末</p> <p><strong>5.项目图片上传</strong> 空板和实物照片 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/fu5C7ORc4kTnhV0L4HiOOXp27fnI8QLrUfd7fPNb.jpeg" alt="1.jpg"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/TU4vWaDRdrAB77YpjdBYeByKpWSX5x27ZbR47Hgh.jpeg" alt="2.jpg"> 电压精度对比 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/EcM9TE1GRVBNGdhCVQNkJRzNsu7c6XpNKkoEQcIK.jpeg" alt="3.jpg"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/ekyUTA3tYgl525CvFOB94fxUUXa5Knw3dPK0VMwB.jpeg" alt="4.jpg"> 更多测试请查看视频演示。</p> <p><strong>6.演示您的项目并录制成视频上传</strong></p> <p>见附件，限于文件大小，画质感人，可以右转b站观看高清无码大片：<a href="https://www.bilibili.com/video/BV1oK4y1Y7SB/" target="_blank">https://www.bilibili.com/video/BV1oK4y1Y7SB/</a></p> <p><strong>7.是否首次公开发布</strong></p> <p>是</p> <p><strong>8.开源文档</strong></p> <p>暂无</p> <p><strong>9.参考文献</strong></p> <p>暂无</p>