#第四届立创大赛#低功耗动态电流,电压,功耗记录表

创建时间:1年前

项目主题:低功耗动态电流检测设备

描述

<p>注:*为必填项。</p> <p>【请在报名阶段填写 ↓】 *  简要介绍作品:        低成本低功耗,功耗记录表。可以测量待测设备的电压,电流。并根据时间计算设备的功耗。按每秒采样一次,最低可以达到30ua的平均电流。1颗1600mah的锂电池可以持续工作至少50000小时。过压,过电流报警。集成一个可调电压源,输入电压4.5-26V,输出2-24V,最大电流2A。</p> <p>【请在竞赛阶段填写 ↓】 *  一、作品详情;        低功耗功耗记录表。共有三种模式         1.低功耗模式,串口每秒输出1次测量结果,关显示平均电流30uA以下,开显示300ua。此状态下,测试的是瞬时电流与电压,主控与AD采样每秒只工作10ms左右。对需要长时间监控,没有突发电流的设备比较适合。优点是功耗低,可以用电池供电,缺点是测量的是瞬时电流电压,数据不是真实数据。         2.普通模式,串口每秒输出4次测量结果,关显示平均电流350ua左右。开显示600ua左右。此状态下,AD芯片全时间工作,140us采集一次电压,140us采集一次电流,采样频率达到3500Hz。采集1024次数据后求出平均值。这段采样时间286.72ms,主控处于休眠状态。所以每286.72ms唤醒一次读取数据。在这个模式下,测量电路中的电流一直处于AD芯片的监控下,采集回来的数据是比较准确的。不过得到的是平均数据,无法得到实时数据。         3.高速模式,这个模式是不休眠,单片机不间断的读取数据,发送数据。采集到的数据与普通模式是一样的。不过单片机可以得到多一些的采样数据,每秒大约60次数据,可以通过串口发送。工作电流30ma。这个模式对测量没有什么提高,性价比不高。</p> <p>电路参数 1.测量电压,量程0.001V-36V,精度+-2mV。 2.测量电流,量程0.0001A-2A,精度+-0.1mA。 3.可3种工作模式可选。 4.成本低,采用STM8L152主控,INA226电流电压检测芯片,低功耗12864液晶屏。整个电路板成本低。(主要是这个通用低功耗屏挺贵,用定制的低功耗屏会便宜很多) 5.可按时间记录待测设备功率,计算时间段内的功耗。 6.集成一个可调电压源,输入电压4.5-26V,输出2-24V,最大电流2A。(调节好可以给锂电池充电,再做些保护就好了) 7.可设置电压,电流报警值,过压过流可提示报警。</p> <p>*  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题;        主要难点就是考虑产品的平衡性,既要便宜,精度也不能太低,最主要是功耗要低。本次设计的电路主打的就是一个性价比。 1.主控,功耗要低,并且价格适中,稳定性高。所以选取了很成熟的STM8L系列产品。大部分使用环境并不会用到上KHz的采样速度,而且既然是低功耗产品,也就意味着产品本身功耗就要低,所以没必要选取高速MCU。 2.AD芯片。选取的是TI的INA226芯片,相对单片机的12位AD,这款产品是16位AD。实际测试中这款AD芯片比单片机自带的AD要稳定,精度更高。价钱也合理。24位芯片相对都比较昂贵,再加上对电路和外围要求太高,这将会大大提高成本。 3.低功耗设置,最低功耗时,采用休眠间歇唤醒工作的方式。1S采样一次,每次AD采样需要10ms左右,更新一次液晶屏显示需要80ms左右(有定制的低功耗段码屏可以大大降低这个时间,从而大大降低整个电路的功耗)。液晶屏保持显示的电流是60uA。休眠时电流11uA。平均下来,不开显示功耗应该在50uA左右。持续开显示在300uA左右。</p> <p>*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点;         硬件主要考虑的就是怎样保证整个电路的低功耗,对元件的选型。保证AD采样电流的稳定,一些小功能的添加。         软件方面主要做低功耗休眠,唤醒采样,数据记录,液晶屏显示。把休眠时不用的电路直接断电。做低功耗还是要合理分配休眠时间,尽量缩短工作时间,不工作的部分尽量断电。</p> <p><em>  四、作品材料清单;        主要元件          1.STM8L152R8T6          2.INA226          3.SY8303          4.XC6201          5.AO3401          6.12864液晶屏          7.按键          8.接线端子          9.电阻,电容 </em>  五、作品图片上传;(PCB上须有大赛logo标识并拍照上传,若无视为放弃参赛) <img src="//image.lceda.cn/pullimage/Ddrb9t7GYteKb12lc8qfvR5J9LmSovXeOqbZ0yRa.png" alt="QQ图片20191010093936.png" /><img src="//image.lceda.cn/pullimage/d62EeNWXjBPi1SbwbY6DaLeGGAPNlFFdAcjMqtnb.jpeg" alt="IMG_20190922_172111.jpg" /></p> <p>*  六、演示您的作品并录制成视频上传;(视频内容须包含:作品介绍;功能演示;性能测试;PCB上大赛logo标识特写镜头,若无视为放弃参赛) <a href="https://diy.szlcsc.com/attachments/2019/9/bmaXqffscT739YFeC8FFnY3PBgnFuEoWzMzscByP.mp4" target="_blank" rel="noreferrer noopener">https://diy.szlcsc.com/attachments/2019/9/bmaXqffscT739YFeC8FFnY3PBgnFuEoWzMzscByP.mp4</a>    七、开源文档。</p>

文档

dianliubiao

pcb

BOM

ID Name Designator Footprint Quantity
1 100NF C25,C27,C28,C26,C35,C33,C55,C22,C64,C67,C69,C2,C62 0603_2 13
2 100UF C32,C34 3.2*2.8*1.9 2
3 XC6201_SOT89 U4 SOT89N 1
4 20PF C42,C43 0603_2 2
5 10K R14,R2,R28 0603_2 3
6 STM8L052R8 U5 TQFP64_L 1
7 16MHz X2 5032_2 1
8 SW-SPST S1 KEY_3*4 1
9 Header 4 P4 HDR1X4 1
10 1N5819 D4,D5,D3 SOD323 3
11 BELL B1 BEEP 1
12 S8550 Q3,Q4 S8550 2
13 1K R23,R32 0603_2 2
14 10R R21 0603_2 1
15 W25X16 U10 SST25VF040B 1
16 15PF C51,C52 0603_2 2
17 32.768K X3 3215_2 1
18 AO3401 Q2,Q1 SOT-23 2
19 1k R15,R4 0603_2 2
20 Header 30 P1 FPC_30PIN_0.5MM 1
21 1UF C1,C4,C6,C8,C12,C7,C11,C13,C15,C16,C18,C19,C20,C21 0603_2 14
22 Header 2 P8,P6 5MM_DUANZI_2PIN 2
23 Header 2 P7 LCD_12864_UA 1
24 100R R33 0603_2 1
25 1M R34,R35,R36,R37,R1,R3,R5,R6,R8,R20,R22,R24,R25,R16 0603_2 14
26 SW DIP-4 S7 DIP-8 1
27 Header 3 P5 HDR1X3 1
28 Header 4 P3 5MM_DUANZI_4PIN 1
29 INA226 U1 INA226 1
30 SY8303 U9 TSOT-8 1
31 10NF C59,C63,C65,C60,C66,C57 0603_2 6
32 100PF C58 0603_2 1
33 50K R18 0603_2 1
34 500K R17 0603_2 1
35 12.82K R19 0603_2 1
36 1UH L2 DIANGAN_7*7 1
37 100UF C61,C56 C_6.3*6.3 2
38 31.25K R12 0603_2 1
39 0.02R R7 0603_2 1
40 SW-SPST S6,S5,S4,S3,S2 KEY_6*6 5

附件

附件名 下载
liu—dianliu.mp4
电路_liu.zip
程序_liu.zip

评论(16)

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liu517753357 回复

知道得太迟了,最后一天才赶出来。感觉还可以!!

jopey 回复

精度能测uA级别的就好了

liu517753357 回复

@jopey 换个采样电阻就行了,现在用的是0.04欧的,能测到100ua。换到4欧的采样电阻就可以测到1ua了,不过量程就相应缩小100倍。ad芯片前面加个电流监控芯片,再接两个mos管就可以起到自动切换采样电阻的功能了,不需要接入单片机,反应很快的。如果不计成本,直接上24位AD芯片,也可以做到测量ua到A的。

liu517753357 回复

这次的设计有个误区,本来是想尽量降低功耗,所以才选了STM8L系列的。结果发现单片机速度不够,导致每次更新画面的时候用的时间很久,功耗反而更高了。如果用f103速度可以快三倍,而且低功耗时也只高了几个ua。不过如果换成定制的段码屏,功耗更低,而且几个毫秒就完成画面的数据更新,整体功耗就非常低了。

jixin001 回复

演示视频中没有看到是不是拿锂电池供电的。另外,既然想做成低功耗的,为何不做一个离线存储?顺带再做个上位机这个就好玩了。兄弟你完善一下文档,弄成一个开源项目,大家都参与进来完善它呗。

jixin001 回复

兄弟你放出原理图和PCB顺带再放一个PDF版本的或者图片直接上传呗。这样方便大家交流,不用下载就直接查看了。公司的电脑没有安装AD的情况也有哦。。。。

liu517753357 回复

@jixin001 设想里是有做存储的,有个flash芯片。记录的数据可以用用串口查询出来的。如果是很长时间的也可以加个sd卡。预留的串口也可以接个4G模块,定时上传数据上服务器,也可以通过串口操作电路板。我是不太会做上位机软件。电路图和程序都放出来了,在附件那里。还有待完善。只是做了最基本的演示功能而已。

posy 回复

@liu517753357 我做的就是用24位adc搞的 量程100ma 确实能到ua级别分辨,但是测量速度没ina226块

liu517753357 回复

@posy 主要还是看AD芯片的选型。正常情况下性能跟价格基本成正比的。想要速度又快,精度又高,功耗还很低的,价格肯定很贵。不是说24位就一定慢的。所以一个电流表的价格从几十块到几十万都有。我之前也试过一些便宜的24位芯片,感觉稳定性不太好,线性也差。毕竟一分钱一分货。最终我才确定ina266的,应该说这个芯片性价比挺高的。

LCDS 回复

恭喜您的项目入围决赛,决赛评审颁奖将于10月26日举行,期待您的精彩演讲。点此查看获奖名单:https://diy.szlcsc.com/posts/7b78bd99e53745588a4f2d81cc11af92

LCDS 回复

恭喜您的项目在第四届立创电子设计大赛中获得三等奖!

yuanzhi 回复

@liu517753357   注意一下 INA226的引脚输入电流。这个值会直接影响小电流测试的结果。 小电流测试不能用这款芯片。

yujinzhu 回复

东西不错,屏幕在哪里可以买到,

yujinzhu 回复

@liu517753357  怎么才能自动切换呢,有没有电路图

kn4869 回复

做的真好啊

0x00000 回复

您好,我想按照您的设计自己DIY一个,请问这个屏幕有购买链接吗

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