लैपटॉप के लिए पावर बैंक का विकास। लेआउट से तैयार उत्पाद तक। भाग दो

लैपटॉप के लिए पावरबैंक विकसित करने के बारे में लेख के अंतिम भाग में , हम एक निर्मित लेआउट, मापा दक्षता और आगे क्या करना है, इसकी समझ पर बसे। और फिर लोहे के टुकड़े को पुनर्जीवित करना आवश्यक था। इसलिए, मैं आपका ध्यान भाग दो: सॉफ्टवेयर लेआउट पर प्रस्तुत करता हूं।



भागों के बीच का ब्रेक काफी बड़ा हो गया - सभी बलों को एक तेजी से चार्ज होने वाली बाहरी बैटरी की परियोजना पर रखा गया था, जो अब बूमस्टार्टर पर समर्थन जुटा रही है । आगे बढाते हैं। यह समझने के लिए कि हमें कौन से माइक्रोकैक्रयूट्स को प्रोग्राम करना होगा, हम लेआउट के ब्लॉक आरेख को देखेंगे। यहां से यह स्पष्ट है कि हमें नियंत्रण एमके (STM32F042) के लिए सॉफ्टवेयर लिखना होगा, साथ ही ली-आयन बैटरी कंट्रोल सिस्टम + चार्जर (बीक्यू 40 जेड 60) को कॉन्फ़िगर करना होगा। मैंने दूसरे के साथ शुरुआत की, क्योंकि मैंने इस हिस्से को सबसे कठिन माना। BQ40Z60 कंट्रोलर को प्रोग्राम करने के लिए, हमें चाहिए: - EV2400 और EV2300 एडेप्टर ( रेडीमेड या होम-मेड)। मैंने पिछली परियोजनाओं से ईवी 2300 को छोड़ दिया है, इसलिए मैंने इसका इस्तेमाल किया। - कार्यक्रम







बैटरी प्रबंधन स्टूडियो (bqStudio) ।
एडॉप्टर SMBus के माध्यम से जुड़ा हुआ है, कनेक्शन के लिए मैंने SMBD और SMBC लाइनों पर मिलाप बिंदुओं को छोड़ दिया (सबसे व्यावहारिक समाधान नहीं - तब मुझे एहसास हुआ कि मुझे कनेक्टर स्थापित करना था)।

टैम्बोरिन के साथ नृत्य करने के बाद, BQ40Z60 ने बैटरी प्रबंधन स्टूडियो पर निर्णय लिया। इसका कारण स्लीप मोड था जिसमें नियंत्रक तब प्रवेश करता है जब एसएमबीस बस में कोई पुल-अप नहीं होता है और उस तक कोई पहुंच नहीं होती है। स्मृति को जोड़ने पर वह जाग जाता है।
अगला, हम सीधे BQ40Z60 चिप को ट्यून करेंगे। यह कहने के लिए कि उसके पास कई रजिस्टर हैं, कुछ नहीं कहना है। एक लाख सेटिंग। चूंकि कॉन्फ़िगरेशन एक लंबी और जटिल प्रक्रिया है (विवरण के लिए एक अलग लेख आवश्यक है) मैं इसे संक्षेप में वर्णन करूंगा।

शुरू करने के बाद, मुख्य बैटरी प्रबंधन स्टूडियो विंडो दिखाई देती है।

डेटा मेमोरी टैब में बड़ी संख्या में फ़ील्ड होते हैं जिसमें हमें बैटरी मापदंडों और नियंत्रक ऑपरेशन मोड में प्रवेश करना होगा।

रसायन विज्ञान टैब पर, आप उपयोग की गई कोशिकाओं के लिए तैयार अंशांकन खोजने की कोशिश कर सकते हैं।


मेरे YOKU LP 5558115 3500mAh के लिए, कोई तैयार अंशांकन नहीं थे (वैसे, अंशांकन लगातार अपडेट होते हैं )। मिला समान YOKU LP 656193 4000mAh। यह महसूस करने के बाद कि मैं अभी भी उपलब्ध पैकेजों के बारे में कुछ नहीं जानता, मैंने इस प्रोफ़ाइल को चुना।

फिर, डेटा मेमोरी टैब में, मैंने कॉन्फ़िगर किया:
अंशांकन: वोल्टमीटर (सेल, बैटरी और एक बाहरी एडाप्टर) के लिए अंशांकन मान, वर्तमान सेंसर का प्रतिरोध, तापमान संवेदक के लिए अंशांकन मान।
समायोजन:सुरक्षा, थर्मिस्टर्स, एलईडी, स्लीप मोड, बैटरी कॉन्फ़िगरेशन को शामिल करना।
प्रोटेक्शन: प्रोटेक्शन थ्रेसहोल्ड (वोल्टेज, समय, तापमान) की सेटिंग, बाहरी एडेप्टर के वोल्टेज थ्रेसहोल्ड को सेट करना।
स्थायी विफलता: अपरिवर्तनीय त्रुटियों के लिए थ्रेशोल्ड सेट करना (जैसे कि आगे बैटरी ऑपरेशन संभव नहीं है)।
उन्नत चार्ज एल्गोरिथ्म: चार्जर की स्थापना (धाराओं, विभिन्न तापमान सीमाओं के लिए वोल्टेज, चार्ज के अंत का संकेत, संतुलन)।
गैस गेजिंग: चार्ज के स्तर (नेमप्लेट क्षमता / सेल वोल्टेज, वायर प्रतिरोध, सांख्यिकी) के निर्धारण के लिए इकाई की स्थापना।
पावर: नियंत्रक ऑपरेटिंग मोड की स्थापना।
पीएफ का दर्जा:स्थायी विफल स्थिति बिट स्थिति
सिस्टम डेटा: निर्माता डेटा के लिए फ़ील्ड।
SBS विन्यास: अलार्म ट्रिगर, मूल बैटरी जानकारी (क्रम संख्या, उत्पादन तिथि, निर्माता, नाम, रसायन विज्ञान) के लिए ट्रिगर थ्रेसहोल्ड सेट करना।
एलईडी समर्थन: एलईडी सूचक प्रकाश के मोड की स्थापना।
ब्लैक बॉक्स: ब्लैक बॉक्स (संरक्षण की स्थिति में परिवर्तन का इतिहास)।
लाइफटाइम: बैटरी आँकड़े।
रा टेबल: आंतरिक सेल प्रतिरोधों की एक तालिका।

सेटअप प्रक्रिया के दौरान, मैंने सभी फ़ील्ड नहीं बदले, लेकिन यह शुरू करने के लिए पर्याप्त था।

सर्किट के इस हिस्से के साथ, 21-AFEFUSE microcircuit के आउटपुट से जुड़ा केवल एक हार्डवेयर जंब था। यह इस तरह हुआ:
मैं द्वितीयक संरक्षण माइक्रोकिरिट और फ्यूज उड़ा के अलावा डिबग बोर्ड से सर्किट को फाड़ रहा था । BQ40Z60 में फ्यूज जलाने के लिए 21 AFEFUSE पिन हैं (जैसा कि मैंने सोचा था)। इसलिए मैंने BQ40Z60 डेटाशीट के 5 वें पृष्ठ को देखा । मैंने तालिका में

आउटपुट आउटपुट के प्रकार को देखा और, स्पष्ट विवेक के साथ, इसे हवा में लटका दिया। बोर्ड को टांका लगाने के बाद समस्याएं आईं: मैंने सभी सेटिंग्स के माध्यम से हल किया (और उस समय इसमें बहुत संदेह थे), लेकिन यह काम नहीं किया - चार्जिंग और डिस्चार्ज ट्रांजिस्टर चालू नहीं हुए। संदेह / प्रतिबिंब / परीक्षण और त्रुटि के 2 दिनों के बाद, मैंने देखा कि FUSE_EN बिट सेट नहीं किया गया था और "लोगों से पूछने" का फैसला किया और जब मैंने एक प्रश्न पोस्ट किया, तो एक अंतर्दृष्टि मेरे पास आई।

डिबग बोर्ड के सर्किट बोर्ड को देखते हुए, मैंने सुझाव दिया कि AFEFUSE पिन भी एक इनपुट हो सकता है, जिसकी पुष्टि खंड 9.3.2.4 p.24 द्वारा की गई थी, जो कहता है कि यदि पिन का उपयोग नहीं किया गया है, तो इसे जमीन से जुड़ा होना चाहिए। मैंने इसे चिमटी के साथ किया और यह काम किया। 5 मिनट के बाद, उन्होंने मुझे e2e.com पर जवाब दिया - उत्तर स्पष्ट और सही है, मैंने आउटपुट तालिका में त्रुटि के बारे में अपनी "फी" व्यक्त की - उन्होंने इसे प्रलेखन के भविष्य के संस्करणों में ठीक करने का वादा किया।
नियंत्रक सेटिंग्स को समाप्त करने के लिए, मैंने 2 प्रशिक्षण चक्र चलाए पूर्ण प्रभार / डिस्चार्ज + छूट (कुल 30 घंटे)।

अब STM32F042 प्रोग्रामिंग करने के लिए आगे बढ़ते हैं। नकली चरण में, इस प्रोसेसर को बहुत अधिक आवश्यकता नहीं थी:
- वोल्टेज कनवर्टर को नियंत्रित करें, बटन को संसाधित करें।
- जहां तक ​​संभव हो नींद में जाएं ताकि बैटरी डिस्चार्ज न हो।
- कंट्रोलर (वोल्टेज, करंट, चार्ज लेवल, टेम्प्रेचर, करंट स्टेट, साइकल की संख्या, फुल चार्ज / डिस्चार्ज का समय) से बैटरी के मुख्य मापदंडों को पढ़ें और यूएसएआरटी के माध्यम से पीसी पर उन्हें आउटपुट करें (चूंकि सीपी 2102 कनवर्टर पहले से ही बोर्ड पर था)। हालांकि प्रोसेसर में यूएसबी ऑन बोर्ड होता है, लेकिन मैंने इसे लेआउट में इस्तेमाल नहीं किया, और एक लेआउट 051 एमके के लिए बनाया गया था, लेकिन मैं इसे खरीद नहीं सका।

कन्वर्टर का नियंत्रण LTC3780 चिप रूपांतरण आवृत्ति सेटिंग (आउटपुट के रूप में, अधिकतम 400 kHz के लिए आवृत्ति सेट), और PowerGood सिग्नल मॉनिटरिंग इनपुट के लिए PWM (बाद में RC फ़िल्टरिंग) के साथ दो निष्कर्ष (स्विचिंग और ऑपरेटिंग मोड) स्थापित करने के लिए कम हो गया था। लेकिन यहां तक ​​कि मैं रेक पर कदम रखने में कामयाब रहा। बग तैर रहा था और तब हुआ जब पावर बैंक लंबे समय तक लेटा रहा, इस तथ्य में व्यक्त किया गया कि यह बस चालू नहीं हुआ था। समस्या यह थी कि मैंने सबसे पहले LTC3780 से पॉवरगूड सिग्नल के लिए रुकावट को चालू किया, और फिर चिप को ही (EN) चालू कर दिया। यह पता चला कि बाधा कनवर्टर की शुरुआत से पहले ही चालू हो गई और इसे बंद कर दिया गया। स्थानों पर घटनाओं का पता लगाया और एक देरी जोड़ दी - समस्या गायब हो गई। अन्यथा, यह कार्यक्षमता आसान थी।

1 बटन और 5 (6) एल ई डी के साथ एक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस बनाने का निर्णय लिया गया था (हालाँकि लेआउट पर 2 बटन और 10 एलईडी थे)। यह निम्नानुसार काम करता है:
डिवाइस बंद है -> लघु प्रेस (<500 एमएस) - 4 एलईड पर चार्ज स्तर का एनीमेशन।
डिवाइस बंद है -> लंबी प्रेस (> 500 एमएस) - डिवाइस को चालू करें (5 वीं एलईडी लाइट्स)।
डिवाइस को बंद कर दिया जाता है -> मेमोरी को जोड़ना -> चार्ज प्रक्रिया के अंत तक 4 एलईड पर चार्ज स्तर का एनीमेशन।
डिवाइस चालू है - 4 एल ई डी पर चार्ज स्तर का लघु प्रेस - एनीमेशन।
डिवाइस पर -> लंबी प्रेस - डिवाइस को बंद करें।
डिवाइस बंद -> 3 से अधिक मिनट के लिए 50 एमए से कम वर्तमान खपत। - डिवाइस को बंद कर दें।
इसने डिवाइस से 27 तत्वों को निकालने की अनुमति दी।

मुझे पहले से ही STM32F0xx पर स्लीप मोड को लागू करने का अनुभव था, इसलिए मैंने यहां बड़ी रेक की गिनती नहीं की। खपत का अनुकूलन करने के लिए, मैंने पहली बार 3.3V LDO को mcp1703 के साथ मेरी स्वयं की खपत के कम वर्तमान के साथ बदल दिया (यह डीबगिंग से फाड़ना नहीं था, लेकिन इसे तुरंत स्थापित करने के लिए आवश्यक था)। आकार, मूल्य, खपत, शरीर किट - सभी LP2951 से कम। Li-ion 4s के लिए LDO के संपादन
के लिए हार्डगॉर का धन्यवाद । कम इनपुट वोल्टेज के कारण Mcp1703 का उपयोग नहीं किया जा सकता है। मैंने रसायन विज्ञान के लिए LiFePo4 का उपयोग किया - ऐसी कोई समस्या नहीं है। सावधान रहे!!!
-जब डिवाइस बंद कर दिया जाता है, एमके STANDBY मोड में है और केवल एक बटन के प्रेस या मेमोरी के कनेक्शन पर प्रतिक्रिया करता है। इस मोड में खपत 108 μA है (उनमें से 100 BQ40Z60 की खपत करता है)।
- जब डिवाइस चालू होता है, तो प्रोसेसर ज्यादातर समय (BQ40Z60 के संकेत और मतदान के क्षणों को छोड़कर) 1.5 mA (1 mA एक LED है) की खपत के साथ STOP मोड में होता है। पूछताछ और संकेत के समय, वर्तमान खपत 4.5 से 9 एमए तक होती है।
- जब USB MK 48 MHz RUN मोड में जुड़ा होता है, तो खपत 15 mA होती है। भविष्य में मैं एमके को यूएसबी से इस मोड में पावर दूंगा।

सबसे बड़ी संभावित समस्या BQ40Z60 सर्वेक्षण था। मैंने SMBus के साथ काम नहीं किया और जब तक आखिरी उम्मीद नहीं थी कि SMBus I2C 1v1 है (यह आंशिक रूप से है क्योंकि भौतिक स्तर उनके लिए समान है), लेकिन यह पता चला कि चैनल का स्तर बहुत अलग है और इसने कई कठिनाइयों का निर्माण किया। यहाँ मैं SMBus और I2C के बीच के अंतर का वर्णन नहीं करूँगा, लेकिन मैं एक सक्षम लेख के लिए एक लिंक प्रदान करूँगा । लेआउट चरण में, मैं एसएमबीस के खिलाफ लड़ाई में शामिल नहीं हुआ (वैसे, एक प्रोग्रामर के रूप में, मैं एक सर्किट डिजाइनर की तुलना में बहुत कमजोर हूं) और एसएमबीस और आई 2 सी में बाइट कमांड भेजने और प्राप्त करने के बाद से पूरी तरह समान थे, मैंने केवल उनका इस्तेमाल किया। नतीजतन, मैंने BQ40Z60 से SOC, SOH, Current, CellVolt, TimeToFull, TimeToEmpty पढ़ी। रजिस्टरों के मूल्यों के आधार पर, ऑपरेटिंग मोड बदल गया (चेतावनी जारी की गई, कोई भी शटडाउन हुआ)।

खैर, पीसी की ओर, निश्चित रूप से, एक कार्यक्रम की आवश्यकता थी जो बैटरी से पढ़े गए डेटा को सुविधाजनक रूप में प्रदर्शित कर सके। चूँकि मैं केवल बोरलैंड C ++ बिल्डर में GUIs का उपयोग कर सकता था और इसे बहुत लंबे समय तक किया था, इसलिए मैंने प्रोग्रामर को मेरे लिए एक साधारण डीबगिंग को स्केच करने के लिए कहा। एक त्वरित चाबुक के लिए, निम्नलिखित सामने आया:


यह सभी काम है जो लेआउट चरण में किए गए थे। योजनाओं में आगे (और जब से मैं उन कार्यों का वर्णन करता हूं जो पहले से ही पूरा हो चुका है, काम का हिस्सा पहले ही हो चुका है), पावरबैंक पैकेज के विकास / निर्माण के लिए डिजाइनर के स्थानांतरण, त्रुटि सुधार / सर्किट के संशोधन, मामले के लिए बोर्ड का परिवर्तन, सॉफ्टवेयर संशोधन। उसके बाद, डिवाइस एक उत्पाद के समान होगा और पूरा होने के बाद, शब्द के शाब्दिक अर्थ में एक उत्पाद बन जाएगा। लेख के निम्नलिखित भागों में, हम एक लेआउट से तैयार उत्पाद के लिए चरणों और संक्रमण की मुख्य कठिनाइयों पर विचार करेंगे, पैकेजिंग पर काम करेंगे, विभिन्न समाधानों और संचालन, अनुकूलन की लागतों पर विचार करेंगे, और अंतिम परिणाम भी देखेंगे।

Source: https://habr.com/ru/post/hi386899/