КрепкийДым

Сообщение от VV0lk

Здравствуйте! Хочу поведать Вам историю создания моей «Вейп-станции». А именно стационарного варивата из подручных мне средств. История моего парения началась, наверное как и у многих с егошки, потом весьма быстро я приобрёл Kangertech - T3S, одного аккумулятора эгошки естественно не хватало, поэтому я приобрел аккумулятор побольше на 1100 мах с механической крутилкой-варивольтом снизу. Но и постоянно заряжать поочерёдно эти два аккумулятора егошной зарядкой было не кайф, а т.к. парил и парю я в основном дома, по вечерам, то я стал искать устройство для парения от розетки и нашёл и купил USB-passthrough (которая без аккумулятора). Но довольно скоро мне надоел жидкий и не очень вкусный пар «тетриса» и захотел я себе нормальный, сабомный бак, выбор пал на Griffin RTA, но тут же возник закономерный вопрос: «На чём его парить?» Повторять пляску с постоянной зарядкой аккумуляторов какого-нибудь мода мне не особо хотелось, да и приличный мод стоит относительно не дёшево. А т.к., повторюсь, парю я в основном дома, то возникло желание сделать мощный вариват от розетки из «г-на и палок», что я собственно и осуществил за несколько месяцев, на досуге.
Работаю я программистом в одном из К.Б., в отделе тесно связанном с проектированием и разработкой всевозможной электроники. Посоветовался с коллегами-электронщиками по этому вопросу, они предложили использовать в качестве источника питания какой-нибудь старый блок питания от ПК, т.к. даже самые старенькие из них могли выдать порядка 150 Вт. (Таковой, на 250 Вт. был тут же найден в подвале среди кучи хлама). А для управления идеально подошла плата, разработанная ранее одним из коллег, для контроля заряда батарей, из предыдущего проекта. Т.к. она умела делать всё, что мне было надо, а именно коммутировать нагрузку с током до 74A (что с запасом), мерить напряжение и ток на нагрузке. На борту, помимо прочего, плата, в качестве основных элементов имела: мосфет IRF4905S, датчик тока ACS714LLCTR-20A-T, и управляющий контроллер Atmega32u4 (опыт программирования которого, и ему подобных, я в силу своей профессии имел ), а для ввода и вывода информации она поддерживала подключение дисплея на базе PCD8544 (по типу как у Nokia 5110).
Принцип работы должен был быть аналогичен любому покупному варивату, а именно пользователь выставляет желаемую мощность на нагрузке (уставку), а устройство должно её поддерживать, пока нажата кнопка. Для этого хорошо подходит концепция ПИД-регулятора. Алгоритм работы программы в общих чертах следующий:
Постоянно и циклически по прерыванию о завершении очередного измерения внутреннего АЦП контроллера, поочерёдно переключаем каналы и меряем среднеквадратичное (True RMS) напряжение на нагрузке и среднеквадратичное напряжение, выходящее с датчика тока, т.е. действующий ток.
По прерыванию от таймера, заведённого на частоту около 33 Гц. Проверяется условие нажата ли кнопка «Fire», если да, то рассчитывается текущее сопротивление намотки (в качестве доп. информации) и действующая мощность (т.к. знаем ток и напряжение). Текущую мощность, вместе с уставкой мощности заряжаем в функцию ПИД регулятора (библиотек по реализации ПИД-регулятора на AVR в интернете полно, я использую одну из них), на выходе получаем коэффициент заполнения ШИМ, которым и коммутируем наш MOSFET. (частота ШИМ, те же 33 Гц) Такми образом, вкратце, функция ПИД-регулятора изменяет коэффициент заполнения ШИМа, тем самым изменяет действующее напряжение на нагрузке и постоянно отслеживает протекающий при этом ток, а вернее произведение тока на напряжение и сравнивает с уставкой и исходя из разницы между текущей мощностью и уставкой меняет далее или не меняет скважность ШИМа.
Двумя кнопками на плате, в последствии ставшими ‘+’ и ‘-‘можем менять уставку мощности. Короткое нажатие меняет текущее значение на 1 Вт, долгое нажатие на 10 Вт. Кстати, выставленная ранее уставка сохраняется в EEPROM-памяти и не теряется при выключении устройства из сети. Программу, написал, ПИД настроил, всё отладил на мощных, советских резисторах, (кстати сначала пробовал коммутировать 5В блока питания, но MOSFET не открывался до конца и грелся, поэтому перешёл на 12В) проверили осциллографом - True RMS напряжение на нагрузке и True RMS напряжение, эквивалентное току меряю верно, а значит и мощность на нагрузке соответствует действительности.
Далее на одном из онлайн калькуляторе подобрал сечение кабеля по мощности (мощность 100Вт, Длина кабеля 2.3м, допустимые потери 3% ), получил сечение 6 мм^2. В магазине аля “Мир света” купил 2,5 м акустического, медного кабеля, сечением 6 мм^2 в силиконовой прозрачной изоляции. Распотрошил вышеупомянутый “егошкин usb-варивольт”, вынул из него 510/ego – коннектор, подпаялся, накрутил бак, попробовал, всё отлично! Разница по сравнению с T3S – естественно колоссальная! ))
С содержанием всё было хорошо, теперь пришел черед «формы», т.к. подржавевший блок питания с торчащими из него проводами и валяющаяся рядом плата с экраном выглядела не очень хорошо, то пришла пора заняться корпусом и держаком-рукоядкой, т.к. примотанный изолентой коннектор и кнопка fire, так же не выдерживали критики.

спойлер  

Вложение 230807

А т.к. у нас в отделе стоит аж два 3D-принтера и печать всяких штук для своих нужд у коллег давно стало нормой, то и я решил не отставать и напечатать всё из пластика. Сперва, заранее (пока оно там из Китая дойдёт) заказал 510 коннектор-площадку для самодельных модов. Затем взял у сведующих в этом деле коллег несколько уроков по Solid Works (небольшой опыт работы с этой прогой у меня был ещё со студенчества.) и за неделю слепил модель вот такого держака:

спойлер  

А вот он в пластике:

спойлер  

Далее пришла очередь самого корпуса, где расположатся внутренности блока питания, плата с контроллером управления, дисплей и кнопки.

спойлер  

Для того, чтобы держак с проводом и блок были разъемны пришлось сделать два (“папа” и “мама”) собственных, четырёхконтактных разъема (два силовых пина и два управляющих от кнопки на рукоядке). Для этого были распилены и выпотрошены 4 военных, кабельных разъёма. Вот такой вышла модель разъема «папа»

спойлер  

и разъема «мама»

спойлер  

А вот они в пластике:

спойлер  

Далее настал долгожданный этап сборки:

спойлер  

И собственно содержимое дисплея, при функционировании:

спойлер  

В общем всё работает отлично! Уже порядка месяца – полёт нормальный! ))
__________________________________________
P.S. Обошлось мне всё это счастье: 240р. – 2м провода 6 мм^2; 136р – коннектор 510, для самодельных модов; 150р – дисплей; Итого: 526р.
И если кому вдруг понадобятся модели, схема, исходники программы, обращайтесь. Всё есть, всё могу скинуть.