ESP32-C3 ile Dijital Ayarlı/Göstergeli OCP/OVP Korumalı Laboratuvar Güç Kaynağı Projesi

[TA3UIS]

Transistörün (BC337) buradaki görevi dijital anahtar. ESP32 pini lojik 1 (3.3V) sinyali gönderdiğinde transistör BC337 iletime geçecek. Bu sayede emiter bacağındaki GND (eksi) kollektör bacağına akacak. Rölenin bir ucu zaten L7812 den sürekli +12V aldığı için, transistör üzerinden eksi de gelince devre tamamlanacak ve röle tetiklenecek. ESP32 pini lojik 0 (0V) yaptığında ise transistör akımı kesecek ve röle bırakacak.



Buraya kadar olan kısmı bu aşamada kesip, ESP32 ve dokunmatik 3.5inc TFT ile Voltaj, Akım, CC, CV değerlerini ekrana dokunarak girme ve ekranda görme kısımlarına odaklanacağım, bitince de üstteki devreyi kurup test edip, sonra da opamp ve 2sc5200 kısmını entegre edeceğim.

LM358 2 kanal yetmeyeceği için devremde LM324 kullanacağım, çünkü, Ayarlı güç kaynağımda kararlı bir kontrol döngüsü kurabilmem için en az 4 adet Op-Amp kanalına ihtiyacım olacak.

Kanal 1 -CV (Sabit Voltaj) Kontrolü: Ekrandan (ESP32) ayarladığım voltaj referansı ile güç kaynağının çıkış voltajını kısa süre içinde karşılaştıracak. Yük altına girildiğinde voltajın düşmesini engelleyecek, çıkışı belirlediğim voltajda sabit tutacak.

Kanal 2 -CC (Sabit Akım) Kontrolü: Ekrandan ayarladığım akım sınırı referansı ile 0.47R taş dirençten geçen akımı karşılaştıracak. Çekilen akım ayarladığım sınırı geçtiği an (örneğin kısa devre anında), bu kanal devreye girerek CV kanalının kontrolünü alacak ve transistörleri kısacak akımı sabit sınırda tutacak.

Kanal 3- Akım Okuma Kazancı: 0.47R taş direnç üzerindeki milivolt sinyallerini ESP32 nin dolayısıyla ekranının hatasız okuyabileceği 0-3.3V seviyesine yükseltecek.

Kanal 4 - CC / CV Mod Gösterge Sinyali: Güç kaynağının o an Voltaj modunda mı (CV) yoksa Akım sınırlama modunda mı (CC) çalıştığını donanımsal olarak algılayıp ESP32 ye sinyal gönderecek. ESP32 bu sinyali alıp ekranda CV (Yeşil) veya CC (Kırmızı) durumunu yakacak.

 

[TA3UIS]

ESP32 ve ekran bağlantılarını yapmaya başladım, işlem tamamlanınca esp32 pinlerinden rölelere komut kodlarını yazıp bu tarafı tamamlayacağım inşallah.

 

[TA3UIS]

Trafodan gelen yüksek voltaj sargılarını (0-12V, 12-24V, 24-34V) ekranda ayarladığım voltaja göre otomatik olarak seçecek.

Üstteki şemedaki kademe rölelerinin çalışma mantığı (PIN26 - K1 RÖLESİ ve PIN27 - K2 RÖLESİ)
Çıkış 5V ayarlanırsa: Röleler çalışmayacak, en düşük sargı (0-12V) devrede olacak. Transistör gereksiz yere ısınmayacak.
Çıkış 15V ayarlanırsa: Sadece K1 rölesi çekecek, orta sargı (12-24V) devreye girecek.
Çıkış 28V ayarlanırsa: K1 ve K2 rölelerinin ikisi de çekecek, en üst sargı (24-34V) devreye girecek.


Soft-Start Rölesi Mantığı (PIN25 - K3 RÖLESİ)
Cihaz ilk açıldığında büyük besleme kondansatörlerinin şebekeden ani akım çekmesini engelleyecek.
İlk açılışta çok kısa süreliğine 0V oluyor, Akım 5W taş direnç üzerinden yavaşça akacak ve kondansatörleri yavaşça şarj edecek.
Hemen sonra gerilim 3.0V oluyor kondansatörler dolunca K3 rölesi çekecek, taş direnci köprüleyerek (bypass ederek) devre dışı bırakacak. Güç kaynağı artık ana trafo gücüyle devrede olacak


ESP32 yazılımını, dokunmatik girişleri ve ilgili pinleri yukarıdaki senaryoya uyacak şekilde yapılandırdım. ESP32 tarafı bitti eğer gözden birşey kaçmadıysa şu aşamada.

 

[by lent]

Akımı ne nasıl ayarlıyor anlamadım? Ve sema konusunda pek önemli değil ama yine de standart çizilmesi gereken birkaç nokta var, hem takibi hem arisa aramada kolaylık sağlar bilirsiniz Ustam. Dilerim ki pozitifi eleştiri olarak algılanır.

Gözüme çarpanlar
D4 ve d5 rolelerin dibinde çizilmemiş,
Çıkış klemensi yok, C2 pozitif kutup
Ortak Gnd karışık coklu yollar takibi zorlastirip kafa karıştırıyor,

 

[TA3UIS]

Akımı ne nasıl ayarlıyor anlamadım? Ve sema konusunda pek önemli değil ama yine de standart çizilmesi gereken birkaç nokta var, hem takibi hem arisa aramada kolaylık sağlar bilirsiniz Ustam. Dilerim ki pozitifi eleştiri olarak algılanır.

Gözüme çarpanlar
D4 ve d5 rolelerin dibinde çizilmemiş,
Çıkış klemensi yok, C2 pozitif kutup
Ortak Gnd karışık coklu yollar takibi zorlastirip kafa karıştırıyor,

İlk kez KiCad kullanınca böyle oluyor, acemiliğin bu kadarı olur cinsten

Diğer kısımları aşama aşama ekliyorum.

 

[serkan_48]

Abi çırak lazımsa gelebilirim. Yanyana belki sizden birşeyler kaparım.

 

[TA3UIS]

Abi çırak lazımsa gelebilirim. Yanyana belki sizden birşeyler kaparım.

Yok yahu estağfurullah bir şemayı bile çizemedim doğru dürüst cebelleniyorum

 

[serkan_48]

Yok yahu estağfurullah bir şemayı bile çizemedim doğru dürüst cebelleniyorum

Abi görünen köy kılavuz istemez. Sonuç önemli. Diğer konularınızı da takip ediyorum. Hepsini yapmak istiyorum.

 

[by lent]

Yok yahu estağfurullah bir şemayı bile çizemedim doğru dürüst cebelleniyorum

Ustam estağfurullah cizmissiniz ama kolayq kaçılmış demiştim

Aynen yakın olsak çıraklık yapmak isteriz ama yaptıklarınızı yapmak bütçe meselesi maalesef herkese göre olmayacak

 

[TA3UIS]

Devre şemasının en son hali biraz karışık oldu farkındayım. KiCad acemisi olduğum için böyle oldu.

Yazılım tarafı bitti.
Devre test edilmeye hazır halde gibi.
İlk fırsatta devreyi kurup, eğer gözden kaçmış bir hata yoksa, başarılı olursam şemayı da daha anlaşılır çizmeye çalışırım.


Giriş ve Kademe Seçim Katı (K1, K2 Röleleri)
Çok Sargılı Trafo (T1): Sekonder tarafında 0, 12V, 24V, 34V AC çıkışları var.
K1 ve K2 Röleleri: ESP32 nin ayarlanan hedef voltaja göre giriş gerilimini seçtiği kademe katıdır.
0 - 12V Arası: Röleler çekmez, köprü diyoda 12V AC gider. Düşük çıkış voltajlarında (örneğin 5V çıkış alırken) regülatör transistörlerinin (2SC5200) üzerine binen voltaj farkını azaltarak transistörlerin aşırı ısınmasını ve güç kaybını azaltmak için.
12 - 24V Arası: K1 çeker, köprü diyoda 24V AC gider.
24 - 30V Arası: K1 ve K2 birlikte çeker, köprü diyoda 34V AC gider.

2. Doğrultma, Filtre ve Soft Start (K3 Rölesi)
Ana Köprü Diyot KBU1010 & 10.000 µF Kondansatör: Kademelerden gelen AC voltajı doğrultup filtreleyerek ana DC hattını oluşturur.
K3 Rölesi (Soft Start): İlk açılış anında boş olan 10.000 µF kondansatörün şebekeden aşırı akım çekmesini (inrush current) engeller. İlk saniyede akımı yüksek watt'lı taş dirençler üzerinden geçirir, kondansatör dolunca çekerek dirençleri köprüler.

3. Yardımcı Besleme Katı
Kontrol Beslemesi: Trafonun 12V AC sargısından beslenen ayrı bir KBL610 köprü diyot ve 2200 µF kondansatör katı var.
L7812 Regülatör (+12V): LM324, LM358P entegrelerini ve kademe rölelerini besler.
L7805 Regülatör (+5V): L7812 çıkışından beslenir ESP32 ve TFT ekran için 5V üretir.

4. Analog Kontrol ve Sürüş Katı (LM324 & LM358P)
2SC5200 Güç Transistörü: LM324'ten gelen hata sinyaline göre çıkış voltaj ve akımını regüle eder.

LM324:
U1A (1. Kanal): Voltaj kontrol döngüsünü (Voltaj Feedback) yönetir.
U5B (2. Kanal): Akım sınırlandırma döngüsünü (Akım Feedback) yönetir.
U5D (4. Kanal): CC/CV mod geçişini algılayan karşılaştırıcıdır. Çıkış akım sınırına girdiğinde Pin 14 çıkışı durum değiştirir ve 10k/4.7k voltaj bölücü üzerinden ESP32 GPIO 34 pinine sinyal gönderir.
3. Kanal (Pin 8, 9, 10): Proje başında kullanacaktım, şimdi kullanmaktan vazgeçtim, tamamen boşta. Diğer kanalların transistör sürerken yarattığı iç gürültünün akım ölçümünü etkileyebileceğini düşündüm ve bu kanalı iptal ettim.

LM358P: Akım okuma hassasiyeti için şönt dirençlerin hemen dibine yerleştirilmeli, devrede çizerken biraz uzakta kaldı. 5 adet paralel bağlı 0.47 Ω (toplamda 0.094 Ω) şönt direnç üzerindeki milivolt seviyesindeki düşümü yakalayacak. 6.2k/1k dirençler ile 7.2 kat civarı büyüterek ESP32 PIN33 pinine iletecek.
Mute Devresi (BC337): ESP32 PIN14 pini üzerinden kontrol edilir. Kısa devre veya OVP/OCP durumlarında transistörlerin beyz hattını anında toprağa çekerek çıkış voltajını donanımsal olarak sıfıra indirecek.

5. Kontrol ve Arayüz (ESP32 & ST7796)
PWM Set Girişleri: ESP32, PIN12 (Voltaj) ve PIN13 (Akım) pinlerinden 30kHz frekansta PWM üretecek. Bu sinyaller basit birer RC filtreden geçerek DC voltaj referansına dönüşüyor ve LM324'ün girişlerine gidiyor.
Analog Okuma (ADC): Fonksiyon ile 12-bit çözünürlükte ardışık 32 örnek ve ortalaması alınır. PIN32 pininden çıkış voltajı (100k/11k bölücü ile 10.09 katsayısıyla), PIN33 pininden ise akım (0.094 şönt değeriyle) yazılımsal olarak hesaplanıyor.
Yazılımsal Korumalar (OVP / OCP): Fonksiyon ile her loop döngüsünde ölçülen değerleri, kullanıcının set ettiği aşırı gerilim/akım eşikleriyle kıyaslar. Limit aşılırsa PIN14 Mute hattına sinyal gönderir ve çıkışı kapatır.