M8电子负载及交流内阻测试仪资料(20100322更新)

M8单片机恒流型数字电子负载及交流内阻测试仪第6页共8页一、原作者资料整理：

基本功能

1、恒流型电子负载

2、电池容量测试

3、开关电源最大工作电流测试

4、交流内阻测试

参数：

A/D

10BIT±1

（使用64倍取样）

电压显示：50V

±50mV

（使用64倍取样降低到±10mV）

电流显示：5A

±5mA(电流取样电阻为0.05Ω，电流=0.25V/0.05Ω)；最大30A

±30mA(电流取样电阻为0.0083Ω)

电流调节：13BIT

PWM

D/A

5A的最小调节度为1mA

；30A的最小调节度为4mA

交流内阻测量范围：0-500mΩ（10mA1KHz）交流内阻量程可以调节R7。R7:

50Ω

对应

0-

500mΩ；R7:

100Ω

对应

0-1000mΩ;

电路改动：

M8的PC4脚（ADC4）做警铃输出(100Hz信号)；

取消R60电阻，PB2脚(OC1B)做交流内阻测试的1KHz交流源输出，取消R25电阻，PC3脚(ADC3)交流内阻ADC测试输入；

PC2脚(ADC2)低压档电压测试输入（0-4.5V），即“第二个测试电压”，不一定只是4.5V，看分压电阻的比例了，最大达到50V和另外一组电压一样，目前只能充当电压表（J21电压测试端口），其它功能待开发；

M8熔丝设定电子负载部分电路图：M8交流内阻测试仪：

测量范围：0-500m欧（10mA1KHz），PCB使用M8电子负载附加部分电路。过后和M8电子负载整合。

原理：

由M8产生1KHz方波，由放大器产生10mA1KHz交变恒流输出源，经过测试电阻后，产生交变电压信号经过250倍放大，再由M8的快速同步相移ADC检出值。电路非常简单：C2、C3两个电容可以用一个47uF/50V的无极性电容代替。耐压为50V是为了测高电压电池内阻。

交流内阻测试仪电路及PCB：电子负载、扩展板、内阻测试仪等的连线：操作说明一、界面和键盘设定

(一)主功能菜单

按S30(MainProgramSelect)进入；按S10(UP)、S11(DOWN)选择功能；在按S30(MainProgramSelect)确认；

(二)电子负载及交流内阻测试功能

按S21(Is/Vs/Rc显示和设定选择)键选择功能界面1、Is设定电流界面下（默认）

显示

设定电流

设定电压

功率

实时电流

实时电压

容量

S10(UP)、S11(DOWN)、S20(步进)

三个键设定电流

2*3按键定义

S10(UP)

S20(步进)

S30(MainProgramSelect)

S11(DOWN)

S21(Is/Vs/Rc显示和设定选择)

S31(电流ON/OFF)2、Vs设定电压界面下

显示

设定电流

设定电压

功率（改为显示第二测试端电压）

实时电流

实时电压

系统电压

S10(UP)、S11(DOWN)、S20(步进)

三个键设定电压2*3按键定义

S10(UP)

S20(步进)

S30(MainProgramSelect)

S11(DOWN)

S21(Is/Vs/Rc显示和设定选择)

S31(电流ON/OFF)

3、内阻Rc显示界面下

显示

交流内阻

1KHz

ADC

相位

直流内阻

DC

时间

2*3按键定义

S10(电流显示调零)

S20(Rc调零)

S30(MainProgramSelect)

S11(容量AH、时间清零)

S21(Is/Vs/Rc显示和设定选择)

S31(电流ON/OFF)

Rc调零功能可以减除线阻的作用。

注意：电流显示调零，必须是在关闭电流的条件下才可以用！

(三)电源最大输出电流测试功能

从0mA开始，直至设定限制电流，每秒增加10mA进行电流扫描；

显示

设定限制电流

设定电压

功率

实时电流

实时电压

最大输出电流2*3按键定义

S10(UP)

S20(步进)

S30(MainProgramSelect)

S11(DOWN)

S21(Is/Vs显示和设定选择)

S31(电流ON/OFF)二、校正步骤

按S30(ProgramSelect)键启动系统进入校正程序；(按住S30开电源)

按S10、S11选择校正菜单；

“1:adjustRc”，交流电阻校正程序；

“2:adjustVcc”，校正系统电压；

“3:adjustVin”，校正放电电压；

“4:adjustV1”，校正第二个端口的测试电压；

“5:adjustIin”，校正放电电流；

“SaveDefault”，；

“LoadDefault”，；

“Exit”,退出校正程序。

1、校正交流电阻

1.1、在“1:adjustRc”下,按S31(YES确认)键进入交流电阻校正程序；1.2、显示“Rc=

0mΩ”，

1.2.1、短接测试端，输入0电阻（测试端短接），

1.2.2、等待第二行数据基本稳定后，按按S31(YES/OK确认)键进入下一步；1.3、显示“Rc=

220.0mΩ”，

1.3.1、按S10、S11、S20键设定将要使用的校正基准电阻的阻值

（先找个已知阻值的小电阻，最好用伏安法测出个比较精确的数值）；

1.3.2、按按S31(YES/OK确认)键确认输入值；

1.3.3、测试端接入基准电阻，

1.3.4、等待第二行数据基本稳定后，按按S31(YES/OK确认)键进入下一步；1.4、第一行显示“计算出的参数”,第二行显示“SaveData?”,按S31(YES/OK确认)键保存数据,按其它键取消保存数据;1.5、退出交流电阻校正程序，进入校正功能菜单界面，显示“1:adjustRc”；

2、校正系统电压

2.1、在显示"2:adjustVcc"下,按S31(YES确认)键进入系统电压校正程序；2.2、显示"Vcc=9.00V"，(用12电源一定要改分压电阻)

2.2.1、用万用表测出系统电压的值；

2.2.2、按S10、S11、S20键设定输入系统电压的值；

2.2.3、按S31(YES/OK确认)键确认输入值；2.3、第一行显示“计算出的参数”,第二行显示“SaveData?”,按S31(YES/OK确认)键保存数据，按其它键取消保存数据；2.4、退出系统电压校正程序，进入校正功能菜单界面，显示"2:adjustVcc"；

3、校正放电电压

3.1、在显示"3:adjustVin"下,放电端接入电源，按S31(YES确认)键进入放电电压校正程序；3.2、显示"V=0.000V"，输入0V，调零，按S31(YES确认)键；3.3、显示"V=19.000V"，

3.3.1、用万用表测出接入电压的值；

3.3.2、按S10、S11、S20键设定输入接入电压的值；

3.3.3、按S31(YES/OK确认)键确认输入值；3.4、第一行显示“计算出的参数”,第二行显示“SaveData?”,按S31(YES/OK确认)键保存数据，按其它键取消保存数据；3.5、退出放电电压校正程序，进入校正功能菜单界面，显示"3:adjustVin"；4、校正第二个测试电压

4.1、在显示"4:adjustV1"下,按S31(YES确认)键进入电压校正程序；4.2、显示"V=4.500V"，(输入的电压值可改，根据实际安装的分压电阻来，V1无特殊用途)

4.2.1、用万用表测出接入电压的值；

4.2.2、按S10、S11、S20键设定输入接入电压的值；

4.2.3、按S31(YES/OK确认)键确认输入值；4.3、第一行显示“计算出的参数”,第二行显示“SaveData?”,按S31(YES/OK确认)键保存数据，按其它键取消保存数据；4.4、退出系统电压校正程序，进入校正功能菜单界面，显示"4:adjustV1"；5、校正放电电流

5.1、在"5:adjustIin"下，放电端接入电源，放电回路串接电流表，按S31(YES确认)键进入放电电流校正程序；5.2、第一行显示"I=0.000mA"，ADC0；第二行显示"PWM="，ADC；

5.2.1、PWM值自动增加，测试出零点；5.3、显示"I=1.000mA"，（单位错误，应该是A）

5.3.1、按S10、S11、S20键设定将要放电的电流值；

5.3.2、按按S31(YES/OK确认)键确认输入值；

5.3.3、按S10、S11、S20键设定PWM值，使电流表的电流值等于设定放电的电流值；

5.3.4、按按S31(YES/OK确认)键确认输入值；5.4、第一行显示“计算出的参数”,第二行显示“SaveData?”,按S31(YES/OK确认)键保存数据，按其它键取消保存数据；5.5、退出放电电流校正程序，进入校正功能菜单界面，显示"5:adjustIin"；

原作者测试程序说明：

2009-08-07

只整合电子负载和交流内阻测试，没有电源测试。增加电流显示调零，减少放大器温漂造成的显示误差。

2009-08-09

全部整合完毕。增加开机电流显示调零。

串口输出的数据格式(每秒输出一次无小数点值)：电流(mA)、电压(mV)、容量(mAH)、直流电阻(mΩ)、交流电阻(0.1mΩ)

2009-08-13

增加ADC2口做电压测试，这个可以用100K和100K的电阻做分压，测低于5V的电压，增加低压的精确度。增加了个V1（ADC2口）的校正。

2010-01-03

50V5ADCL500mRcV1.1s01.rarM8单片机恒流型数字电子负载及交流内阻测试仪第11页共11页

1、串口输出格式修改

功能电流高量程电压

低量程电压容量直流电阻交流电阻设定电流设定电压

DCLRc

OFF

7570

5267

065535

192

100

600

DCTest

DCTest

OFF

7570

5267

065535

194

100

600

DCLRc

DCLRc

OFF

7570

5267

065535

191

100

600

2、增加串口模拟按键控制

空格初始化

11

对应S10键

22

对应S11键

33

对应S20键

44

对应S21键

55

对应S30键

66

对应S31键二、套件安装：

1、如果是不整合内阻测试板的，直接按照负载PCB上的标识安装元件即可，如果整合内阻测试板的话，R25、R60、R28可以先不要安装；2、由于M8的AD测试最高为2.5V，工作电压为8.4V时对应电压取样电阻R28为4K7，如果工作电压为12V，对应电压取样电阻R28应改为3K，或者并上一个8～9K的电阻。3、LCD如果是红色背光的，5K电位器R31不要装。4、如果是别的LCD，背光引脚15/16需要处理一下，可以在LCD上给15/16脚直接飞线连接电源，如15与2脚并联，16与1脚并联。注意背光工作电压加适当的限流电阻。5、左下角的风扇驱动部分：NPN三极管可以用8550、9012等常见管子，W接12电源正，电源负PCB上已经共地连接，FS接风扇，Rt接热敏电阻，热敏电阻贴到散热器上，可根据温度自动调节风扇转速，想达到更好的调速效果可能需要选择合适热敏电阻或者加电阻改下电路。初步调试时可以先不安装，风扇先接12V电源用即可。6、Key接按键板，J71、J72是电源接口及开关，初步调试直接接电源即可。7、J51接J82，J53短接(可在此串入分功电阻，并个开关做切换)，J81连J52，其它的按照扩展板接线图连接即可。8、Rx引出2根线做电阻测试的输入端。J52引出2根线做放电输入端。9、电压测试端口J21没啥特殊用途，可以引出下面2根线做第二个测试电压输入端。至此调试所需的所有连线已经基本完成，可进行初步调试。Rx边上细线连接处可划开并引出第三根线，也就是所谓的三线测量。放电接口的四线测量需要小处理一下连线，没基础的就先不要急着改了，可参考熊的图。三、初步调试：

按照前面原作者的调试说明一步一步的来就行，有需要注意的地方我已经用红色标出并加上部分说明；三、改装（搜集自网友的帖子）：M8负载改装：1、由于M8的AD测试最高为2.5V，工作电压为8.4V时对应电压取样电阻R28为4K7，如果工作电压为12V，对应电压取样电阻R28应改为3K.2、有人说用12v供电时7805非常烫.最大功耗的是屏幕背景灯.解决方法是:在LCD的15脚(或16脚)串一个10～30欧电阻来限流,减低亮度,减少工作电流。

3、震荡问题：1).实际电流跟设定电流相差较大,比如设置2A电流,m8显示和万用表都只有1.85A左右晃悠.2).用交流电流档测有数值,而纯直流时是没有数值的,为0.

M8负载的作者建议是在358的1,2脚并一个101的小电容.我测试了只加101是不行的(至少我那个M8负载不行)解决方法是:把3582脚和5脚连接的铜片断开.将2脚串一个33欧电阻接0.05欧的电流检测电阻.2脚和1脚并一个1U的积分电容.C52C53C54分别并1U的贴片电容.有贴子反映V200810052固件有问题.那为什么最新这批还是用V200810052固件呢?我是刷成V200811018固件.

修改后显示电流和设定电流相差2个字节左右.还算比较稳定.其误差范围在其可接受范围内.

纯硬件校正方法:步骤:

1.找3个104(100k)的可调电阻(如图蓝色的东东).2.将可调电阻中间引脚和旁边任意一个引脚连接.3.调节负载电压.(调节负载电压跟万用表数值一致):将一个可调电阻的阻值调到90k的阻值,拆掉R51,用可调电阻代换R51,因为要正负调节电压,所以用90k来代替100k;4.调节实际电流(调节万用表数值跟设定值一致):将一个可调电阻的阻值调到82k的阻值.拆掉R64,用可调电阻代换R64.5.调节显示电流(调节M8显示电流跟万用表数值一致):将一个可调电阻的阻值调到39k的阻值.拆掉R58,用可调电阻代换R58.6.那个不准就调那个,该干嘛就干嘛去......注意事项:以上可调电阻校正的方法的前提就是电路没有震荡,电路一旦震荡了显示就会无规则变化,没办法校正的.由于软件校正是对硬件来改软件参数的,也就是说硬件校正再软件校正再硬件校正......经过几次软硬校正后,那几个可调电阻的阻值会被调得离设计阻值越来越远,而在线受旁路电阻影响是不能测其阻值的,必须要拆下来测.这也是为什么上面要先调阻值再换电阻.

很有必要在输入端并电容1uf左右,效果很不错

在0.05欧电阻的地引根线到m8的22脚基准地.断开22脚和8脚连接.这样基准地跟电阻地处于同一电位,不用绕一圈才到.Xiong的安装与使用心得:LCD（红色背光的）的连线：第二个是扩展管的连接：如果加了扩展板的话，可能会碰到一个问题，就是关闭放电时，放电回路中仍然有几毫安到几十毫安的电流。这个问题不解决的话，一个晚上很可能就把电池过放造成电池损坏。产生这个问题的原因是运放零漂，解决的方法是利用TL431给运放增加一个小偏置电压。（见第二页的原理图）分功电阻的接法：为了减小MOS管的功耗，可以在放电回路里串联一个大功率的电阻，实现功率分流，让一部分功率消耗在分功电阻上。串入分功电阻后，必须把电池电压的采样点放在分功电阻靠近电池这头，否则显示的电压会不准确。可以加装一个切换开关，实现分功电阻接入和不接入的选择。扩大单管测量的电流范围：如果你是使用一个功率管的话，原电路只能支持最大4.7A左右的放电（如果你使用了扩展板的话，这里不用看了）。首先把R63从原来的4.7K换成10K；改后虽然能超过4.7A的放电了，但是还不能正确显示。因为原图中电流采样信号的放大电路其放大倍数设置在约10倍，采样电阻阻值是0.05欧，10A放电时压降为0.05*10＝0.5V，放大10倍后是5V，已经超过单片机2.5V的采样量程，因此第二步是改变电路的放大倍数。0.5*x＝2.5，因此放大倍数x设置在5倍左右比较合适。运放放大倍数的计算方法为：Au＝1+R58/R59，因此可以把R59从4.7k改为9.75K，当然9.75k的电阻是买不到的可以取10K的。理论上这样改就行了，但是由于我后面在另一个改动里改变了电流采样信号的分压比，所以R59并没有取10K，关键记住一点就行：0.05欧*10A*Au*k<=2.5。这个K就是电流采样信号的分压比，目前这个是K＝1的。加装放电结束报警蜂鸣器：加个放电结束声音报警还是很方便使用的，好在电路里已经有该设计，所以加起来也很容易。图中的R21～R25都可以不装，因为没用。但是如果要装蜂鸣器的话，R22要换成100～500欧的装上（取值不同音量大小不同），蜂鸣器两端接在R22的右边和地之间。启动放电后，到达截止电压就输出铃声，响声直到按任何键才停止。报警声音为400Hz的方波输出，如果嫌不好听，可以找一个有源的蜂鸣器，我的就是有源的，不过里面的声音还是不大好听，哈哈。改动放电电流线性不好问题：首先要搞清楚一点，这里说的电流线性不好不是指按1A校正而测10A时误差大的现象，这个现象单片机的ADC决定了的，不能改变，除非是在单片机程序内进行修正。那么我说的线性不好指的是什么呢？可能很多人的没有这个问题，但是我碰到了，也有其他的人碰到过，我还郁闷了好一阵子在群里讨论后才解决的。这里说的是这样一种现象：比如放电电流设定在3A，给维修电源放电测试，电压调节在2V时实际电流为3A，但是调节为1V或者10V时电流只有1A了，也就是说在电池电压为某些电压值的时候电