Power Profiler

[pvvx]

STM32 INA219/INA226 Power Profiler
В связи с постоянным спросом выложил тут pvvx/STM32INA2xxPowerProfiler





INA219 или INA226 подключаются к питанию 3.3В или к 5В - это как больше нравится.
На SCL и SDA желательно повесить (или перепаять) резисторы подтяжек с номиналом 1.5..2 кОм.

INA219 на предельной скорости обработки замеров иногда лажает/выбрасывает ложные точки (считывать флаг завершения преобразования нет возможности из-за низкой максимальной скорости на I2C/SMBUS у STM32F103). Желательно использовать INA226 - у неё и разрядность больше.

Калибровка производится вручную в ini файле или в менюхах программы путем вставки значений нуля и коэф. масштабирования. Пример: установив ноль смещения, делаем замер в пару тысяч точек и вставляем показание среднего значения.

 

[pvvx]

Собрал: USB развязка +Китайская Ардуино плата (как на картинках)с STM32F103 + INA219.
В Кейле собрался проект.
Попробовал и готовый HEX.
Приходиться интуитивно гадать с настройками INA219 в STM32INA2XXV008.

Там все опции по PDF на INA219 (или если используется INA226).

Ток рисует нормально.(нужно будет калибровать, но вопрос как ?)

Калибровка смещения тока только ручная для INA219 в ini файле на три её диапазона, т.к. в них у INA219 разные смещения.
В ini-файле ставите нули, запускаете программу, делаете замер на несколько тысяч точек для конкретного диапазона, смотрите среднее (в центре верхних меню программы) и переписываете в ini.
Расположив программу в разные каталоги можно сделать ini файлы для каждого варианта шутов и т.д.

Не работает измерение напряжения, одни помехи.
Что не так делаю?Посмотреть вложение 8210

Это не помехи, а шаг напряжения у INA219 (колбасит младший бит).

Какой нибудь Help на программу STM32INA2XXV008 (кроме картинок) существует ?

В самой программе при подносе на любую пипку курсора мыши вылезает выпадающее пояснение.

Полезный, хороший проект.

Это не проект, а моя измерялка, писанная и дописываемая кое как по мере моей нужды уже несколько лет, как батничек... Но многие спрашивали на чем графики строю - пришлось кинуть...

Спасибо.
P.S. Для него жду самоделки- STLink-и V2 от китайцев. Удобные платки с USB на все нужды.

А я жду полный Power Profiler от USB c программируемым напряжением (от 0 до 5В) и током (от 1 мА до 900 мА) и с замером тока и напруги с шагом хотя-бы как INA226 и дискретом замеров тока от 0.1 мкA.

 

[Vladimir555]

Это не помехи, а шаг напряжения у INA219 (колбасит младший бит).

Платка с INA219 ( уже 3 года назад купил все лежала, ждала...) напряжение всегда показывает 0 +/- 1бит. (все перепробовал) похоже горелый коммутатор в чипе "залип" в положении "ток". Заказал новую INA226.
Питаю через развязанный USB ADuM3160/4160 , но шумит сильно. нагрузка 220Ом. напряжение от лабораторного БП, земли короткие и толстые.
Ниже 2,5v в цепи измерения совсем выключается. 2,4v не померить ?
Данный чип проблемный?

Это не проект, а моя измерялка, писанная и дописываемая кое как по мере моей нужды уже несколько лет, как батничек... Но многие спрашивали на чем графики строю - пришлось кинуть...

Это всегда так, что то сделанное быстро на время живет долго и вырастает в какой то проект.

А я жду полный Power Profiler от USB c программируемым напряжением (от 0 до 5В) и током (от 1 мА до 900 мА) и с замером тока и напруги с шагом хотя-бы как INA226 и дискретом замеров тока от 0.1 мкA.

Это готовое решение или желание , ссылку дадите?

 

[pvvx]

Это готовое решение или желание , ссылку дадите?

Это желание, а то китайцы уже не знают что им сделать для продажи...
И желание и почуток сам пытаюсь собрать на самых дешевых компонентах - чисто ради спортивного интереса, а потом может и пригодится...
Уже заказал с али всякий дешманский хлам для проб/сборки первого варианта.
Частично по поводу power-profiler писал в теме где-то с этого https://esp8266.ru/forum/threads/tlsr8269.4491/page-15#post-66774

А пока взял для этого и сделал себе power-profiler на:

• RIGOL DS1045z->DS1104z как измеритель-индикатор (правда слабенькая разрядность, но есть переключение диапазонов )
• OWON AG4151 как задающий плавные нарастания/падения напряжений питания (у него пила источниками тока и дискретности не имеет, по тесту на 24 бита ступеней нет).
• Разные Лаб.БП.
• Кучка разного хлама

У меня есть и примерно аналогичные программы но для сдвоенных 24-х битных ADC (накопилось несколько вариантов под разные аппаратные особенности). Но они уже старые - с года 2004 или ранее Скорость точек низкая и не годится для анализа BLE.

 

[pvvx]

В текущий момент для дешевого power-prfiler варианта для USB ищется:
1. Самый дешевый MCU с двумя более менее DAC по 12 бит и с USB.
2. Самые дешевые варианты микросхем DC-DC и линейников (LDO) в которых можно управлять выходным током и напряжением (c 0 по 5 В, ток с 1 мА до 900 мА - спека usb3.0).
Вариант с BLE SoC тоже прорабатывается...

 

[Vladimir555]

В текущий момент для дешевого power-prfiler варианта для USB ищется:
1. Самый дешевый MCU с двумя более менее DAC по 12 бит и с USB.
2. Самые дешевые варианты микросхем DC-DC и линейников (LDO) в которых можно управлять выходным током и напряжением (c 0 по 5 В, ток с 1 мА до 900 мА - спека usb3.0).

1. Stm32f103RE 2 DAC по 12 бит и с USB.
2. Или по дороже stm32G "14 timers (two 128 MHz capable) 12-bit, 0.4 µs ADC (up to 16 ext. channels) – Up to 16-bit with hardware oversampling"
Высокочастотный PWM - на хороший полевик (GаA или GaN-транзистор), далее малая емкость фильтра. Думаю от 0 до ~4,8В. возможно получить. Если нужно >=5В. можно сначала поднять напряжение тем же PWM другого канала.

Вариант с BLE SoC тоже прорабатывается...

Хорошая будет гальваническая развязка - замена USB ADuM3160/4160.

Не понятно зачем делать штучные образцы дешево?
Или хотите китайцев на просроченной "россыпи" заставить делать?
Это не "USB доктор", большого спроса не будет (узко специализированная штука).

 

[pvvx]

Не понятно зачем делать штучные образцы дешево?
Или хотите китайцев на просроченной "россыпи" заставить делать?

Типа того.

Это не "USB доктор", большого спроса не будет (узко специализированная штука).

Питание для тестовых устройств нужно многим. Цена такого USB-БП-Тестера мала, а заменяет груду дорогущего оборудования.

 

[pvvx]

Платка с INA219 ( уже 3 года назад купил все лежала, ждала...) напряжение всегда показывает 0 +/- 1бит. (все перепробовал) похоже горелый коммутатор в чипе "залип" в положении "ток". Заказал новую INA226.
Питаю через развязанный USB ADuM3160/4160 , но шумит сильно. Посмотреть вложение 8213 нагрузка 220Ом. напряжение от лабораторного БП, земли короткие и толстые.
Ниже 2,5v в цепи измерения совсем выключается. 2,4v не померить ?
Данный чип проблемный?

Проверил выложенные файлы с INA219. Полет нормальный.
Что-то у вас явно не то с INA219.
Если никуда не включена цепь с шунтом, то на INA219 собственное смещение около 1В:

 

[Vladimir555]

Проверил выложенные файлы с INA219. Полет нормальный.
Что-то у вас явно не то с INA219.
Если никуда не включена цепь с шунтом, то на INA219 собственное смещение около 1В:
Посмотреть вложение 8219

Никуда не включена цепь с шунтом.
Если подключить цепь с шунтом напряжение не меняется, ток показывает.
Видимо "бобик" сдох по напряжению...

 

[pvvx]

Как на счет STM32G431K6 в LQFP32? Есть OPAMP - может пригодится... Есть какая макетка для них?

 

[Vladimir555]

Как на счет STM32G431K6 в LQFP32? Есть OPAMP - может пригодится... Есть какая макетка для них?

OPAMP использовал на STM32F3, удобная штука.
431 Само ядро M4 -хорошо. PWM 170 мГц.
LQFP32, мне более нравятся корпуса UFQFPN. На мазал п/пастой, погрел феном и сама встала на место.
На счет макетки LQFP32, на али видел универсальные платки LQFP, не удобно, потом городить проводами.
Если хочется быстро и есть руки : Diptrace + лазерный утюг + жидкая УФ маска от китайцев(по желанию), если есть настольный ЧПУ, то и контур с отверстиями. Один недостаток нет металлизации.
Можно заказать на Али п/ платы 10шт. по 1дм2.*1$ + доставка, но месяц ждать.
Есть засада, китайцы не дают размещать несколько маленьких плат на 1дм2, неделю общался с ними, ну только с доплатой и все!

Не видел в Москве наличия розницей на складах STM32G431, все под заказ. Может в Питере есть?
Ждем попробовать STM32G431.

 

[Vladimir555]

Приехали мини ST-link v2E для Power Profiler.
Есть у кого схема на эту ревизию?

 

[pvvx]

Столкнулся с такой ‘фичей’.

Берем пусть стабилизатор XC6206P332MR (SMD Mark 662K).
Вешаем вплотную к его 3-м выводам 4.7 мкФ керамику.
Подаем питание от USB, +5B. Смотрим шум на выходе:


Переводим это на стандартную схему измерения тока.

Схема:
Стабилизатор -> шунт -> исследуемый модуль.

В модуле по питанию стоит конденсатор. Потребление при сне модуля 1..2 мкA.
Следовательно, на шунте выделится шум стабилизатора с амплитудой к 1 мВ (p-p).

Это, при замере тока модуля (пусть замер INA226) на 10 Ом шунт, шум только голого стабилизатора составит к 100 мкA.
(в реальности из-за малой емкости, проводов и частичной фильтрации INA226 на 10 Ом шум составляет порядка 3..10 мкА p-p)
Какие есть красивые решения?

 

[pvvx]

Подгрузить стабилизатор и довесить какой фильтр?
(Без нагрузки у LDO у всех пила )

 

[pvvx]

Приехали мини ST-link v2E для Power Profiler.
Посмотреть вложение 8364 Есть у кого схема на эту ревизию?

В честь чего там поменялась схема?
Прошивка то от ST и как выводы назначили так и будет в копии. Иначе не заработает и ST сможет определить клон...
----
Проц для Power Profiler - это самая простая и последняя часть, с чем надо решить.
Пока заказал всякую мелочевку типа LDO, DC-DC самую дешевую что есть на али. Часть пришла, но не всё.
Потом опыты с ними - замерить характеристики - годен или нет для Power Profiler...
Я не тороплюсь - уступаю дорогу молодым (и предприимчивым )...

 

[pvvx]

В https://www.torexsemi.com/file/xc6206/XC6206.pdf не писано на какой нагрузочной емкости у него устойчивость и каков оптимум…

Прикрутил электролит на 470 мкФ – шум у XC6206 упал на порядок. Электролит это нелинейная RC цепь. И что, теперь для каждого LDO подбирать ‘цепь гашения’ пилы/возбуждения при работе без нагрузки?
(с керамикой шумит и будет, т.к. низкий ESR, а кондер то стоит в цепи обратной связи ОУ ...)
Теперь будем измерять шум электролита...
Да и как обеспечить низкий ток КЗ с дикой емкостью?

 

[Vladimir555]

В честь чего там поменялась схема?
Прошивка то от ST и как выводы назначили так и будет в копии. Иначе не заработает и ST сможет определить клон...

Я в этом был уверен пока не открыл корпус. LDO на 3,3в у USB разъема понятно. A это еще что за второй LDO?
Заметил поддельный STM32 - CKS32F103.

Электролит это нелинейная RC цепь.

RLC цепь.
Для LDO нужно на входе NPO+XMR(+электролит -лучше тантал) и на выходе NPO+XMR(+электролит - лучше тантал) тогда не возбудиться и шумит по меньше.
Выбирать LDO нужно, все по разному шумят.

 

[pvvx]

RLC цепь.

Типа того, но сложнее из-за того что она в отрицательной обратной связи и операционник нагружен на транзистор (одно плечо).
Если добавляю резистор нагрузки - увеличивается частота пилы Это тоже метод - вынос за диапазон фильтра измерительного ADC...
Если добавляю качественную емкость с низким ESR - уменьшается частота пилы. Никуда не годится. Но если повесить пару Фарад - линейность замера будет
Если добавляю електролит прямо к выходу - шум становится меньше, но всё равно какие-то пилки и прочее...
Если добавляю електролит на проводах к выходу - шум становится ещё меньше. Но емкость для КЗ - не годится.

Входные фильтры никчемны. Пробовал и с АКБ с полной развязкой от сетевых и прочих помех. Итог - пила просто чище и равномерней

 

[pvvx]

Решение то всему этому есть - прецизионный источник напруги и крутой ОУ с выходом в 500 мА
Но цена такому... да и всё равно надо ещё на хвост источника ограничитель тока. Ну или не на хвост... По этому и приходится рассматривать разные LDO и похожие на них микрухи, где какие входы/выходы доп. управления есть. Напругу тоже надо от нуля регулировать, а LDO это не умеют.

 

[Vladimir555]

Но емкость для КЗ - не годится.

Высокочастотный PWM ( PWM помеха будет детерминирована - можно легко убрать) и RC (LC) фильтр с минимальной емкостью.