DIYSAT Elektriksel Güç Sistemi. EPS (Electrical Power System – Elektriksel Güç Sistemi) modül kartı tasarımının ilk versiyonlarında, batarya şarjı ve BUS gerilimi için LM317 ve L1117 entegrelerini art arda bağlamayı düşünmüş olsam da daha sonra bu düşüncemden vazgeçtim. Sebeplerden en önemlisi bu konfigürasyonun, USB üzerinden almayı planladığım şarj gücünü etkili bir şekilde değerlendirememesi oldu. Batarya bloğunu şarj etmek için gerekli olan akım sınırlama devresini LM317 ile yapmaya karar verdim.
Ancak LM317 oluşacak gerilim düşümü nedeniyle EPS üzerine yerleştirmeyi planladığım (4) AA pilden oluşan 4.8V bataryayı şarj etmem teknik olarak pek mümkün gözükmüyordu.
3.6V’luk batarya bloğu ile de 5V BUS gerilimini doğrudan ya da basit bir doğrusal regülatörlerle yapamayacağım aşikar olduğundan ya da USB geriliminden vazgeçerek ayrıca 12V’luk bir adaptör ekleme fikri de maliyeti yok yere yükselteceğinden yine değişiklik şart oldu.
Resim-.1 EPS kartı görünüm
Son değişik ile hem pil sayısı (3)’e indi hem de bununla birlikte şarj ve besleme konusunda sıkıntı kalmadığı gibi, Arduino Uno’nun hazır USB kablosu da kullanılabileceğinden uydu iskelet yapısında da değişikliğe gerek kalmadı.
Resim-2. EPS yandan görünüm.
Durum böyleyken dram sahnemizin mutlu sonla bitmesini sağlayan kahraman entegremiz ise MC34063…
Resim-3. EPS genel şeması.
Bu entegre, anahtarlama modlu (switch mode) güç kaynağı mantığı ile çalışarak giriş gerilimini yükseltmekte (DC/DC step-up regulation) ve giriş gerilimi zamanla düşse de çıkış geriliminin bundan etkilenmemesini sağlamakta.
Devremizdeki;
Resim-4. EPS 1.Kat
Birinci Kat
U1 entegresi (LM317L) etrafında kurulmuş olup, amacı 5 Voltluk USB gerilimini kullanarak bağlı olduğu (3) AAA bataryayı şarj etmektir. Bu amaçla LM317L, yaklaşık 200mA’lik bir akım sınırlayıcı olarak çalışmaktadır.
Resim-5. EPS 2.Kat
İkinci Kat
Bir DC/DC yükselteç devresidir (DC/DC Step-Up Regulator). Bu devre yaklaşık 100KHz’te çalışarak geniş bir giriş voltaj yelpazesini istediğimiz gerilime getirmek için tasarlandı. Var olan devre, 3.6 Volt olan NiMh batarya grubunun voltajını sistemimizin BUS voltajı olan 5 Volta çıkartmak için planlandı.
Resim-6. EPS 3.Kat
Üçüncü Kat
DC/DC yükselteç devresinde oluşturulmuş olan 5 Voltluk voltajı 3.3V’a düşürmek ve ikinci BUS voltajını oluşturmak amacı ile konuldu. Evet, biraz dolambaçlı bir yol oldu, ancak batarya üzerinden doğrusal regülatörler kullanarak bu gerilimleri elde etmek pek mümkün değildi.
Resim-7. Batarya hücre voltajları ölçüm noktaları
Devremiz aynı zamanda bataryada bulunan 1.2 Voltluk toplamda (3) adet AAA pilin her birinin ayrı ayrı voltaj değerleri de sürekli olarak ölçmekte ve bu değerleri IHU aracılığı ile yorumlayarak haberleşme modülüne göndererek telemetre verisine dahil etmektedir. Diğer yandan piller üzerinde bulunan ikinci bir LM35 sıcaklık sensörü de pillerin sürekli olarak ısısını kontrol etmekte, belirlenen değerlerin aşımında telemetre üzerinden bu değişikliği ikaz etmektedir.
EPS, DIYSAT’ın tüm modül kartlarına BUS üzerinde bulunan (1) ve (59) nolu pinlerden 5V, (63)‘üncü pininden 3.3V, (3), (27) ve (61)‘inci pinlerinden ise GND taşımaktadır.
Geliştiriciler için MC34063 Entegresi ( IC,SMPS Controller, Voltage-Mode, Bipolar ) Özellikleri
- IC, DC/DC CONTROLLER, 34063, DIP8
- Primary Input Voltage: 40V
- No. of Outputs: 1
- Output Current: 1.5A
- Voltage Regulator Case Style: DIP
- No. of Pins: 8
- Operating Temperature Range: -40°C to +85°C
- Base Number: 34063
- Device Marking: MC34063ABN
- Digital IC Case Style: DIP
- Frequency: 100kHz
- IC Generic Number: 34063
- Input Current: 2.5mA
- Input Voltage Max: 40V
- Logic Function Number: 34063
- Operating Frequency: 100kHz
- Operating Temperature Max: 85°C
- Operating Temperature Min: -40°C
- Output Current Max: 1.5A
- Output Voltage Max: 38V
- Output Voltage Min: 1.25V
- Package / Case: DIP
- Power Dissipation Pd: 1.25W
- Power Dissipation Pd: 1.25W
- Supply Voltage Max: 40V
- Supply Voltage Min: 3V
- Termination Type: Through Hole
- Voltage Vcc: 50V
Devrede Kullanılan Bileşenlerin Datasheetleri
Açıklamalar
EPS-Electrical Power System (Elektriksel Güç Sistemi veya güç katı). BUS-Verinin taşındığı kanallar, veri yolu. DIYSAT’ta 2×32 pinli yapı hem veri hem güç taşınması için kullanılmaktadır.
Önceki Başlıklar
DIYSAT Elektriksel Güç Sistemi (EPS-1)
DIYSAT Elektriksel Güç Sistemi (EPS-2)
