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一块简单的控制板调试过程

一块简单的控制板调试过程

1、本帖所发为目前一款准备应用于光伏跟踪系统的PCB板调试过程，因涉及保密，不能面面俱到的都奉献给大家，毕竟是公司的产品，但我尽我所能把能写的都写上，能发的照片都传上；

2、本帖主要目的是以本产品为例给一些刚刚进入电源行业或者即将进入电源行业的各位同仁说说产品开发的相关流程和注意事项；

3、本帖为边调试边发帖，所以可能进程稍慢，不会一天更完，会在调试过程中与大家分享一些经验教训——个人认为总结教训才是水平增长的最快方式；

4、再此给电源网的工作人员尤其是娜娜说声抱歉，本来说好参加活动测试一块样板，因现在这个公司电源产品做的比较少，实验设备不齐全，没法测试；

5、一楼废话完成，二楼开始进入主题；

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LV.6

2

2014-10-27 11:06

开始进入正式的内容，首先是设计输入：

1、总体思想是设计一款基本单片机的控制器，实现太阳能光伏支架的双轴跟踪系统（东西方向和南北方向各一台电机，实现实时追日），目前太阳能光伏电站建设使用的是基于PLC的控制系统，外围各种辅助器件很多，尤其是输入/输出口限制太多，不够灵活；更关键是PLC成本太高；

2、总体实现方案是在控制器中写入天文历算法，根据经纬度算出当前太阳的角度，实现跟踪支架对太阳光的实时追踪，在系统中加入光传感器实时检测太阳光信号，将光传感器信号作为反馈信号，对跟踪角度进行微调；

3、需要的输入输出参数：24V电源输入、光传感器检测单元输入、限位保护单元输入、计数器单元输入（确定当前跟踪器的实际位置）、手动校准和调试开关输入、电机驱动输入（本控制器不直接驱动电机，而是发信号控制固态继电器，有固态继电器驱动电机）；

4、根据实际驱动的电机选择合适的固态继电器，根据计算量和存储量大小选择合适的单片机及其外围电路，根据板子上各器件需要的供电电源设计合适的电源转换电路；

5、其他辅助功能电路：如RS485通讯，外部时钟等；

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LV.6

3

2014-10-27 11:12

@zhang_min9861

开始进入正式的内容，首先是设计输入：1、总体思想是设计一款基本单片机的控制器，实现太阳能光伏支架的双轴跟踪系统（东西方向和南北方向各一台电机，实现实时追日），目前太阳能光伏电站建设使用的是基于PLC的控制系统，外围各种辅助器件很多，尤其是输入/输出口限制太多，不够灵活；更关键是PLC成本太高；2、总体实现方案是在控制器中写入天文历算法，根据经纬度算出当前太阳的角度，实现跟踪支架对太阳光的实时追踪，在系统中加入光传感器实时检测太阳光信号，将光传感器信号作为反馈信号，对跟踪角度进行微调；3、需要的输入输出参数：24V电源输入、光传感器检测单元输入、限位保护单元输入、计数器单元输入（确定当前跟踪器的实际位置）、手动校准和调试开关输入、电机驱动输入（本控制器不直接驱动电机，而是发信号控制固态继电器，有固态继电器驱动电机）；4、根据实际驱动的电机选择合适的固态继电器，根据计算量和存储量大小选择合适的单片机及其外围电路，根据板子上各器件需要的供电电源设计合适的电源转换电路；5、其他辅助功能电路：如RS485通讯，外部时钟等；

因为保密，没有办法上传产品需求信息和功能信息表，所以2贴只好简单的列出原理图设计之前需要考虑的一些主要问题，可能写的不全面，希望各位研发的工程师加以补充，让大家共同学习，在设计之前就养成良好的设计习惯，只是设计输入确定了，才可以避免方案在研发过程中避免因技术原因一再更改！在本楼我将上传该控制器的原理图，但是出于保密，我把各个期间的参数都隐藏了，希望大家见谅！Protel Schematic.pdf

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LV.6

4

2014-10-27 11:15

@zhang_min9861

因为保密，没有办法上传产品需求信息和功能信息表，所以2贴只好简单的列出原理图设计之前需要考虑的一些主要问题，可能写的不全面，希望各位研发的工程师加以补充，让大家共同学习，在设计之前就养成良好的设计习惯，只是设计输入确定了，才可以避免方案在研发过程中避免因技术原因一再更改！在本楼我将上传该控制器的原理图，但是出于保密，我把各个期间的参数都隐藏了，希望大家见谅！ProtelSchematic.pdf[图片]

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LV.6

5

2014-10-27 11:17

@zhang_min9861

[图片]

4帖为坐回来的PCB，刚刚焊接完单片机芯片，其实研发设计之初PCB上的焊接调试应该从电源开始，只是这个单片机的管脚实在太小，我只好先找人帮我把单片机焊上了，其他我自己慢慢来，所以PCB上多了一个单片机芯片；

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电源网-娜娜姐

LV.10

6

2014-10-27 11:52

@zhang_min9861

4帖为坐回来的PCB，刚刚焊接完单片机芯片，其实研发设计之初PCB上的焊接调试应该从电源开始，只是这个单片机的管脚实在太小，我只好先找人帮我把单片机焊上了，其他我自己慢慢来，所以PCB上多了一个单片机芯片；

我来了先占上沙发，再慢慢看帖，张工赞一个！~

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电源网-娜娜姐

LV.10

7

2014-10-27 11:53

总结教训才是水平增长的最快方式；

预感一个火帖即将诞生！~

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LV.6

8

2014-10-27 13:21

@zhang_min9861

4帖为坐回来的PCB，刚刚焊接完单片机芯片，其实研发设计之初PCB上的焊接调试应该从电源开始，只是这个单片机的管脚实在太小，我只好先找人帮我把单片机焊上了，其他我自己慢慢来，所以PCB上多了一个单片机芯片；

下午边焊接边调试，先从电源部分开始！因为板子上需要用到24V、12V、5V和3.3V四个电源，输入电源为24V，需要用线性电源IC变换出12V、5V和3.3V三个电源，先调试24V到12V部分，使用的芯片为LM2576-12

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LV.4

9

2014-10-28 09:44

@zhang_min9861

4帖为坐回来的PCB，刚刚焊接完单片机芯片，其实研发设计之初PCB上的焊接调试应该从电源开始，只是这个单片机的管脚实在太小，我只好先找人帮我把单片机焊上了，其他我自己慢慢来，所以PCB上多了一个单片机芯片；

焊接是最简单了，作为工程师，焊接必须过关。。。

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LV.6

10

2014-10-28 10:13

@suh520

焊接是最简单了，作为工程师，焊接必须过关。。。

楼上说的是，还需要再进修！这个芯片确实比较小，暂时自己还焊接不好，需要继续进步！

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LV.9

11

2014-10-28 10:21

@电源网-娜娜姐

总结教训才是水平增长的最快方式；[图片]预感一个火帖即将诞生！~

很不错的板子，期待后续更新。

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LV.2

12

2014-10-29 08:09

厉害厉害

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LV.9

13

2014-10-29 08:41

@yueyunno1

很不错的板子，期待后续更新。

对多引脚IC进行大面积铺地最好把安全距离留大点，特别是IC引脚周边，要不然板子在返修的时候很难拖锡。

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LV.6

14

2014-10-29 09:23

@yueyunno1

对多引脚IC进行大面积铺地最好把安全距离留大点，特别是IC引脚周边，要不然板子在返修的时候很难拖锡。

乐工说的是，PCB板的铺地间隙用的12mil，考虑到板子上除主控的单片机外，其他器件返修还可以，而且正版没有高压电源，所以觉得间隙差不多够了

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LV.6

15

2014-10-29 09:30

@zhang_min9861

下午边焊接边调试，先从电源部分开始！因为板子上需要用到24V、12V、5V和3.3V四个电源，输入电源为24V，需要用线性电源IC变换出12V、5V和3.3V三个电源，先调试24V到12V部分，使用的芯片为LM2576-12

继续开工吧，因为今天板子要进行高低温循环老化测试，所以昨天没有逐步调试上传，而是先调完了一块，先上个焊接调试完的图片吧！边上没焊接的部分为预留的步进电机驱动芯片的驱动接口，现在的想法是先实现直流电机驱动（控制器发控制信号+外接固态继电器驱动），调试完成后用专用的步进电机驱动芯片尝试下，把驱动部分也全部做到PCB上！已经发现一些问题，逐步调试时跟大家分享！

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LV.6

16

2014-10-29 09:33

@zhang_min9861

继续开工吧，因为今天板子要进行高低温循环老化测试，所以昨天没有逐步调试上传，而是先调完了一块，先上个焊接调试完的图片吧！边上没焊接的部分为预留的步进电机驱动芯片的驱动接口，现在的想法是先实现直流电机驱动（控制器发控制信号+外接固态继电器驱动），调试完成后用专用的步进电机驱动芯片尝试下，把驱动部分也全部做到PCB上！已经发现一些问题，逐步调试时跟大家分享！[图片]

前面分步调试时讲到24V转12V电源的调试，调试时先测试空载电压和空载纹波（带载的测试部分后续测试补充）

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LV.6

17

2014-10-29 09:36

@zhang_min9861

前面分步调试时讲到24V转12V电源的调试，调试时先测试空载电压和空载纹波（带载的测试部分后续测试补充）

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LV.6

18

2014-10-29 09:44

@zhang_min9861

[图片][图片][图片][图片]

上图中，图1为示波器打直流档测试的24V电源正常，图2为24V输入电源纹波，示波器打交流档测试（最大时+/-约400mv，用的是明纬的输入电源，）图3是经2576转成12V后的电源纹波（最大时+35mv/-10mv），考虑到图片太多，就没有上传12V的直流波形，就一条直线，不看影响也不大！再此有个问题跟大家稍微探讨下，每次调试电源时，示波器测试的有效值总比万用表测试的值稍大，如这个12V fluke17B测试的电压是12V，示波器测试的有效值是12.1V；刚刚毕业的时候师傅跟我说以示波器的为准，也没告诉我为什么，到现在为止有效值一直以万用表测试的值算，但是仍然不知道为什么，希望有答案的工程师能分享下！

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LV.6

19

2014-10-29 10:02

@zhang_min9861

上图中，图1为示波器打直流档测试的24V电源正常，图2为24V输入电源纹波，示波器打交流档测试（最大时+/-约400mv，用的是明纬的输入电源，）图3是经2576转成12V后的电源纹波（最大时+35mv/-10mv），考虑到图片太多，就没有上传12V的直流波形，就一条直线，不看影响也不大！再此有个问题跟大家稍微探讨下，每次调试电源时，示波器测试的有效值总比万用表测试的值稍大，如这个12Vfluke17B测试的电压是12V，示波器测试的有效值是12.1V；刚刚毕业的时候师傅跟我说以示波器的为准，也没告诉我为什么，到现在为止有效值一直以万用表测试的值算，但是仍然不知道为什么，希望有答案的工程师能分享下！

12V电源调试完成后，接下来调试12V转5V的电源部分，该部分使用的芯片是1538，一个很好用的芯片，输出电压可根据需要调整，输出纹波很小，带载能力也比较强，一直喜欢用这个芯片！下面上传两张图片，一张是12V焊接完后的PCB，还有一张是12V的空载纹波（最大值+/-约16mv），这个对于我使用来说还是比较客观的！

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LV.6

20

2014-10-29 10:05

@zhang_min9861

12V电源调试完成后，接下来调试12V转5V的电源部分，该部分使用的芯片是1538，一个很好用的芯片，输出电压可根据需要调整，输出纹波很小，带载能力也比较强，一直喜欢用这个芯片！下面上传两张图片，一张是12V焊接完后的PCB，还有一张是12V的空载纹波（最大值+/-约16mv），这个对于我使用来说还是比较客观的！

焊接完12V-5V元件的PCB

5V纹波纹波

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LV.6

21

2014-10-29 11:17

@wddzzj

厉害厉害

敬礼，搬个板凳听听课

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LV.9

22

2014-10-29 20:00

@liu_yaer

敬礼，搬个板凳听听课[图片]

怎么看怎么跟我的C8051F020有些像

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LV.4

23

2014-10-29 22:56

@wheelzhou

怎么看怎么跟我的C8051F020有些像

最感兴趣的是想，实现的结果，但表述太少。仅就“实时”理解，有必要么，那岂不是电机时刻都要有电。

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LV.6

24

2014-10-30 10:34

@zxqbbk

最感兴趣的是想，实现的结果，但表述太少。仅就“实时”理解，有必要么，那岂不是电机时刻都要有电。

好吧，感谢兄台的提问，电机不是实时有电的，把太阳轨迹想象成一条曲线，用东西和南北两条曲线去拟合近似这个曲线！电机的启动频率跟要求的追踪精度有关系，如系统要求是偏差时0.1度，那电机启动大概是10秒一次；不知道这么解释还有什么疑问，欢迎随时交流！是否必要跟设计的输入要求有关，因涉及保密，没有把这个内容放进来，因主要想讲软硬件测试，所以没有细化这个输入！

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LV.9

25

2014-10-30 10:51

@zhang_min9861

好吧，感谢兄台的提问，电机不是实时有电的，把太阳轨迹想象成一条曲线，用东西和南北两条曲线去拟合近似这个曲线！电机的启动频率跟要求的追踪精度有关系，如系统要求是偏差时0.1度，那电机启动大概是10秒一次；不知道这么解释还有什么疑问，欢迎随时交流！是否必要跟设计的输入要求有关，因涉及保密，没有把这个内容放进来，因主要想讲软硬件测试，所以没有细化这个输入！

主要是为了保证太阳能电池板实时跟踪太阳，让光照和电池板在最佳夹角和方位上，确保有效利用太阳能。

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LV.6

26

2014-10-30 13:32

@yueyunno1

主要是为了保证太阳能电池板实时跟踪太阳，让光照和电池板在最佳夹角和方位上，确保有效利用太阳能。

乐工说的是，还记得我之前发帖问大家晶硅电池板的角度与发电量的关系么？那时候就是为了确定具体跟踪角度要到多少合适！因为不仅涉及到我这个跟踪精度，更涉及到支架强度。

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LV.6

27

2014-11-03 13:25

@zhang_min9861

[图片]焊接完12V-5V元件的PCB[图片]5V纹波纹波

上周末最后两天全在开会，比较忙，没更新，这周一又要测几个新的传感器，供应商急等确认，看样子这个得往后挪挪了！

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LV.9

28

2014-11-03 16:22

@zhang_min9861

[图片][图片][图片][图片]

你这个波形怎么看着好像有振铃呀

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LV.6

29

2014-11-04 07:29

@yueyunno1

你这个波形怎么看着好像有振铃呀

乐工，这不是振铃，是示波器打交流测纹波的波形，是正常的哦！

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LV.2

30

2014-11-04 10:05

@zhang_min9861

乐工说的是，还记得我之前发帖问大家晶硅电池板的角度与发电量的关系么？那时候就是为了确定具体跟踪角度要到多少合适！因为不仅涉及到我这个跟踪精度，更涉及到支架强度。

如果想用变压器设计仿真软件, 可以试一下用这个PowerEsim , 免费的

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LV.1

31

2014-11-04 14:15

@betterbetter

如果想用变压器设计仿真软件,可以试一下用这个PowerEsim,免费的

谢谢分享！

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