Zaloguj
Rysunek 1. Schemat ideowy monitora prądu USB
Przedstawiony układ umożliwia wizualne monitorowanie i ocenę prądu pobieranego przez urządzenie USB. Zakres pomiarowy jest podzielony na dwa podzakresy: 0...600 mA dla portu USB PC oraz 0...3 A dla ładowarek. Natężenie prądu sygnalizowane jest linijką (punktową) składającą się z 10 diod LED.
Schemat ideowy monitora prądu pokazano na rysunku 1.
Napięcie wyjściowe ładowarki lub portu USB doprowadzone jest do specjalizowanego przetwornika napięcie/prąd INA139 mierzącego prąd w "górnej" gałęzi zasilania i przetwarzającego go na proporcjonalne napięcie względem masy układu. Schemat blokowy układu INA139 (za notą TI) pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2. Schemat wewnętrzny układu scalonego INA139
Zespół rezystorów R1...R4=0,025Ω tworzy opornik pomiarowy. Jego wartość dobrano jako kompromis pomiędzy maksymalnym spadkiem napięcia na układzie pomiarowym, a dokładnością przetwarzania, tak aby nie zakłócić pracy zasilanego urządzenia (75 mV/3 A).
Ze względu na kłopotliwe przełączanie zakresów w torze "prądowym" zmiana odbywa się poprzez zmianę rezystora konwersji Rl (rys. 2). Rezystor konwersji tworzą oporniki R5...R9 o typowej rezystancji 100 kΩ. Zakres konwersji w stosunku 1:5 jest ustalany przełącznikiem SW1. Kondensator C1 filtruje napięcie wyjściowe konwertera. Jako układ wyświetlania wyników zastosowano popularny sterownik linijki LED - LM3914.
Układ pracuje w trybie świecącego punktu, aby zmniejszyć pobierany prąd. Rezystor RV1 służy do ustalenia napięcia odniesienia, czyli skalowania wskaźnika. Dioda PWR sygnalizuje obecność zasilania USB. Gniazdo wejściowe USB typu mikro USB, umożliwia bezpośrednie podłączenie ładowarki, gniazdo obciążenia USBB typu USB A służy do podłączenia urządzenia.
Rysunek 3. Schemat montażowy monitora prądu USB
Układ zmontowany jest na miniaturowej dwustronnej płytce drukowanej. Schemat montażowy monitora obciążenia USB pokazano na rysunku 3. Zmontowany poprawnie interfejs nie wymaga uruchamiania, należy jedynie po dołączeniu do zasilacza 5 V z odczytem prądu wyjściowego oraz po podłączeniu znanego obciążenia, wyskalować wskazania monitora na wybranym zakresie pomiarowym (0,6 A lub 3 A).
Dla testów można dołączyć ładowarkę i smartfona lub PC i dysk przenośny oraz sprawdzić, jak zmienia się pobór prądu podczas pracy. Można w ten sposób oszacować sprawność ładowania akumulatora, skontrolować czy urządzenie przenośne nie pobiera zbyt dużego prądu "rozruchowego", ocenić pobór prądu karty Wi-Fi, co jest najprostszym sposobem na zawieszające się Raspberry Pi oraz wykonać wiele ciekawych obserwacji.
Adam Tatuś, EP
