5 Mekanisk konstruktion
Kapitel 6 Test och verifiering
6 Test och verifiering
I detta kapitel presenteras de resultat som erhölls vid testning av konstruktionen.
Testerna av konstruktionen har gjorts i labbmiljö hos AerotechTelub i Linköping. Vid monteringen bestyckades ett av de parallella systemen. Därefter gjordes testerna på detta system. Samtliga moduler som monterats har funktionskontrollerats. Störst vikt har lagts vid att få en uppskattad drifttid vid olika belastningar.
I kopplingarna som kan ses i appendix 1 finns det ett antal nollmotstånd. Dessa nollmotstånd har används som byglingar. Genom att isolera modulerna har separata modultester kunnat göras.
Det hade varit önskvärt att kunna simulera konstruktionen innan den tillverkades. Detta har inte kunnat genomföras eftersom det inte finns några modeller att ladda ned som beskriver BQ2954 och MAX1709ESE. Dessutom fanns det inte tillgång till något simuleringsprogram som tillät kopplingar med flera komponenter.
Utrustningen som har används är vanlig labbutrustning. Ett digitalt oscilloskop och en multimeter har använts vid mätning av spänning. En multimeter har använts för att mäta strömmar. För att generera spänningar till BQ2954 och styrsignaler har två spänningsaggregat använts. För att simulera datorsystemet som skall drivas har ett justerbart motstånd används. En enkel testbänk med lösa kablar har konstruerats. Testbänken kan ses figur 6.1.
Figur 6.1: UPS-modulen monterad i testbänk
Kapitel 6 - Test och verifiering
6.1 Test av Kontrollmodulen
Första testet som gjordes var en funktionstest av kontrollmodulen. Kontrollmodulen isolerades och en spänning på 5V simulerade signalen UPS1_ON/OFF. Kontrollmodulen visade sig att fungera.
6.2 Test av Transformationsmodulen
Transformationsmodulen isolerades och funktionskontrollerades. En inspänning motsvarande 4.2V genererades av ett kraftaggregat. Testet visade att utspänningen var samma som inspänningen. Utspänningen mättes innan sista schottkydioden. Det förväntade värdet var 5.5V. En kontrollmätning av potentialen vid benet FB hos MAX1709ESE visade 1.7V. Denna spänning skulle enligt databladet vara 1.25V [6]. Detta medförde att en kontrollräkning av formeln för dimensionering av utspänningen gjordes. Det visade sig att en spänningsdelning i databladet var fel. Se även rubriken Dimensionering av utspänningen. I databladet angavs följande formel [6]:
R3 och R4 dimensioneras enligt följande: − ∗ = 43 1 44 FB OUT V V R R
Vid kontrollräkningen av denna formel visade det sig att det skall vara följande:
1 43 44 1 − − ∗ = FB OUT V V R R eller − ∗ = 44 1 43 FB OUT V V R R
För att åtgärda detta fel monterades ett motstånd, ej ytmonterat, parallellt med R44, se
appendix 1. Motståndet valdes till 9.52kΩ. De två parallellkopplade motstånden motsvarar ett motstånd på 8.8kΩ. Det nya testet gav en utspänning på 5.5V.
När kontrollmodulen fortfarande var isolerad från transformationsmodulen anslöts batterimodulen. Ett funktionstest med låg belastning gjordes för att kontrollera om MAX1709ESE levererade rätt spänning med batterimodulen inkopplad. Ingen spänning kunde mätas upp på utgången. Det visade sig att batteriets minuspol inte hade någon referens till jord då laddningsmodulen inte var inkopplad. För att generera denna referens kopplades en lös kabel mellan batteriets minuspol och jord. Utspänningen kunde då uppmätas till 5.5V. Testet genomfördes tills säkerhetskretsen på batteriet slog ifrån.
Kapitel 6 - Test och verifiering
Under rubriken Strömbegränsning gjordes beräkningar för att begränsa strömmen. Beräkningarna är gjorda i tron om att strömmen som begränsades var strömmen in till MAX1709ESE. Vid test visade det sig att det var strömmen IOUT som hade begränsats. I
databladet över MAX1709ESE finns det tre komponenter med index 1. Beräkningarna genomfördes i tron att strömmen var den genom induktansen L1 istället för strömmen
genom D1. Detta medförde att strömbegränsning på ingången inte är satt till 2A utan det
som sätter strömgränsen är säkerhetskretsarna.
6.3 Test av laddningsmodulen
För att kontrollera funktionen hos laddningsmodulen isolerades denna från kontrollmodulen och transformationsmodulen. Vid testet användes batteriet som hade använts i föregående test. Vid det första testet startade inte laddningen. Ett nytt test med ett batteri som hade cirka 50% av kapaciteten kvar gjordes. Denna gång startade laddningen och batteriet kunde laddas så att full kapacitet uppnåddes. Säkerhetskretsen kände förmodligen inte av någon laddningsström vid det första testet och tillät inte laddning. Samma fenomen uppkom då ett urladdat batteri skulle laddas för första gången. Genom att manuellt lägga på en liten spänning över batteriet innan laddningen kunde detta problem lösas. Efter att man gjort det en gång behövdes det inte göras fler gånger och laddningen fungerade vid övriga tester. Detta problem kan troligtvis lösas genom att signalen BTST hos BQ2954 används. Denna signal skall egentligen användas om ett batteri ansluts efter start av laddningen.
Vid laddning av ett batteri och laddningsströmmen 0.75A uppmättes tiden för laddning till cirka 2 timmar. Likaså var tiden för laddning cirka 2 timmar då två batterier var parallellkopplade och laddades med strömmen 1.7A. Laddningsströmmen justerades med motståndet RSNS. Kontrollmätning av laddningsströmmen visade 0.75A och 1.7A.
6.4 Test av samtliga moduler inkopplade
Då alla moduler hade testats var för sig kopplades alla moduler in. Ett batteri kopplades in och en mindre last användes. Spänningen på UPS-modulen kontrollerades och lästes av till 5V. Om UPS-modulen belastades med små laster fungerade allt som tänkt. Ökades belastningen visade det sig att potentialen på batteriets minuspol ökade. Högre belastning gav högre potential på batteriets minuspol. Som visas i figuren 6.2 nedan har batteriet ingen bra referens till GND. Stora effektförluster fås genom motståndet RSNS.
Vid de resterande testerna kopplades batteriets minuspol och jord ihop med en lös kabel, efter det att laddningen var klar och en belastning skulle testas.