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每日开源硬件精选简报 2026-08-18

每日开源硬件精选简报 2026-08-18 飞多学堂
2026-09-02
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🏆 今日精选(来自 GitHub)

  • 项目名称
    :DC Electronic Load — Dominik-Workshop/electronic-load
  • 项目类型
    :电子负载(Electronic Load|恒流/恒功率/恒阻/步进/电池放电测试)——用户核心四类的相邻仪器,与可调电源天然成对
  • 项目链接
    :https://github.com/Dominik-Workshop/electronic-load (配套文档站:https://dominik-workshop.github.io/electronic-load/ | YouTube 演示:https://youtu.be/NScaRQj53l0 )
  • 项目图片

DC Electronic Load 整机实物照:

1 mm 折弯钣金外壳 + 3D 打印前面板,配 4×4 数字键盘、旋转编码器、I²C 字符 LCD 与远程 sense 端子。

DC Electronic Load 主 PCB 渲染图:

主功能板承载 ATmega328P、ADS1115、MCP4725、MOSFET 功率级与 4 线 sense 接口;前面板输入板负责键盘、编码器与 LCD 接口。

DC Electronic Load 电子架构框图:
DC Electronic Load 电子架构框图
ATmega328P 作主控,通过 ADS1115 采样电压/电流、MCP4725 设定 MOSFET 恒流 sink 参考,配合旋转编码器与 4×4 数字键盘设值、I²C 字符屏显示、4 线远程检测(sense)端子,完成 CC/CP/CR/步进/电池放电五模式。

  • 硬件平台
    :ATmega328P(Arduino Nano)作主控 + Adafruit ADS1115(16-bit I²C ADC 采样) + MCP4725(DAC 参考电压) + I²C 字符 LCD + 旋转编码器 + 4×4 数字键盘 + 远程电压检测(sense 端子);功率级为 MOSFET 恒流 sink;1mm 折弯钣金外壳 + 3D 打印前面板
  • 开源状态
    :已提供完整原理图(Eagle .sch + 导出 PDF,主/前两块板各一份:pcb_main/Electronic_load.sch(1.2MB)+electronic_load_schematic.pdf(51KB);pcb_front/front_board.sch(420KB)+front_board_schematic.pdf(13KB)) | PCB(Eagle .brd + Gerber zip + BOM csv,两板齐全) | 固件(PlatformIO/Arduino 全开源) | 上位机(Qt C++ 桌面 App 源码 + Windows 预编译 exe) | 3D(Fusion 360 钣金外壳) | 协议 GPL-3.0
  • 核心亮点
    • 规格硬核且实测背书
      :50V / 8A 输入,200W 连续 / 300W 峰值;5 种工作模式(恒流 CC、恒功率 CP、恒阻 CR、步进负载、电池放电测试)+ 4 线远程电压检测;作者用 Sanwa PC7000 万用表做完整校准——设定电流 0.1–8A 全程与设定值偏差 ≤7mA,电压测量 1–50V 全部落在万用表误差带内
    • 极致可复刻的平民方案
      :主控居然是 3 块钱的 Arduino Nano(ATmega328P),传感用 ADS1115、参考用 MCP4725,全程 EAGLE + PlatformIO 开源工具链,没有一颗冷门 FPGA/专用计量 IC;BOM 与 Gerber 全公开,文档站(mkdocs)从架构框图到装配一步步讲清,作者明确标注 "Project Status: Ready for construction!"
    • 双板 + 完整交付物
      :主功能板 + 前面板输入板两张独立 PCB,均带原理图/PCB/Gerber/BOM;另有 Fusion 360 钣金外壳、Qt 桌面 App(电池放电曲线实时监控/记录)、YouTube 演示视频——硬件、固件、上位机、机械结构一次给齐
    • 交互与可玩性
      :旋转编码器 + 数字键盘直接设值,PC 端上位机做实时监测/数据记录,适合电池容量放电测试、电源老化拷机、DCDC 特性曲线采集
  • 推荐理由
    :前 6 期日报已把示波器 / 万用表 / LCR / 可调电源四大类目各跑一遍,今天按既定策略转向"相邻仪器"——电子负载正是可调电源的天然搭档,做电源老化、电池放电、DCDC 特性测试都离不开它。GitHub 上能搜到的电子负载项目里,500★ 的 hjkl112 只是 STM32F405 固件(无原理图)、138★ 的 misdoro 是商业 PX-100 的 PC 控制软件,而本项目是唯一把"双 Eagle 原理图 + Gerber + BOM + 固件 + Qt 上位机 + Fusion 外壳 + 实测精度表"按工业级开源规范一次性放出的完整硬件;更妙的是它用 Arduino Nano 这种白菜价 MCU 就做到了 200W/8A 且精度经万用表校准,对想自己攒一台桌面电子负载的玩家是性价比与完成度双高的范本。

📋 项目简介

DC Electronic Load 是一台开源直流电子负载。作者因市售电子负载往往价格不菲,于是决定自己动手制作;项目灵感来自许多开源电子负载,主要启蒙是 Scullcom 的 Electronic DC Load。整机由主功能板与前面板输入板两块独立 PCB 组成,采用 1 mm 折弯钣金外壳 + 3D 打印前面板。

🔧 设备参数

  • 主控:ATmega328P(Arduino Nano)。
  • 采样:Adafruit ADS1115(16-bit I²C ADC)。
  • 参考:MCP4725(DAC 参考电压)。
  • 显示/交互:I²C 字符 LCD + 旋转编码器 + 4×4 数字键盘。
  • 远程检测:4 线 sense 端子。
  • 功率级:MOSFET 恒流 sink。
  • 上位机:Qt C++ 桌面 App(电池放电曲线实时监控/记录),提供 Windows 预编译 exe。

🎯 项目背景

商用电子负载价格高昂,作者因此自己搭建一台;主要受 Scullcom 的 Electronic DC Load 启发。项目定位为"Ready for construction",文档站(mkdocs)从架构框图到装配一步步讲清,适合想自己攒桌面电子负载的玩家。

📊 核心参数

类别
型号/参数
说明
输入
50 V / 8 A
最大
功率
200 W 连续 / 300 W 峰值
工作模式
CC / CP / CR / 步进 / 电池放电
5 种
远程检测
4 线电压检测
sense 端子
精度
设定电流偏差 ≤7 mA(0.1–8 A)
对照 Sanwa PC7000 万用表校准
协议
GPL-3.0
硬件/固件/上位机全开源

📐 完整原理图(按功能区块)

仓库 pcb/ 目录下同时提供 Eagle 源文件(.sch / .brd)与两份 PDF 原理图:electronic_load_schematic.pdf(主功能板,51 KB,A3 横向单页)与 front_board_schematic.pdf(前面板输入板,13 KB),另有 drawio 系统框图。两份 PDF 与框图均已下载留档到 assets/2026-08-18/,下面先给整页概览,再按「人机接口 → 信号链 → 功率级 → 控制与通信」顺序逐块裁剪展开;各块的 PDF 原始坐标一并标注,便于对照原图复核。

区块
内容
关键器件
01
辅助供电与散热/LCD
12 V 风扇、I²C 字符 LCD、IRLML6244
02
矩阵键盘与旋转编码器
4×5 键盘、LM1117-5.0、编码器 ENC_A/B/SW
03
电压基准与 DAC
LM4140 4.096 V 基准、MCP4725 DAC
04
负电压产生与功率级偏置
ICL7660 电荷泵、1N5819、TL431
05
16-bit ADC 与远端电压检测
ADS1115、MCP79410 RTC、XH 端子
06
DAC 与温度/触发输入
MCP4725、PC817 光耦、XT60 输入
07
编程与调试接口
ISP/SPI/UART 排针
08
恒流控制环与功率 MOSFET
AD8630 四运放、IRFP250 ×4、0.2 Ω 采样
09
主控与通信接口
ATmega328P-AU、16 MHz 晶振、UART/SPI

DC Electronic Load 主板原理图整页概览:
DC Electronic Load 主板原理图整页概览
A3 横向单页(1684×1191 pt),Eagle 导出;图上用中文/英文标注划出了 9 个功能区,白色虚线框为各区块边界。

辅助供电与散热/LCD 接口(左上):
辅助供电与散热 LCD 接口
12 V 风扇驱动与 I²C 字符 LCD 接口,IRLML6244 作风扇低边开关、BYG22B 续流。图上特意加了注释:需拆掉 LCD 转接模块上的 I²C 上拉电阻,避免与板载上拉并联导致总线电平异常——这是 Arduino 生态 I²C 模块并联时的经典坑点。

矩阵键盘与旋转编码器(中上):
矩阵键盘与旋转编码器
4×5 矩阵键盘(KP1~KP9,第 9 脚预留升级到 4×5)与旋转编码器(ENC_A/ENC_B/ENC_SW),板上 LM1117-5.0 由 12 V 降压得到 5 V 逻辑电源;键盘采用行列扫描,9 个引脚即可覆盖 20 个按键,是 MCU IO 受限时的标准做法。

电压基准与 DAC(右上):
电压基准与 DAC
LM4140 提供 4.096 V 精密基准,经 MCP4725 12-bit DAC 转换为恒流设定值 I_SET;基准精度直接决定恒流档的绝对准确度,因此这里用独立基准而非 MCU 的 AVCC。

负电压产生与功率级偏置(左中):
负电压产生与功率级偏置
ICL7660 电荷泵把 +5 V 翻转为 −5 V,给运放提供负电源轨,使控制环在电流接近零时仍能线性工作;TL431 与 1N5819 构成偏置与保护。图上注释说明:轻载效率可通过增加 C19 降低振荡频率来改善。

16-bit ADC 与远端电压检测(中中):
16-bit ADC 与远端电压检测
ADS1115 16-bit I²C ADC(地址 0x48)采集四路 shunt 电压(V_SHUNT_1~4)与远端 sense 电压,MCP79410 RTC(地址 0x6f)为电池放电测试提供时间戳;采用 4 线远端检测可消除大电流下线阻压降带来的测量误差,是电子负载保证精度的关键设计。

DAC 与温度/触发输入(右中):
DAC 与温度触发输入
MCP4725A0T(地址 0x60)输出设定值,PC817 光耦隔离外部触发输入,XT60-M 为大电流输入端子;另含 32.768 kHz 与 16 MHz 两路时钟源,分别供 RTC 与 MCU 使用。

编程与调试接口(最右中):
编程与调试接口
引出的 ISP 编程与 UART/SPI 调试排针(SCK/MISO/MOSI/RST),配合 PlatformIO 即可直接烧写固件,无需专用下载器。

恒流控制环与功率 MOSFET(左下):
恒流控制环与功率 MOSFET
整机核心:AD8630 四运放中的 U1A/U1B/U1C 各驱动一路 IRFP250 功率 MOSFET,0.2 Ω 采样电阻把电流转为电压后与 DAC 设定值比较,构成负反馈恒流环;S9015 提供关断控制(OFF)。多路 MOSFET 并联分摊功耗,是把单管热耗散降到散热片可承受范围的常用手段。

主控与通信接口(右下):
主控与通信接口
ATmega328P-AU 主控(16 MHz)承担键盘扫描、ADC 读取、DAC 设定、LCD 刷新与上位机串口通信,U1D 构成第四路恒流环;板上引出 UART/SPI/RST,配合桌面端应用实现自动化测试与电池放电曲线记录。

DC Electronic Load 前面板输入板原理图:
DC Electronic Load 前面板输入板原理图
独立的前面板输入板(单页 595×420 pt),将键盘、编码器、LCD 等外设集中在一块小板上,通过排线与主板连接,便于面板布局与装配。

注:本图为前面板输入板的完整原理图;主板各功能区块见上文 01–09 的分区贴图。


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