Diese Fallstudie zeigt die Vorteile und die Einfachheit der Geräteautomatisierung mit Python bei der Prüfung der Effizienz eines DC/DC-Wandlers mit verschiedenen Eingangsspannungs- und Laststromeinstellungen. Da dies viele Einzelmessungen erfordern würde, veranschaulichen wir die Zeitersparnis, die sich durch die Automatisierung der Aufgabe ergibt.
Die Zeitersparnis verstärkt sich schnell, sobald wir den Test mehrmals mit verschiedenen DC/DC-Wandlern oder mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen wiederholen. Wiederholte Tests können bei der Optimierung Ihres DC/DC-Wandler-Designs oder bei der Bewertung unter verschiedenen Bedingungen - zum Beispiel bei unterschiedlichen Temperaturen - hilfreich sein. Da wir nun wissen, welche Vorteile wir aus der Automatisierung dieser Art von Tests ziehen können, nehmen wir ein LM2596-basiertes DC/DC-Wandlermodul, dessen Ausgang auf 5 V eingestellt ist.
Sehen Sie sich den Testaufbau unserer Geräte hier an:
Um die Benutzerfreundlichkeit zu verbessern und eine sofortige grafische Darstellung unserer Testergebnisse zu erhalten, wollen wir eine einfache grafische Benutzeroberfläche zur Eingabe der Eingangsspannung und des Ausgangsstroms sowie eine Starttaste, wie in Abb. 2 zu sehen.
Um die GUI zu erstellen, haben wir viele Möglichkeiten in Python, dieses Mal entscheiden wir uns für PyQT5. Hier ist ein Ausschnitt aus dem Code, wie wir die GUI einrichten und die benötigten Widgets hinzufügen:
Die Funktion, die durch einen Klick auf die Schaltfläche "Messung starten" aufgerufen wird, ist sehr einfach. Wir iterieren durch den Eingangsspannungsbereich in 1V-Schritten und für jeden Eingangsspannungspegel iterieren wir durch den Ausgangsstrombereich in 100mA-Schritten.
Bei jedem Schritt messen wir die Eingangsspannung und den Eingangsstrom sowie die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom, wodurch wir den Wirkungsgrad des DC/DC-Wandlers für diesen Betriebspunkt leicht berechnen können.
Wir speichern den berechneten Wirkungsgrad (wie im obigen Codeschnipsel zu sehen) sowie den Ausgangsstrom in einer Liste, die wir verwenden können, um die Kurve des Wirkungsgrads gegenüber dem Ausgangsstrom für jede Eingangsspannungseinstellung darzustellen.
Wenn wir unser Python-Skript mit den gezeigten Einstellungen ausführen, werden 560 Messungen durchgeführt (7 Spannungen x 20 Ausgangsstrompegel x 2 Spannungsmessungen x 2 Strommessungen) und das folgende Ergebnis erhalten:
Der pyqtgraph Plot erlaubt es uns, die Daten in eine .csv - Datei zu exportieren, was eine nette "kostenlose" Funktion ist, da wir dafür keine einzige Zeile Code schreiben mussten.