מודול חיישן מתח Arduino כפול ערוץ: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

עברו כמה שנים מאז שכתבתי מדריך, חשבתי שהגיע הזמן לחזור. רציתי לבנות חיישן מתח כדי שאוכל להתחבר לאספקת החשמל שלי. יש לי ספק כוח משתנה בשני ערוצים, אין לו תצוגה אז אני צריך להשתמש במד וולט כדי להגדיר מתח. אני לא מהנדס חשמל או מתכנת, אני עושה את זה כתחביב. אחרי שאמרתי שאני מתאר מה נבנה כאן ואולי זה לא העיצוב הטוב ביותר או הקידוד הטוב ביותר, אבל אעשה כמיטב יכולתי.

שלב 1: אודות הפרויקט

קודם כל זהו רק עיצוב מקדים של משהו יציב ואמין יותר, חלק מהרכיבים לא יגיעו לעיצוב הסופי. רוב הרכיבים נבחרו רק בגלל זמינות (היו לי בבית) ולא בגלל האמינות שלהם. עיצוב זה מיועד לספק אספקת חשמל של 15V אך ניתן להחליף כמה רכיבים פסיביים ולגרום לו לעבוד על כל מתח או זרם. החיישנים הנוכחיים זמינים ב- 5A, 20A ו- 30A אתה יכול פשוט לבחור את הספק ולשנות את הקוד, אותו דבר עם חיישן המתח אתה יכול לשנות את ערך הנגדים ואת הקוד כדי למדוד מתח גבוה יותר.

ל- PCB אין ערכים מוגדרים מכיוון שאתה יכול להחליף רכיבים פסיביים כדי לענות על צרכי ספק הכוח שלך. זה תוכנן להוספה לכל ספק כוח.

שלב 2: חיישני מתח

נתחיל בחיישני המתח וחיישני הזרם. אני משתמש במגה Arduino לבדיקת המעגלים והקוד, כך שחלק מהמתחילים כמוני יכולים ליצור ולבדוק בעצמם במקום לבנות את כל המודול על לוח לחם.

אנו יכולים למדוד רק 0-5 וולט באמצעות הכניסות האנלוגיות של Arduino. על מנת שנוכל למדוד עד 15 וולט אנו צריכים ליצור מחלק מתח, מחיצות מתח הן פשוטות מאוד וניתן ליצור אותן באמצעות 2 נגדים בלבד במקרה זה אנו משתמשים ב- 30k ו -7.5k שייתן לנו יחס של 5: 1 כדי שנוכל למדוד ערכים של 0-25 וולט.

רשימת חלקים לחיישן מתח

נגדים R1, R3 30k

נגדים R2, R4 7.5k

שלב 3: חיישנים נוכחיים

עבור החיישנים הנוכחיים אני הולך להשתמש ב- ACS712 מתוצרת Allegro. עכשיו הדבר הראשון שאני צריך להזכיר הוא שאני יודע שהחיישנים האלה לא מדויקים במיוחד, אבל זה מה שהיה לי בהישג יד בעת עיצוב המודול הזה. ה- ACS712 זמין רק באריזת הרכבה על פני השטח ואחד מרכיבי ה- SMD הבודדים שבהם משתמשים במודול זה.

רשימת חלקי החיישן הנוכחית

IC2, IC3 ASC712ELC-05A

קבלים C1, C3 1nF

קבלים C2, C4 0.1uF

שלב 4: חיישן טמפרטורה ומאוורר

החלטתי להוסיף בקרת טמפרטורה למודול מכיוון שרוב ספק הכוח מייצר כמות טובה של חום ואנו זקוקים להגנה מפני התחממות יתר. עבור חיישן הטמפרטורה אני משתמש ב- HDT11 ולבקרת המאוורר אנו הולכים להשתמש ב- MOSFET 2-N-Channel N-Channel כדי להניע מאוורר מעבד 5V. המעגל די פשוט, עלינו להפעיל מתח על הניקוז של הטרנזיסטור ואנו מפעילים מתח חיובי על השער, במקרה זה אנו משתמשים ביציאה הדיגיטלית של הארדואינו כדי לספק את המתח והטרנזיסטור נדלק ומאפשר למאוורר להיות מוּמרָץ.

הקוד פשוט מאוד אנו לוקחים קריאת טמפרטורה מחיישן DHT11 אם הטמפרטורה גדולה מהערך שנקבע הוא מגדיר את סיכת הפלט HIGH והמאוורר נדלק. ברגע שהטמפרטורה יורדת מתחת לטמפ 'המוגדרת, המאוורר נכבה. אני בונה את המעגל על לוח הלוח כדי לבדוק את הקוד שלי, צילמתי כמה תמונות מהירות עם התא שלי, לא ממש מצטער, אבל הסכימה קלה להבנה.

רשימת חיישן טמפרטורה ורשימת מאווררים

חיישן טמפ 'J2 DHT11

הנגד 10K R8

מאוורר J1 5V

Q1 2N7000 MOSFET

דיודה D1 1N4004

הנגד 10K R6

הנגד R7 47K

שלב 5: מעגל חשמל

המודול פועל על 5V ולכן אנו זקוקים למקור חשמל יציב. אני משתמש בווסת מתח L7805 כדי לספק אספקה קבועה של 5V, אין הרבה מה לומר על המעגל הזה.

רשימת חלקי מעגל חשמל

ווסת מתח 1 L7805

C8 0.33uF קבלים

קבל C9 0.1uF

שלב 6: יציאות LCD וסדרות

אני מתכנן את המודול לשימוש עם מחשבה על LCD, אך לאחר מכן החלטתי להוסיף פלט סדרתי למטרות איתור באגים. אני לא הולך לפרט כיצד להגדיר LCD I2C כיוון שכבר כיסיתי אותו ב- I2C LCD הניתן להנחיה בדרך הקלה שבה הוספתי נוריות לקווי ה- Tx & Rx להראות פעילות. אני משתמש במתאם usb to serial שאני מחבר למודול ואז אני פותח את המסך הטורי ב- Arduino IDE ואני יכול לראות את כל הערכים, לוודא שהכל עובד כמו שצריך.

רשימת חלקי LCD ויציאה סידורי

I2C 16x2 I2C LCD (20x4 אופציונלי)

LED7, LED8 0603 LED SMD

הנגד R12, R21 1K R0603 SMD

שלב 7: תכנות ISP ו- ATMega328P

כפי שציינתי בהתחלה מודול זה הוא עיצוב לבנייה לתצורות שונות, עלינו להוסיף דרך לתכנת את ATMega328 ולהעלות את הסקיצות שלנו. ישנן מספר דרכים לתכנות המודול, אחת מהן היא להשתמש בארדואינו כמתכנת ספקי אינטרנט כמו באחד ממכשירי ה- ATMega הקודמים של Inloadable Bootloading עם Arduino mega.

הערות:

- אינך צריך את הקבל כדי לטעון את סקיצת ספק האינטרנט על הארדואינו, אתה צריך אותו כדי לשרוף את מטען האתחול ולהעלות את סקיצת ה- voltage_sensor.

-בגרסאות חדשות יותר של Arduino IDE עליך לחבר את סיכה 10 לסיכה 1 איפוס של ה- ATMega328.

רשימת חלקי מעגלים של ISP & ATMega328P

U1 ATMega328P

XTAL1 16MHz HC-49S Crsytal

קבלים C5, C6 22pf

כותרת ISP1 6 פינים

הנגד 10K R5

אפס מתג SMD 3x4x2 Tact

שלב 8: הערות וקבצים

זו הייתה רק דרך בשבילי להכניס כמה רעיונות למכשיר עובד, כפי שציינתי קודם הוא רק תוספת קטנה לאספקת הספסל של הספסל הכפול שלי. כללתי את כל מה שאתה צריך לבניית מודול משלך, כל קבצי ה- Eagle CAD והסכימות. כללתי את הסקיצה של Arduino, היא פשוטה מאוד וניסיתי להקל על ההבנה והשינוי. אם יש לך שאלות אתה מוזמן לשאול, אנסה להשיב עליהן. זהו פרויקט פתוח, הצעות יתקבלו בברכה. אני מנסה להכניס כמה שיותר מידע אבל גיליתי מאוחר על תחרות הארדואינו ורציתי להגיש זאת. אני אכתוב את השאר בקרוב. הסרתי גם את רכיבי ה- SMD (נגדים ו- LED) והחלפתי אותם ברכיבי TH, רכיב ה- SMD היחיד הוא החיישן הנוכחי מכיוון שהוא זמין רק בחבילה מסוג SOIC, קובץ ה- ZIP מכיל את קבצים עם רכיבי TH.