מתג טעינה אוטומטית (ואקום) עם ACS712 וארדואינו: 7 שלבים (עם תמונות)

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

שלום כולם, הפעלת כלי חשמל בחלל סגור היא עומס, בגלל כל האבק שנוצר באוויר ואבק באוויר, פירושו אבק בריאות שלך. הפעלת החנות החופשית שלך יכולה לבטל חלק מהסיכון הזה, אבל להדליק ולכבות אותו בכל פעם שאתה משתמש בכלי הוא כאב.

כדי להקל על הכאב הזה, בניתי את המתג האוטומטי הזה שמכיל ארדואינו עם חיישן זרם כדי לחוש כאשר כלי חשמל פועל ולהדליק את השואב באופן אוטומטי. חמש שניות לאחר שהכלי עוצר, הוואקום נפסק גם כן.

אספקה

להכנת מתג זה השתמשתי ברכיבים ובחומרים הבאים:

• Arduino Uno -
• חיישן זרם ACS712 -
• Attiny85 -
• Socket IC -
• ממסר מצב מוצק -
• ממסר מכני 5V -
• ספק כוח HLK -PM01 5V -
• אב טיפוס PCB -
• חוט -
• כבלי Dupont -
• מארז פלסטיק -
• מלחם -
• הלחמה -
• חוטים חוטים -

שלב 1: חישת הזרם באמצעות ACS712

כוכב הפרויקט הוא חיישן זרם ACS712 זה הפועל על פי עקרון אפקט האולם. הזרם הזורם דרך השבב יוצר שדה מגנטי שחיישן אפקט האולם קורא ואז פולט מתח שהוא ביחס לזרם הזורם בו.

כאשר אין זרם זרם, מתח היציאה הוא במחצית ממתח הכניסה ומאחר שהוא מודד זרם AC כמו גם DC כאשר הזרם זורם בכיוון אחד, המתח עולה יותר ואילו כאשר הזרם משנה כיוון, המתח יורד.

אם נחבר את החיישן לארדואינו ונשרטט את תפוקת החיישן נוכל לעקוב אחר התנהגות זו בעת מדידת הזרם הזורם דרך נורה.

אם נסתכל מקרוב על הערכים המתוארים על המסך נוכל להבחין שהחיישן באמת רגיש לרעש, למרות שהוא נותן קריאות די טובות, לא ניתן להשתמש בו במצבים בהם נדרשת דיוק.

במקרה שלנו, אנו זקוקים למידע כללי בלבד אם זרם משמעותי זורם או לא, כך שאיננו מושפעים מהרעש שהוא מרים.

שלב 2: מדידה נכונה של זרם AC

המתג שאנו בונים יחוש מכשירי AC ולכן עלינו למדוד זרם AC. אם אנחנו פשוט למדוד את הערך הנוכחי של הזרם הזורם, אנחנו יכולים למדוד בכל נקודת זמן נתונה וזה עשוי לתת לנו אינדיקציה שגויה. לדוגמה, אם נמדוד בשיא גל הסינוס, נרשום זרימת זרם גבוהה ואז נפעיל את הוואקום. עם זאת, אם נמדוד בנקודת מעבר האפס, לא נרשום זרם ונניח בטעות שהכלי אינו מופעל.

כדי להקל על בעיה זו, עלינו למדוד את הערכים מספר פעמים במהלך פרק זמן מסוים ולזהות את הערכים הגבוהים והנמוכים ביותר עבור הזרם. לאחר מכן נוכל לחשב את ההפרש בין לבין ובעזרת הנוסחה בתמונות, לחשב את ערך ה- RMS האמיתי של הזרם.

ערך ה- RMS האמיתי הוא זרם DC המקביל שאמור לזרום באותו מעגל כדי לספק את אותו הספק.

שלב 3: בנה מעגל אב טיפוס

כדי להתחיל למדוד עם החיישן, עלינו לשבור את אחד החיבורים לעומס ולהציב את שני מסופי חיישן ACS712 בסדרה עם העומס. החיישן מופעל לאחר מכן מ- 5V מהארדואינו וסיכת הפלט שלו מחוברת לכניסה אנלוגית ב- Uno.

לבקרת הוואקום בחנות, אנו צריכים ממסר לשליטה על תקע הפלט. אתה יכול להשתמש בממסר מצב מוצק או במכאני כפי שאני משתמש, אך וודא שהוא מדורג עבור העוצמה של הוואקום בחנות שלך. לא היה לי ממסר ערוץ אחד כרגע אז אשתמש במודול ממסר 2 ערוצים זה לעת עתה ואחליף אותו מאוחר יותר.

תקע היציאה לשואב החנות יתחבר דרך הממסר ומגעו הנפתח בדרך כלל. לאחר שהממסר מופעל, המעגל ייסגר וחופשת החנות תופעל אוטומטית.

הממסר נשלט כרגע דרך סיכה 7 בארדואינו, כך שבכל פעם שאנו מזהים כי זרם זורם דרך החיישן נוכל למשוך את הסיכה נמוכה וזה יפעיל את הוואקום.

שלב 4: הסבר ותכונות קוד

תכונה ממש נחמדה שהוספתי גם לקוד הפרויקט היא עיכוב קל להשאיר את הוואקום פועל עוד 5 שניות לאחר הפסקת הכלי. זה באמת יעזור לכל שאריות שאריות שנוצרות בזמן שהכלי עוצר לחלוטין.

כדי להשיג זאת בקוד, אני משתמש בשני משתנים שבהם אני מקבל לראשונה את זמן האלפיות הנוכחי כאשר המתג מופעל ולאחר מכן אני מעדכן את הערך על כל איטרציה של הקוד בזמן שהכלי פועל.

כאשר הכלי נכבה, כעת אנו מקבלים שוב את ערך המילוי הנוכחי ולאחר מכן אנו בודקים אם ההבדל בין השניים גדול מהמרווח שצוין. אם זה נכון, אנו מכבים את הממסר ואנו מעדכנים את הערך הקודם עם הערך הנוכחי.

פונקציית המדידה העיקרית בקוד נקראת מידה ובתוכה אנו מניחים תחילה את ערכי המינימום והמקסימום עבור הפסגות אך על מנת שהם ישתנו בהחלט אנו מניחים ערכים הפוכים כאשר 0 הוא השיא הגבוה ו 1024 הוא הפסגה הנמוכה.

במהלך כל תקופת המרווחים המוגדרת על ידי משתנה האיטרציות, אנו קוראים את ערך אות הכניסה ואנו מעדכנים את ערכי המינימום והמקסימום בפועל עבור הפסגות.

בסופו של דבר, אנו מחשבים את ההפרש וערך זה משמש לאחר מכן עם נוסחת ה- RMS מלפני. ניתן לפשט נוסחה זו על ידי הכפלת ההפרש בשיא עם 0.3536 כדי לקבל את ערך ה- RMS.

לכל אחת מגרסאות החיישן בעוצמה שונה יש רגישות שונה ולכן יש להכפיל ערך זה שוב עם מקדם המחושב מתוך דירוג הזרם של החיישן.

הקוד המלא זמין בדף GitHub שלי וקישור ההורדה למטה

שלב 5: צמצם את האלקטרוניקה (אופציונלי)

בשלב זה, האלקטרוניקה והקוד של הפרויקט מבוצעים בעצם אבל הם עדיין לא מעשיים במיוחד. ה- Arduino Uno מעולה לאב טיפוס כזה אבל למעשה הוא ממש מגושם אז נזדקק למארז גדול יותר.

רציתי להתאים את כל האלקטרוניקה בהתאמת הפלסטיק הזו שיש לה כמה כובעים יפים לקצוות וכדי לעשות זאת, אצטרך לצמצם את האלקטרוניקה. בסופו של דבר נאלצתי להשתמש במארז גדול יותר לעת עתה, אך ברגע שאקבל את לוח הממסרים הקטן יותר אני מחליף אותם.

ה- Arduino Uno יוחלף בשבב Attiny85 שניתן לתכנת עם ה- Uno. התהליך פשוט ואני אנסה לספק הדרכה נפרדת עבורו.

כדי להסיר את הצורך בחשמל חיצוני, אשתמש במודול HLK-PM01 זה הממיר AC ל 5V ובעל טביעת רגל ממש קטנה. כל האלקטרוניקה תוצב על אב-טיפוס PCB דו-צדדי ומחובר לחוטים.

הסכימה הסופית זמינה ב- EasyEDA והקישור אליה ניתן למצוא להלן.

שלב 6: ארוז את האלקטרוניקה במארז

הלוח הסופי הוא בהחלט לא העבודה הכי טובה שלי עד כה שזה יצא קצת יותר מבולגן ממה שרציתי. אני בטוח שאם אקדיש לזה עוד זמן זה יהיה נחמד יותר אבל העיקר שזה עבד וזה קטן בהרבה ממה שהיה עם ה- Uno.

כדי לארוז הכל, התקנתי תחילה כמה כבלים לתקעי הכניסה והפלט שאורכם כ- 20 ס מ. כמארז ויתרתי על ההתאמה מכיוון שהיא הייתה קטנה מדי בסופו של דבר אבל הצלחתי להכניס הכל בתוך ארגז חיבורים.

כבל הכניסה מוזרם דרך החור ומחובר במסוף הקלט בלוח וכך נעשה בצד השני שבו מחוברים כעת שני הכבלים. הפלט האחד מיועד לשואב החנות והשני לכלי.

כשהכל מחובר, הקפדתי לבדוק את המתג לפני שהכנסתי הכל למארז וסגרתי אותו עם המכסה. ההתאמה הייתה מארז נחמד יותר מכיוון שהוא יגן על האלקטרוניקה מכל נוזלים או אבק שעלולים להסתיים עליהם בבית המלאכה שלי, כך שברגע שיהיה לי לוח ממסר חדש אעביר הכל לשם.

שלב 7: ליהנות מהשימוש בו

כדי להשתמש במתג האוטומטי הזה, תחילה עליך לחבר את תקע הכניסה לשקע בקיר או לכבל מאריך כמו במקרה שלי ולאחר מכן הכלי והחלל החנות מחוברים לתקעים המתאימים להם.

כאשר הכלי מופעל, הוואקום מופעל אוטומטית ולאחר מכן ימשיך לפעול עוד 5 שניות לפני שהוא יכבה אוטומטית.

אני מקווה שהצלחת ללמוד משהו מהמדריך הזה, אז אנא לחץ על הכפתור האהוב עליך אם אתה אוהב את זה. יש לי פרויקטים רבים אחרים שאתה יכול לבדוק ואל תשכח להירשם לערוץ היוטיוב שלי כדי שלא תפספס את הסרטונים הבאים שלי.

כל הכבוד ותודה שקראתם!