Mòdul del sensor de tensió de doble canal Arduino: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Han passat uns quants anys des que he escrit un instructiu, pensava que era hora de tornar. He volgut construir un sensor de tensió per poder connectar-lo a la font d'alimentació del meu banc. Tinc una font d'alimentació variable de dos canals, no té pantalla, així que he d'utilitzar un voltímetre per configurar la tensió. No sóc enginyer elèctric ni programador, ho faig com a afició. Dit això, vaig a descriure el que construirem aquí i potser no sigui el millor disseny ni la millor codificació, però faré tot el possible.

Pas 1: Quant al projecte

Primer de tot això és només un disseny preliminar d’alguna cosa més estable i fiable, alguns dels components no acabaran en el disseny final. La majoria dels components s’han seleccionat només per disponibilitat (els tenia a casa) i no per la seva fiabilitat. Aquest disseny és per a una font d’alimentació de 15V, però podeu substituir alguns components passius i fer que funcioni amb qualsevol tensió o corrent. Els sensors de corrent estan disponibles en 5A, 20A i 30A, només podeu triar l’amperatge i modificar el codi, el mateix que amb el sensor de tensió, podeu canviar el valor de les resistències i el codi per mesurar tensions més altes.

El PCB no té valors establerts perquè podeu substituir components passius per satisfer les necessitats de la vostra font d'alimentació. Ha estat dissenyat per afegir-se a qualsevol font d'alimentació.

Pas 2: Sensors de tensió

Començarem pels sensors de tensió i els de corrent. Estic fent servir un Arduino Mega per provar els circuits i el codi, de manera que alguns dels principiants com jo poden fer i provar els seus propis aviat en lloc d’haver de construir tot el mòdul en una taula de treball.

Només podem mesurar 0-5 volts mitjançant les entrades analògiques d’Arduino. Perquè puguem mesurar fins a 15 volts, hem de crear un divisor de tensió, els divisors de tensió són molt senzills i es poden crear utilitzant només 2 resistències, en aquest cas estem utilitzant un 30k i un 7.5k que ens donarien una proporció de 5: 1 per poder mesurar valors de 0-25 volts.

Llista de peces per al sensor de tensió

Resistències R1, R3 30k

Resistències R2, R4 7.5k

Pas 3: Sensors de corrent

Per als sensors actuals faré servir l'ACS712 fabricat per Allegro. Ara el primer que he d’esmentar és que sé que aquests sensors no són molt precisos, però és el que tenia a l’hora de dissenyar aquest mòdul. L'ACS712 només està disponible en un paquet de muntatge superficial i és un dels pocs components SMD que s'utilitzen en aquest mòdul.

Llista de peces del sensor actual

IC2, IC3 ASC712ELC-05A

Condensador C1, C3 1nF

Condensador C2, C4 0.1uF

Pas 4: sensor de temperatura i ventilador

Vaig decidir afegir control de temperatura al mòdul, ja que la majoria de la font d'alimentació genera una bona quantitat de calor i necessitem protecció contra el sobreescalfament. Per al sensor de temperatura estic fent servir un HDT11 i per al control del ventilador utilitzarem un MOSFET de canal N 2N7000 per conduir un ventilador de CPU de 5V. El circuit és bastant senzill, cal aplicar tensió al drenatge del transistor i aplicar una tensió positiva a la porta, en aquest cas estem utilitzant la sortida digital de l’arduino per proporcionar aquesta tensió i el transistor s’encén permetent que el ventilador estigui activat. energitzat.

El codi és molt senzill, prenem una lectura de temperatura del sensor DHT11 si la temperatura és superior al valor establert, estableix el pin de sortida ALT i el ventilador s’encén. Un cop la temperatura baixa per sota de la temperatura establerta, el ventilador s'apaga. Construeixo el circuit a la taula de proves per provar el meu codi, vaig fer algunes fotos ràpides amb la meva cel·la, no ho sento molt bé, però l’esquema és fàcil d’entendre.

Sensor de temperatura i llista de peces del ventilador

Sensor de temperatura J2 DHT11

Resistència R8 10K

VENTILADOR J1 5V

MOSFET Q1 2N7000

D1 1N4004 Diodo

Resistència R6 10K

Resistència R7 47K

Pas 5: Circuit d'alimentació

El mòdul funciona amb 5V, de manera que necessitem una font d’energia estable. Estic fent servir un regulador de voltatge L7805 per proporcionar un subministrament constant de 5V, no hi ha molt a dir sobre aquest circuit.

Llista de peces de circuits de potència

1 regulador de tensió L7805

Condensador C8 0.33uF

Condensador C9 0.1uF

Pas 6: Sortides LCD i sèrie

Vaig dissenyar el mòdul per utilitzar-lo pensant en una pantalla LCD, però després vaig decidir afegir sortida de sèrie per a finalitats de depuració. No aniré a detallar com configurar una pantalla LCD I2C perquè ja l’he cobert en una pantalla LCD I2C prèviament instructiva. La manera més senzilla d’afegir LED a les línies Tx & Rx per mostrar l’activitat. Utilitzo un adaptador USB a sèrie que connecto al mòdul i obro el monitor sèrie a l’IDE Arduino i puc veure tots els valors, assegureu-me que tot funciona com hauria de ser.

Llista de peces LCD i sortida de sèrie

LCD I2C 16x2 I2C (opcional 20x4)

LED7, LED8 0603 LED SMD

Resistència SMD R12, R21 1K R0603

Pas 7: programació ISP i ATMega328P

Com he esmentat al principi, aquest mòdul està dissenyat per ser construït per a diferents configuracions, hem d’afegir una manera de programar l’ATMega328 i penjar els nostres esbossos. Hi ha diverses maneres d’anar programant el mòdul, una d’elles és utilitzar un Arduino com a programador d’ISP, com en un dels meus anteriors instructmable Bootloading ATMega amb Arduino mega.

Notes:

- No necessiteu el condensador per carregar l'esbós de l'ISP a l'Arduino, el necessiteu per gravar el carregador d'arrencada i carregar el sketch voltage_sensor.

-A les versions més recents de l'IDE Arduino, heu de connectar el pin 10 al pin 1 RESET de l'ATMega328.

Llista de peces del circuit ISP i ATMega328P

U1 ATMega328P

XTAL1 16MHz HC-49S Crsytal

Condensadors C5, C6 22pf

Capçalera ISP1 de 6 pins

Resistència R5 10K

Restableix el commutador SMD Tact 3x4x2

Pas 8: Notes i fitxers

Aquesta va ser només una manera de posar algunes idees en un dispositiu de treball, tal com he esmentat abans, és només un petit complement per a la meva font d'alimentació de doble canal. He inclòs tot el necessari per construir el vostre propi mòdul, tots els fitxers i esquemes Eagle CAD. He inclòs l'esbós d'Arduino, és molt senzill i he intentat que sigui fàcil d'entendre i modificar. Si teniu alguna pregunta, no dubteu a fer-ho, intentaré respondre-les. Aquest és un projecte obert, els suggeriments són benvinguts. Intento posar tota la informació que he pogut, però he sabut tard sobre el concurs Arduino i he volgut enviar-ho. Escriuré la resta ben aviat, també he eliminat els components SMD (resistències i LED) i els he substituït per components TH, l’únic component SMD és el sensor actual perquè només està disponible en un paquet SOIC, el fitxer ZIP conté el fitxers amb els components TH.