Interruptor de càrrega automàtica (buit) amb ACS712 i Arduino: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Hola a tothom, Fer funcionar una eina elèctrica en un espai tancat és una pressa, perquè tota la pols creada a l’aire i la pols de l’aire significa pols als pulmons. Executar la vostra botiga vacant pot eliminar part d’aquest risc, però activar-lo i apagar-lo cada vegada que utilitzeu una eina és un problema.

Per pal·liar aquest dolor, he construït aquest interruptor automàtic que allotja un Arduino amb un sensor de corrent per detectar quan s’està executant una eina elèctrica i encendre l’aspirador automàticament. Cinc segons després de l’aturada de l’eina, també s’atura el buit.

Subministraments

Per fer aquest commutador he utilitzat els components i materials següents:

• Arduino Uno -
• Sensor de corrent ACS712:
• Attiny85 -
• Socket IC:
• Relé d'estat sòlid:
• Relleu mecànic de 5V:
• Font d'alimentació HLK-PM01 5V -
• Prototip de PCB:
• Cable -
• Cables Dupont:
• Tancament de plàstic:
• Soldador:
• Soldadura:
• Retalls de filferro -

Pas 1: detectar el corrent amb ACS712

L’estrella del projecte és aquest sensor de corrent ACS712 que funciona segons el principi de l’efecte Hall. El corrent que flueix a través del xip genera un camp magnètic que un sensor d’efecte hall llegeix i genera una tensió que és proporcional al corrent que flueix a través d’ell.

Quan no flueix cap corrent, el voltatge de sortida és a la meitat del voltatge d’entrada i, ja que mesura el corrent altern i el corrent continu quan el corrent flueix en una direcció, la tensió augmenta mentre que el corrent canvia de direcció, la tensió es redueix.

Si connectem el sensor a un Arduino i traçem la sortida del sensor, podem seguir aquest comportament quan mesurem el corrent que flueix a través d’una bombeta.

Si mirem de prop els valors representats a la pantalla, podem observar que el sensor és realment sensible al soroll, de manera que, tot i que proporciona lectures força bones, no es pot utilitzar en situacions en què es requereixi precisió.

En el nostre cas, només necessitem informació general si flueix o no un corrent significatiu, de manera que no ens afecta el soroll que captura.

Pas 2: Mesura adequada del corrent altern

El commutador que estem construint detectarà els aparells de corrent altern, de manera que hem de mesurar el corrent altern. Si volem mesurar simplement el valor actual del flux actual, podem mesurar-lo en qualsevol moment i això ens pot donar una indicació equivocada. Per exemple, si mesurem al pic de l’ona sinusoïdal, registrarem un flux de corrent elevat i després activarem el buit. Tanmateix, si mesurem al punt de creuament zero, no registrarem cap corrent i assumirem erròniament que l’eina no està activada.

Per mitigar aquest problema, hem de mesurar els valors diverses vegades durant un determinat període de temps i identificar els valors més alts i els més baixos del corrent. A continuació, podem calcular la diferència entre i amb l'ajut de la fórmula de les imatges, calcular el valor RMS real del corrent.

El valor RMS real és el corrent continu equivalent que hauria de fluir al mateix circuit per proporcionar la mateixa potència de sortida.

Pas 3: Creeu un circuit de prototipus

Per començar a mesurar amb el sensor, hem de trencar una de les connexions a la càrrega i col·locar els dos terminals del sensor ACS712 en sèrie amb la càrrega. El sensor s’alimenta a partir de 5 V des de l’Arduino i el seu pin de sortida es connecta a una entrada analògica de l’Uno.

Per al control de la botiga vac, necessitem un relé per controlar l’endoll de sortida. Podeu utilitzar un relé d'estat sòlid o un relé mecànic tal com estic fent servir, però assegureu-vos que estigui classificat per la potència de la vostra botiga. En aquest moment no tenia un relé de canal únic, de manera que faré servir ara aquest mòdul de relé de 2 canals i el substituiré més endavant.

El connector de sortida per a la botiga es connectarà a través del relé i el seu contacte normalment obert. Un cop el relé estigui activat, el circuit es tancarà i s’activarà automàticament la botiga.

El relé es controla a través del pin 7 de l’Arduino en aquest moment, de manera que cada vegada que detectem que circula un corrent a través del sensor podem estirar aquest pin cap avall i això activarà el buit.

Pas 4: explicació i funcions del codi

Una característica molt agradable que també he afegit al codi del projecte és un petit retard per mantenir el buit en funcionament 5 segons més després de l’aturada de l’eina. Això ajudarà realment amb qualsevol pols residual que es cregui mentre l'eina s'aturi completament.

Per aconseguir-ho al codi, faig servir dues variables en què obtinc primer el temps actual en milles quan l’interruptor està activat i després actualitzo aquest valor en cada iteració del codi mentre l’eina està activada.

Quan l’eina s’apaga, ara tornem a obtenir el valor actual de millies i després comprovem si la diferència entre aquests dos és superior a l’interval especificat. Si això és cert, desactivem el relé i actualitzem el valor anterior amb l'actual.

La funció de mesura principal del codi s’anomena mesura i, en ell, primer assumim els valors mínim i màxim dels pics, però perquè es puguin canviar definitivament, assumim valors invertits on 0 és el pic alt i 1024 és el pic baix.

Al llarg de tot el període d'interval definit per la variable iteracions, llegim el valor del senyal d'entrada i actualitzem els valors mínims i màxims reals dels pics.

Al final, calculem la diferència i aquest valor s’utilitza amb la fórmula RMS d’abans. Aquesta fórmula es pot simplificar simplement multiplicant la diferència màxima amb 0,3536 per obtenir el valor RMS.

Cadascuna de les versions del sensor per a amperatge diferent té una sensibilitat diferent, de manera que aquest valor s’ha de multiplicar de nou amb un coeficient que es calcula a partir de l’amperatge nominal del sensor.

El codi complet està disponible a la meva pàgina de GitHub i l'enllaç de baixada es troba a continuació

Pas 5: Minimitzar l'electrònica (opcional)

En aquest moment, l'electrònica i la part de codi del projecte es fan bàsicament, però encara no són molt pràctiques. L'Arduino Uno és ideal per prototipar així, però pràcticament és molt voluminós, de manera que necessitarem un recinte més gran.

Volia encabir tota l’electrònica d’aquest accessori de plàstic que té uns bonics taps per als extrems i, per fer-ho, hauré de minimitzar l’electrònica. Al final vaig haver de recórrer a fer servir un recinte més gran ara per ara, però un cop obtingui la placa de relés més petita, els canviaré.

L’Arduino Uno serà substituït per un xip Attiny85 que es pot programar amb l’Uno. El procés és senzill i intentaré proporcionar-ne un tutorial independent.

Per eliminar la necessitat d’alimentació externa, faré servir aquest mòdul HLK-PM01 que converteix el corrent altern en 5 V i té una petjada molt petita. Tots els aparells electrònics es col·locaran en un prototip de PCB de doble cara i es connectaran amb cables.

L'esquema final està disponible a EasyEDA i l'enllaç al mateix es pot trobar a continuació.

Pas 6: Empaqueu l'electrònica en una funda

El tauler final no és definitivament el meu millor treball, ja que va resultar una mica més desordenat del que volia. Estic segur que si hi dedico una mica més de temps serà més agradable, però el més important és que va funcionar i que és substancialment més petit que el que era amb l’Uno.

Per empaquetar-ho tot, primer he instal·lat uns cables als endolls d’entrada i sortida que fan uns 20 cm de longitud. Com a recinte, vaig abandonar l’equipament perquè al final era massa petit, però vaig aconseguir encabir-ho tot dins d’una caixa de connexions.

El cable d'entrada s'alimenta a través del forat i es connecta al terminal d'entrada de la placa i es fa el mateix a l'altre costat on ara estan connectats els dos cables. L'un de sortida és per a la botiga vac i l'altre per a l'eina.

Amb tot connectat, em vaig assegurar de provar l’interruptor abans de posar-ho tot al recinte i tancar-ho tot amb la tapa. L’equipament hauria estat un recinte més bonic, ja que protegiria l’electrònica de qualsevol líquid o pols que pogués acabar al meu taller, de manera que un cop tingués la nova placa de relés, hi traslladaré tot.

Pas 7: gaudiu d'utilitzar-lo

Per utilitzar aquest commutador automàtic, primer heu de connectar l’endoll d’entrada a una presa de corrent de paret o un cable d’extensió com en el meu cas i, a continuació, l’eina i la botiga es connecten als endolls adequats.

Quan s’inicia l’eina, el buit s’encén automàticament i continuarà funcionant 5 segons més abans que s’apagui automàticament.

Espero que hagueu sabut aprendre alguna cosa d’aquest instructable, així que premeu el botó preferit si us agrada. Tinc molts altres projectes que podeu consultar i no oblideu subscriure-us al meu canal de YouTube perquè no us perdeu els meus propers vídeos.

Ànims i gràcies per llegir!