ماژول سنسور ولتاژ دو کاناله آردوینو: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

چند سالی می شود که من یک کتاب آموزنده نوشته ام ، فکر می کردم زمان بازگشت فرا رسیده است. من می خواستم یک سنسور ولتاژ بسازم تا بتوانم به منبع تغذیه نیمکت خود متصل شوم. من منبع تغذیه متغیر دو کاناله دارم ، صفحه نمایش ندارد بنابراین باید از ولت متر برای تنظیم ولتاژ استفاده کنم. من مهندس برق یا برنامه نویس نیستم ، این کار را به عنوان یک سرگرمی انجام می دهم. با بیان این که من قصد دارم آنچه را که ما در اینجا خواهیم ساخت توصیف کنم و ممکن است بهترین طراحی یا بهترین کد نباشد ، اما من تمام تلاش خود را خواهم کرد.

مرحله 1: درباره پروژه

اول از همه این فقط یک طراحی اولیه از چیزی پایدارتر و قابل اطمینان تر است ، برخی از اجزاء در طراحی نهایی خاتمه نمی یابد. اکثر اجزاء فقط به دلیل در دسترس بودن (من آنها را در خانه خود داشتم) انتخاب شده اند و نه به دلیل قابلیت اطمینان آنها. این طراحی برای منبع تغذیه 15 ولت است اما می توانید چند قطعه غیرفعال را جایگزین کنید و می توانید آن را روی هر ولتاژ یا جریانی کار کنید. سنسورهای جریان در 5A ، 20A و 30A موجود است ، فقط می توانید آمپر را انتخاب کرده و کد را تغییر دهید ، همانطور که در سنسور ولتاژ می توانید مقدار مقاومت ها و کد را برای اندازه گیری ولتاژهای بالاتر تغییر دهید.

PCB هیچ مقدار مشخصی ندارد زیرا می توانید اجزای غیرفعال را جایگزین منبع تغذیه خود کنید. طراحی شده است که به هر منبع تغذیه اضافه شود.

مرحله 2: سنسورهای ولتاژ

ما با سنسورهای ولتاژ و سنسورهای جریان شروع می کنیم. من از آردوینو مگا برای آزمایش مدارها و کد استفاده می کنم ، بنابراین برخی از مبتدیان مانند من می توانند به جای ساختن کل ماژول بر روی یک تخته نان ، خودشان را بسازند و آزمایش کنند.

ما فقط می توانیم 0-5 ولت را با استفاده از ورودی های آنالوگ آردوینو اندازه گیری کنیم. برای اینکه بتوانیم تا 15 ولت را اندازه گیری کنیم ، نیاز به ایجاد تقسیم ولتاژ داریم ، تقسیم کننده های ولتاژ بسیار ساده هستند و می توان با استفاده از تنها 2 مقاومت ایجاد کرد ، در این حالت ما از 30k و 7.5k استفاده می کنیم که به ما می دهد نسبت 5: 1 ، بنابراین ما می توانیم مقادیر 0-25 ولت را اندازه گیری کنیم.

لیست قطعات سنسور ولتاژ

R1 ، R3 30k مقاومت

R2 ، R4 7.5k مقاومت

مرحله 3: سنسورهای فعلی

برای سنسورهای فعلی من از ACS712 ساخته Allegro استفاده می کنم. اکنون اولین چیزی که باید به آن اشاره کنم این است که می دانم این سنسورها چندان دقیق نیستند اما همان چیزی است که من هنگام طراحی این ماژول در دست داشتم. ACS712 فقط در بسته روی سطح موجود است و یکی از معدود قطعات SMD است که در این ماژول استفاده می شود.

لیست قطعات سنسور فعلی

IC2 ، IC3 ASC712ELC-05A

C1 ، C3 1nF خازن

C2 ، C4 خازن 0.1uF

مرحله 4: سنسور دما و فن

تصمیم گرفتم کنترل دما را به ماژول اضافه کنم زیرا بیشتر منبع تغذیه مقدار زیادی گرما تولید می کند و ما نیاز به حفاظت از گرمای بیش از حد داریم. برای سنسور دما من از HDT11 استفاده می کنم و برای کنترل فن از یک ماسفت 2N7000 N-Channel برای هدایت فن CPU 5 ولت استفاده می کنیم. مدار بسیار ساده است ، ما باید ولتاژ را به تخلیه ترانزیستور وارد کنیم و ولتاژ مثبت را روی دروازه اعمال می کنیم ، در این حالت ما از خروجی دیجیتال آردوینو برای تأمین آن ولتاژ استفاده می کنیم و ترانزیستور روشن می شود و به فن اجازه می دهد پر انرژی

کد بسیار ساده است ما دما را از سنسور DHT11 می گیریم اگر دما از مقدار تعیین شده ما بیشتر باشد ، پین خروجی HIGH را تنظیم می کند و فن روشن می شود. هنگامی که درجه حرارت از دمای تنظیم شده پایین می آید ، فن خاموش می شود. برای آزمایش کد ، مدار را روی تخته نان خود می سازم ، با سلولم چند عکس سریع گرفتم ، متاسفانه خیلی خوب نیست ، اما شماتیک به راحتی قابل درک است.

سنسور دما و لیست قطعات فن

سنسور دمای J2 DHT11

R8 10K مقاومت

J1 5V فن

Q1 2N7000 ماسفت

دیود D1 1N4004

R6 مقاومت 10K

R7 47K مقاومت

مرحله 5: مدار قدرت

ماژول با ولتاژ 5 ولت کار می کند بنابراین ما به منبع تغذیه پایدار نیاز داریم. من از تنظیم کننده ولتاژ L7805 برای تأمین منبع تغذیه ثابت 5V استفاده می کنم ، در مورد این مدار چیز زیادی نیست.

لیست قطعات مدار برق

1 تنظیم کننده ولتاژ L7805

C8 خازن 0.33uF

C9 خازن 0.1uF

مرحله 6: خروجی های LCD و سریال

ماژول را برای استفاده با LCD در نظر گرفتم ، اما سپس تصمیم گرفتم خروجی سریال را برای اهداف اشکال زدایی اضافه کنم. من قصد ندارم در مورد نحوه تنظیم LCD I2C به جزئیات بپردازم زیرا قبلاً آن را در LCD I2C قابل آموزش قبلی پوشش داده ام. روش ساده ای که برای نشان دادن فعالیت ، LEDS را به خطوط Tx & Rx اضافه کردم. من از آداپتور usb به سریال استفاده می کنم که به ماژول متصل می شوم ، سپس مانیتور سریال را در Arduino IDE باز می کنم و می توانم همه مقادیر را ببینم ، مطمئن شوید که همه چیز همانطور که باید کار می کند.

لیست قطعات LCD و سریال خروجی

LCD I2C 16x2 I2C (20x4 اختیاری)

LED7 ، LED8 0603 LED SMD

R12 ، R21 1K R0603 مقاومت SMD

مرحله 7: برنامه نویسی ISP و ATMega328P

همانطور که در ابتدا اشاره کردم این ماژول برای پیکربندی های مختلف طراحی شده است ، ما باید راهی برای برنامه ریزی ATMega328 و بارگذاری طرح های خود اضافه کنیم. روشهای مختلفی برای برنامه نویسی ماژول وجود دارد ، یکی از آنها این است که از Arduino به عنوان برنامه نویس ISP استفاده کنید مانند یکی از ATMega های بوت بارگیری دستورالعمل قبلی من با Arduino mega.

یادداشت:

- شما نیازی به خازن برای بارگیری طرح ISP در آردوینو ندارید ، برای سوزاندن بوت لودر و بارگذاری طرح سنسور ولتاژ به آن احتیاج دارید.

-در نسخه های جدیدتر Arduino IDE باید پین 10 را به پین 1 RESET ATMega328 متصل کنید.

لیست قطعات مدار ISP & ATMega328P

U1 ATMega328P

XTAL1 16 مگاهرتز HC-49S Crsytal

C5 ، C6 خازن های 22pf

ISP1 6 پین سرصفحه

مقاومت R5 10K

تنظیم مجدد 3x4x2 Tact SMD Switch

مرحله 8: یادداشت ها و فایل ها

این فقط راهی برای من بود تا ایده هایی را در دستگاهی کار کنم ، همانطور که قبلاً اشاره کردم فقط یک منبع کوچک برای منبع تغذیه نیمکت دو کانال من است. من همه چیزهایی را که برای ساختن ماژول خود نیاز دارید ، شامل همه فایلهای Eagle CAD و شماتیک را درج کرده ام. من طرح آردوینو را وارد کرده ام ، بسیار ساده است و سعی کردم درک و اصلاح آن را آسان کنم. اگر س questionsالی دارید ، با خیال راحت بپرسید ، سعی می کنم به آنها پاسخ دهم. این یک پروژه باز است ، از پیشنهادات استقبال می شود. من سعی می کنم تا آنجا که می توانم اطلاعاتی را وارد کنم ، اما دیر متوجه مسابقه آردوینو شدم و می خواستم این را ارائه دهم. بقیه را به زودی خواهم نوشت ، همچنین قطعات SMD (مقاومت و LED) را حذف کرده و اجزای TH را جایگزین آنها کرده ام ، تنها قطعه SMD سنسور فعلی است زیرا تنها در بسته SOIC موجود است ، فایل ZIP حاوی فایل هایی با اجزای TH