سوئیچ بار خودکار (خلاء) با ACS712 و آردوینو: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

سلام به همه،

اجرای یک ابزار برقی در یک فضای بسته یک شلوغی است ، زیرا همه گرد و غبار ایجاد شده در هوا و گرد و غبار در هوا ، به معنای گرد و غبار در ریه های شما است. اجرای خالی مغازه می تواند بخشی از این خطر را از بین ببرد ، اما روشن و خاموش کردن آن در هر بار استفاده از ابزار درد آور است.

برای تسکین این درد ، من این سوئیچ اتوماتیک را ساخته ام که دارای یک آردوینو با سنسور جریان است تا هنگام کار کردن یک ابزار برقی کار کند و جاروبرقی را به طور خودکار روشن کند. پنج ثانیه پس از توقف ابزار ، خلاء نیز متوقف می شود.

تدارکات

برای ساخت این سوئیچ از اجزا و مواد زیر استفاده کردم:

• آردوینو Uno -
• سنسور جریان ACS712 -
• Attiny85 -
• سوکت IC -
• رله حالت جامد -
• رله مکانیکی 5V -
• منبع تغذیه HLK -PM01 5V -
• نمونه اولیه PCB -
• سیم -
• کابل های Dupont -
• محفظه پلاستیکی -
• لحیم کاری -
• لحیم -
• برش سیم -

مرحله 1: تشخیص جریان با ACS712

ستاره پروژه این سنسور جریان ACS712 است که بر اساس اصل اثر هال کار می کند. جریانی که از تراشه عبور می کند یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که یک سنسور اثر هال سپس آن را خوانده و ولتاژ متناسب با جریانی که از طریق آن عبور می کند ، خارج می کند.

هنگامی که هیچ جریانی جریان نمی یابد ، ولتاژ خروجی در نصف ولتاژ ورودی است و از آنجا که جریان AC و DC را اندازه گیری می کند وقتی جریان در یک جهت جریان دارد ، ولتاژ بیشتر می شود در حالی که وقتی جریان تغییر جهت می دهد ، ولتاژ پایین می آید.

اگر سنسور را به آردوینو وصل کنیم و خروجی سنسور را رسم کنیم ، می توانیم هنگام اندازه گیری جریانی که از لامپ عبور می کند ، این رفتار را دنبال کنیم.

اگر نگاهی دقیق تر به مقادیر ترسیم شده روی صفحه بیندازیم ، متوجه می شویم که سنسور واقعاً به نویز حساس است ، بنابراین اگرچه قرائت های خوبی را ارائه می دهد ، در مواردی که نیاز به دقت است نمی توان از آن استفاده کرد.

در مورد ما ، ما فقط به اطلاعات کلی نیاز داریم اگر جریان قابل توجهی در حال جریان است یا نه ، بنابراین ما تحت تأثیر سر و صدای ایجاد شده قرار نمی گیریم.

مرحله 2: اندازه گیری صحیح جریان AC

سوئیچی که ما در حال ساخت آن هستیم ، لوازم AC را حس می کند ، بنابراین ما باید جریان AC را اندازه گیری کنیم. اگر بخواهیم مقدار فعلی جریان جاری را بسنجیم ، می توانیم در هر نقطه از زمان اندازه گیری کنیم و این ممکن است نشانه غلطی به ما بدهد. به عنوان مثال ، اگر در اوج موج سینوسی اندازه گیری کنیم ، جریان زیاد را ثبت می کنیم و سپس خلا را روشن می کنیم. با این حال ، اگر ما در نقطه عبور صفر اندازه گیری کنیم ، هیچ جریانی را ثبت نمی کنیم و به اشتباه تصور می کنیم که ابزار روشن نیست.

برای کاهش این مسئله ، ما باید مقادیر را چندین بار در طول یک دوره زمانی خاص اندازه گیری کنیم و بالاترین و پایین ترین مقادیر را برای جریان مشخص کنیم. سپس می توانیم تفاوت بین آنها را محاسبه کرده و به کمک فرمول موجود در تصاویر ، مقدار RMS واقعی جریان را محاسبه کنیم.

مقدار RMS واقعی جریان معادل DC است که باید در یک مدار جریان یابد تا توان خروجی یکسانی را ارائه دهد.

مرحله 3: ایجاد یک نمونه اولیه

برای شروع اندازه گیری با سنسور ، باید یکی از اتصالات بار را قطع کرده و دو پایانه سنسور ACS712 را به صورت سری با بار قرار دهیم. سپس سنسور از ولتاژ 5 ولت از آردوینو تغذیه می شود و پین خروجی آن به ورودی آنالوگ در Uno متصل می شود.

برای کنترل خالی مغازه ، به یک رله برای کنترل پلاگین خروجی نیاز داریم. شما می توانید از یک رله حالت جامد یا مکانیکی استفاده کنید ، اما مطمئن شوید که از نظر قدرت مغازه شما رتبه بندی شده است. من در حال حاضر یک رله تک کانالی نداشتم بنابراین فعلاً از این ماژول رله 2 کاناله استفاده می کنم و بعداً آن را تعویض می کنم.

پلاگین خروجی برای shop vac از طریق رله و تماس معمولی باز شده متصل می شود. هنگامی که رله روشن است ، مدار بسته می شود و خالی مغازه به طور خودکار روشن می شود.

رله در حال حاضر از طریق پین 7 روی آردوینو کنترل می شود ، بنابراین هر زمان که متوجه شدیم جریانی از طریق سنسور عبور می کند ، می توانیم آن پین را به سمت پایین بکشیم و خلاء را روشن کند.

مرحله 4: توضیحات و ویژگی های کد

یک ویژگی واقعاً خوب که من به کد پروژه اضافه کرده ام ، تأخیر اندکی است که پس از توقف ابزار ، خلاء را برای 5 ثانیه بیشتر ادامه می دهد. این امر در مورد گرد و غبار باقی مانده ایجاد شده در حالی که ابزار به طور کامل متوقف می شود واقعاً کمک می کند.

برای دستیابی به آن در کد ، من از دو متغیر استفاده می کنم که در آن ابتدا میلی های فعلی را هنگام روشن شدن سوئیچ دریافت می کنم و سپس این مقدار را در هر تکرار کد در حالی که ابزار روشن است به روز می کنم.

هنگامی که ابزار خاموش می شود ، ما مقدار میلیونی فعلی را یکبار دیگر دریافت می کنیم و سپس بررسی می کنیم که آیا تفاوت بین این دو بیشتر از فاصله تعیین شده ما است یا خیر. اگر این درست است ، رله را خاموش می کنیم و مقدار قبلی را با مقدار فعلی به روز می کنیم.

تابع اندازه گیری اصلی در کد اندازه گیری نامیده می شود و در آن ما ابتدا حداقل و حداکثر مقادیر قله ها را فرض می کنیم اما برای اینکه آنها به طور قطعی تغییر کنند مقادیر معکوس را فرض می کنیم که 0 آن قله بالا و 1024 قله پایین است. به

در طول کل بازه زمانی تعریف شده توسط متغیر تکرارها ، ما مقدار سیگنال ورودی را می خوانیم و حداقل و حداکثر مقادیر واقعی را برای قله ها به روز می کنیم.

در پایان ، ما تفاوت را محاسبه می کنیم و این مقدار سپس با فرمول RMS از قبل استفاده می شود. این فرمول را می توان با ضرب پیک اختلاف با 0.3536 برای بدست آوردن مقدار RMS ساده کرد.

هر یک از نسخه های سنسور برای آمپرهای مختلف حساسیت متفاوتی دارند بنابراین این مقدار باید مجدداً با ضریبی که خارج از توان آمپر سنسور محاسبه می شود ضرب شود.

کد کامل در صفحه GitHub من موجود است و لینک دانلود در زیر است

مرحله 5: الکترونیک را کوچک کنید (اختیاری)

در این مرحله ، بخش الکترونیکی و کد پروژه اساساً انجام شده است ، اما هنوز چندان عملی نیستند. Arduino Uno برای نمونه سازی های فوق العاده عالی است ، اما عملاً بسیار حجیم است ، بنابراین ما به یک محفظه بزرگتر نیاز داریم.

من می خواستم تمام قطعات الکترونیکی را در این اتصالات پلاستیکی که دارای سرپوش های زیبا برای انتها هستند ، قرار دهم و برای انجام این کار ، باید قطعات الکترونیکی را کوچک کنم. در پایان مجبور شدم در حال حاضر از محفظه بزرگتری استفاده کنم اما به محض دریافت برد رله کوچکتر ، آنها را عوض می کنم.

Arduino Uno با یک تراشه Attiny85 قابل برنامه ریزی با Uno جایگزین می شود. این روند ساده است و من سعی می کنم یک آموزش جداگانه برای آن ارائه دهم.

برای رفع نیاز به برق خارجی ، من از این ماژول HLK-PM01 استفاده می کنم که AC را به 5V تبدیل می کند و دارای رد پای بسیار کوچکی است. تمام قطعات الکترونیکی بر روی نمونه اولیه PCB دو طرفه قرار گرفته و با سیم متصل می شوند.

شماتیک نهایی در EasyEDA موجود است و پیوند آن در زیر قابل مشاهده است.

مرحله 6: لوازم الکترونیکی را در یک جعبه قرار دهید

تابلوی نهایی قطعاً بهترین کار من نیست ، زیرا کمی آشفته تر از آنچه می خواستم به نظر رسید. من مطمئن هستم که اگر زمان بیشتری را صرف آن کنم بهتر خواهد بود ، اما نکته اصلی این است که کار کرده است و به طور قابل توجهی کوچکتر از آنچه در Uno بود ، است.

برای جمع آوری همه چیز ، ابتدا چند کابل را روی دوشاخه های ورودی و خروجی نصب کردم که طول آنها حدود 20 سانتی متر است. به عنوان یک محوطه ، من از اتصالات صرف نظر کردم زیرا در نهایت بسیار کوچک بود ، اما موفق شدم همه چیز را داخل یک جعبه اتصال قرار دهم.

سپس کابل ورودی از طریق سوراخ تغذیه می شود و روی ترمینال ورودی روی برد متصل می شود و همین کار در طرف دیگر که دو کابل در آن وصل شده اند انجام می شود. یک خروجی مربوط به shop vac و دیگری مربوط به ابزار است.

با اتصال همه چیز ، مطمئن شدم که سوئیچ را قبل از قرار دادن همه چیز در محفظه و بستن همه آن با کاور ، آزمایش کردم. این بدنه یک محفظه زیبا تر بود زیرا از وسایل الکترونیکی در برابر هرگونه مایعات یا گرد و غبار که ممکن است در کارگاه من به آنها برسد محافظت می کند ، بنابراین هنگامی که صفحه رله جدید را در اختیار دارم ، همه چیز را به آنجا منتقل می کنم.

مرحله 7: از استفاده از آن لذت ببرید

برای استفاده از این سوئیچ خودکار ، ابتدا باید پلاگین ورودی را در حالت من به پریز دیواری یا کابل افزونه وصل کنید و سپس ابزار و مغازه مغازه در دوشاخه های مناسب خود متصل شوند.

هنگامی که ابزار راه اندازی می شود ، خلاء به طور خودکار روشن می شود و سپس قبل از خاموش شدن خودکار به مدت 5 ثانیه دیگر به کار خود ادامه می دهد.

امیدوارم بتوانید چیزی از این دستورالعمل یاد بگیرید ، بنابراین اگر دوست دارید آن دکمه مورد علاقه را فشار دهید. من پروژه های بسیار دیگری دارم که می توانید آنها را ببینید و مشترک شدن در کانال YouTube من را فراموش نکنید تا ویدیوهای بعدی من را از دست ندهید.

به سلامتی و تشکر از شما برای خواندن!