تستر دیود آردوینو زنر: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

تستر دیود زنر توسط آردوینو نانو کنترل می شود. تستر ولتاژ زنر را برای دیودها از 1.8 ولت تا 48 ولت اندازه گیری می کند. قدرت پخش دیودهای اندازه گیری شده می تواند از 250mW تا چند وات باشد. اندازه گیری ساده است ، فقط دیود را وصل کرده و دکمه START را فشار دهید.

آردوینو نانو به تدریج محدوده ولتاژها را از پایین به بالاتر در چهار مرحله متصل می کند. برای هر مرحله ، جریان از طریق دیود زنر اندازه گیری شده بررسی می شود. اگر مقدار جریان بیش از صفر باشد (نه صفر) ، بدین معناست که: ولتاژ زنر تشخیص داده شد. در این حالت ولتاژ برای مدت معینی نمایش داده می شود (توسط نرم افزار به 10 ثانیه تنظیم می شود) و اندازه گیری متوقف می شود. جریان در هر مرحله در تمام ولتاژهای آن محدوده ثابت است و با افزایش تعداد گام - محدوده ولتاژ کاهش می یابد.

برای حفظ اتلاف توان برای ولتاژهای بالاتر ، جریان در این محدوده باید کاهش یابد. تستر برای اندازه گیری دیودها از 250mW و 500mW طراحی شده است. دیودهای زنر با قدرت بالاتر را می توان به همان شیوه اندازه گیری کرد ، اما مقدار ولتاژ اندازه گیری شده در حدود 5 درصد کمتر است.

هشدار: لطفاً بسیار مراقب باشید. در این پروژه از ولتاژ بالا 110/220V استفاده می شود. اگر با خطر لمس ولتاژ اصلی آشنا نیستید ، این دستورالعمل را امتحان نکنید!

مرحله 1: دیود زنر

دیود زنر نوع خاصی از دیودها است که عمدتا در مدارهایی مانند جزء ولتاژ مرجع یا تنظیم کننده ولتاژ استفاده می شود. در جهت ولتاژ جلو ویژگیهای I-V مشابه دیودهای عمومی هستند. افت ولتاژ حدود 0.6 ولت است. با جهت گیری معکوس ، نقطه ای وجود دارد ، جایی که جریان بسیار شدید افزایش می یابد - ولتاژ خرابی. به این ولتاژ ولتاژ زنر گفته می شود. در این مرحله ، دیود زنر که مستقیماً به منبع تغذیه با خروجی ولتاژ ثابت متصل می شود ، بلافاصله می سوزد. به همین دلیل است که چرا جریان از طریق دیود زنر باید توسط مقاومت محدود شود.

ویژگی های I-V روی تصویر نمایش داده می شود. هر نوع دیود زنر مقدار فعلی را تعریف می کند که در آن ولتاژ زنر مناسب تعیین شده است. (این ولتاژ را می توان با افزایش جریان اندکی تغییر داد). جریان معمولی برای دیودهایی با توان مصرفی حدود 250 تا 500 میلی وات ، 3 تا 10 میلی آمپر است و به مقدار ولتاژ بستگی دارد.

ولتاژ خرابی برای طیف وسیعی از جریانها نسبتاً پایدار است و برای هر دیود معمولی و متفاوت است. مقدار آن می تواند از حدود 2 ولت تا بیش از 100 ولت باشد. دیودهای زنر ، که بیشتر در مدارهای معمول کاربردی استفاده می شوند ، با ولتاژهای کمتر از 50V مشخص شده اند.

مرحله 2: قطعات

لیست قطعات استفاده شده:

• محفظه از OKW ، نوع شل OKW 9408331
• آداپتور Hi-Link AC/DC 220V/12V ، 2 عدد ، eBay
• آداپتور Hi-Link AC/DC 220V/5V ، 2 عدد ، eBay
• آداپتور AC/DC 220V/24V 150mA ، eBay
• آردوینو نانو ، بنگگود
• خازن M1 2 عدد ، M33 1 عدد ، فروشگاه محلی
• دیودها 1N4148 5 عدد ، Banggood
• IC1 ، LM317T ، نسخه ولتاژ بالا ، eBay
• IC2 ، 78L12 ، eBay
• ترانزیستورها 2N222 5 عدد ، Banggood
• رله 351 ، 5V ، 4pcs ، eBay
• رله نی ، 5V ، eBay
• مقاومت 33R ، 470R ، 1k 4pcs ، 4.7k ، 10k ، 15k 2pcs ، فروشگاه محلی
• Trimm3296W 100R ، 200R ، 500R 2 عدد ، eBay
• بلوک ترمینال پیچ ، Banggood
• کانکتور Molex 2 پین ، Banggood
• اتصال دهنده Molex 3pins ، Banggood
• مینی کلید اصلی کوچک ، eBay
• صفحه نمایش LED 0-100V ، 3 خط ، eBay
• ورودی پریز برق ، eBay
• ترمینال بهار صوتی ، eBay
• میکروسوئیچ و دکمه ، Banggood
• LED 3 میلی متر سبز و قرمز ، 2 عدد ، Banggood
• فیوز 0.5A و فیوز دار 5x20mm ، eBay
• سیم برق اصلی برای سازهای کوچک

ابزارها:

• مته قدرت
• آهن لحیم کاری
• سلاح گرم
• تفنگ چسب داغ مذاب
• استریپر و برش سیم
• ست پیچ گوشتی
• ست انبردست
• مولتی متر

لیست مشروح قطعات در اینجا آمده است:

مرحله 3: شرح مدار

توضیحات مدار به نمودار اتصال متصل شده مراجعه کنید:

در سمت چپ ، قسمت فشار قوی وجود دارد. بلوک ترمینال برای اتصال 220V و هر پنج آداپتور AC/DC. آداپتورها ولتاژهای اندازه گیری را در چهار مرحله ارائه می دهند - محدوده: 12V ، 24V ، 36V ، 48V.

ماژول های 5VA و 5VB برای MCU Arduino Nano و Digital Led Voltmeter اختصاص داده شده است. ماژول های 12VA محدوده اول 12 ولت را تامین می کنند و ماژول 12 ولت 12 ولت دیگر را به محدوده دوم 24 ولت اضافه می کند. ماژول بعدی 24 ولت 24 ولت دیگر به مجموع ولتاژ محدوده چهارم 48 ولت اضافه می کند. در داخل آخرین ماژول 24 ولت ، مدار تنظیم کننده 12 ولت وجود دارد که 12 ولت را به عنوان مقدار محدوده سوم تا 36 ولت ارائه می دهد. این راه حل ضروری بود زیرا اندازه برد اجازه نمی دهد شش ماژول روی آن نصب شود.

در قسمت میانی IC1 LM317 قرار دارد. IC1 برای ولتاژ بالاتر (50V) باید در نسخه باشد. به عنوان مدار تنظیم کننده جریان ثابت متصل شده و جریان ثابت را در طیف وسیعی از هر مرحله ولتاژ ارائه می دهد. این جریان در یک محدوده پایدار است ، اما در هر مرحله متفاوت است. مقادیر قابل تنظیم هستند و 20mA (12V) ، 10mA (24V) ، 7mA (36V) ، 5mA (48V) هستند. مقادیر بالا برای دیودهای با قدرت 250mW انتخاب می شوند و برای دیودهای قوی تر به اندازه کافی مناسب هستند.

در دو طرف IC1 رله هایی وجود دارد که گام ولتاژ مناسب را به ورودی آن و مقاومت تریمر مناسب را به خروجی آن وصل کرده است. مقاومت تریمر مقدار فعلی خروجی را مشخص می کند و این جریان از طریق مقاومت R14 به دیود زنر اندازه گیری شده تغذیه می شود. جریان روی این مقاومت توسط آردوینو بررسی می شود. تقسیم کننده ولتاژ R1 ، R2 نمونه کاهش ولتاژ R2 را گرفته و آن را به پین آنالوگ A1 وصل می کند.

GND زمین آنالوگ برای همه آداپتورهای ولتاژ ، آداپتور ولت متر دیجیتال و IC1 مشترک است. مراقب باشید ، زمینه دیگری وجود دارد ، دیجیتالی برای آردوینو و آداپتور آن. زمین دیجیتال برای آردوینو و ورودی آنالوگ آن به عنوان نقطه مرجع اندازه گیری ضروری است.

خروجی های دیجیتال آردوینو رله های کنترل D4 تا D7 را برای هر مرحله ، ولتمتر دیجیتال کنترل D8 و ERROR کنترل D9 را با رنگ قرمز نشان می دهد. اگر در هیچ مرحله ای جریان شناسایی نشده وجود داشته باشد ، خطای ERROR روشن است. در این حالت دیود زنر می تواند با ولتاژ زنر بالاتر از 48V باشد ، یا می تواند معیوب (باز) باشد. در صورت اتصال کوتاه در پایانه های اندازه گیری ، ERROR led فعال نمی شود و ولتاژ تشخیص داده شده بسیار کم و کمتر از 1 ولت است.

پس از اتمام پروژه ، تصمیم گرفتم یک LED دیگر - POWER اضافه کنم ، زیرا اگر ولت متر تاریک (خاموش) باشد ، روشن نیست که آیا خود دستگاه روشن یا خاموش است. Led Power به صورت سری با مقاومت 470 بین نقاط خارج از PCB ، از Start X3-1 تا Zener X2-1 متصل است. مقاومت بر روی برد کوچک با دکمه فشاری نصب شده است.

مرحله 4: ساخت و ساز

به عنوان یک جعبه برای پروژه ، من از محفظه OKW استفاده می کنم ، که در فروشگاه قطعات الکترونیکی قدیمی یافت می شود. این جعبه هنوز در OKW به عنوان محفظه ای از نوع پوسته موجود است. جعبه بسیار مناسب نیست زیرا برای برد بسیار کوچک است ، اما برخی از ارتقاء خود جعبه و PCB اجازه می دهد تا همه قطعات را داخل آن قرار دهید. PCB در حداکثر اندازه برای نسخه رایگان 8x10cm در Eagle طراحی شده است. در اولین لحظه به نظر می رسد که قرار دادن تمام اجزاء در هواپیما غیرممکن است ، اما در نهایت موفق شدم.

ارتقاء جعبه نیاز به حذف برخی از قطعات پلاستیکی داخل و مخفف پیچ دارد. ارتقاء قطعات نیاز به تغییر جعبه پلاستیکی برای ولت متر دیجیتالی و برش گرد در دو گوشه ، نزدیک اتصالات خطا و اصلی دارد. ارتقاء در تصاویر قابل مشاهده است. نکته مهم این است که پنجره ولت متر را تا حد امکان نزدیک به لبه جعبه قرار دهید. دکمه فشار START روی تخته کوچک قرار گرفته و با زاویه فلزی نصب شده است.

پنجره ها و سوراخ های روی جلد برای ولت متر دیجیتال ، دکمه فشاری ، ترمینال فنر ، خطای LED ، LED Power و اتصال USB Arduino Nano ساخته شده است. در قسمت پایینی ، کلید قطع و وصل برق وجود دارد. ولت متر دیجیتال و کلید قدرت در محل با چسب مذاب داغ ثابت می شوند. به همین ترتیب هر دو نشانگر دیود 3 میلی متری LED ثابت می شوند.

دیود اندازه گیری شده معمولاً با اتصال فنر صوتی متصل می شود. من به دنبال اتصال ساده و سریع بودم. به نظر می رسد این راه حل بهترین است.

پس از لحیم کاری تمام اجزای روی برد ، من دو قطعه 220 ولت را در قسمت پایین ، با تفنگ چسب حرارت داغ جدا کرده ام. سیم هایی که از برد به سوئیچ برق و ورودی پریز برق منتقل می شوند ، توسط لوله های کوچک شونده حرارتی جدا می شوند. این کار را با احتیاط انجام دهید ، هیچ سیم و یا مسیر کپی در معرض دید قرار نگیرد. PCB توسط جدا کننده های لاستیکی چسبی در محل ثابت می شود که مانع حرکت عمودی آن می شود.

در صفحه جلویی برچسب روی کاغذ چسب عکس وجود دارد. برچسب در Paint انجام می شود ، که در لوازم جانبی ویندوز 10 استفاده می شود. این ابزار برای ساختن برچسب ابزار مناسب است ، زیرا برچسب را می توان دقیقاً در اندازه واقعی انجام داد.

PCB توسط نرم افزار رایگان Eagle طراحی شده است. تخته در شرکت JLCPCB با قیمت مناسب سفارش داده شد. هیچ دلیلی برای انجام این کار در خانه وجود ندارد. توصیه می کنم تخته را سفارش دهید و به همین دلیل زیپ Gerber ضمیمه شده است. فایل.

مرحله 5: برنامه نویسی و تنظیم

نرم افزار آردوینو - فایل ino ضمیمه شده است. من سعی می کنم تمام قسمتهای اصلی کد را مستند کنم و امیدوارم که بهتر از انگلیسی من قابل درک باشد. آنچه باید از کد توضیح داده شود ، تابع "سرویس" است. این حالت سرویس است و اگر برای اولین بار آن را تغییر دهید می توانید از آن برای تنظیم استفاده کنید.

عملکرد برای خواندن جریان "readCurrent" برای جلوگیری از خواندن تصادفی جریان تصادفی به کد معرفی شد. در این تابع ، خواندن ده بار انجام می شود و حداکثر مقدار از ده مقدار انتخاب می شود. حداکثر مقدار جریان به عنوان نمونه برای ورودی آنالوگ آردوینو در نظر گرفته می شود.

در حالت سرویس ، چهار مقاومت قابل تنظیم R4 را به R7 تنظیم می کنید. هر تریمر مسئول جریان در یک محدوده ولتاژ است. R4 for12V ، R5 برای 24V ، R6 برای 36V و R7 برای 48V. در این حالت ولتاژهای ذکر شده به تدریج در پایانه های خروجی ارائه می شوند و اجازه می دهند مقدار مورد نیاز جریان (20mA ، 10mA ، 7mA ، 5mA) را تنظیم کنند.

برای ورود به حالت سرویس ، فقط بعد از روشن کردن دستگاه در عرض 2 ثانیه ، START را فشار دهید. اولین مرحله (12 ولت) فعال شده و خطای ERROR یک بار چشمک می زند. اکنون زمان تنظیم جریان است. در صورت تنظیم جریان ، مرحله بعدی (24 ولت) را با فشار مجدد START فعال کنید. چراغ ERROR دو بار چشمک می زند. مراحل بعدی را به همین ترتیب و با استفاده از دکمه START تکرار کنید. با استفاده از دکمه START حالت سرویس را ترک کنید. در هر زمان ، بهترین زمان برای فشار دادن START زمان است اگر led ERROR بعد از چند بار چشمک زدن تاریک باشد.

تنظیم فعلی با اتصال هر دیود زنر با ولتاژ در محدوده وسط انجام می شود ، برای محدوده 12 ولت باید 6 تا 7 ولت دیود باشد. این دیود زنر باید به صورت سری با آمپرمتر یا مولتی متر متصل شود. مقدار تنظیم شده جریان نباید دقیق باشد ، منهای 15٪ تا 5٪ خوب است.

مرحله 6: نتیجه گیری

راه حل ارائه شده برای اندازه گیری دیودهای زنر توسط آردوینو کاملاً جدید است. هنوز معایبی وجود دارد ، مانند منبع تغذیه 220 ولت ، ولت متر LED و حداکثر ولتاژ اندازه گیری شده 48 ولت. ابزار می تواند در ضعف های ذکر شده بهبود یابد. من در ابتدا قصد داشتم آن را با باتری تغذیه کنم ، اما تغذیه آردوینو و ولتاژ اندازه گیری نسبتاً زیاد با یک یا چند مبدل افزایش ولتاژ به باتری بزرگ نیاز دارد و اندازه دستگاه بزرگتر است.

تسترهای کامپوننت بسیار خوب در بازار وجود دارد. آنها می توانند انواع ترانزیستورها ، دیودها ، سایر نیمه هادی ها و بسیاری از اجزای غیرفعال را آزمایش کنند ، اما اندازه گیری ولتاژ زنر به دلیل ولتاژ کم باتری مشکل ساز است. امیدوارم از پروژه من لذت ببرید و اوقات خوشی را برای بازی با ساختمان داشته باشید.