Arduino Dual Channel Spänningssensormodul: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Det har varit några år sedan jag skrev en instruerbar, jag tänkte att det är dags att komma tillbaka. Jag har velat bygga en spänningssensor så att jag kan ansluta till min strömförsörjning. Jag har en tvåkanals variabel strömförsörjning, den har ingen display så jag måste använda en voltmeter för att ställa in spänning. Jag är ingen elingenjör eller programmerare, jag gör det här som en hobby. Med detta sagt kommer jag att beskriva vad vi ska bygga här och det kanske inte är den bästa designen eller bästa kodningen, men jag kommer att göra mitt bästa.

Steg 1: Om projektet

Först och främst är detta bara en preliminär design av något mer stabilt och pålitligt, några av komponenterna kommer inte att hamna i den slutliga designen. De flesta komponenterna har valts endast på grund av tillgänglighet (jag hade dem hemma) och inte på grund av deras tillförlitlighet. Denna design är för en 15V strömförsörjning men du kan byta ut några passiva komponenter och kan få det att fungera på alla spänningar eller ström. Strömgivarna finns i 5A, 20A och 30A. Du kan bara välja strömstyrka och ändra koden, samma sak med spänningssensorn kan du ändra värdet på motstånden och koden för att mäta högre spänningar.

Kretskortet har inga inställda värden eftersom du kan byta ut passiva komponenter för att möta behoven hos din strömförsörjning. Det har utformats för att läggas till någon strömförsörjning.

Steg 2: Spänningssensorer

Vi börjar med spänningssensorer och strömsensorer. Jag använder en Arduino Mega för att testa kretsarna och koden, så några av nybörjarna som jag själv kan göra och testa sina egna i farten istället för att behöva bygga hela modulen på ett brödbräda.

Vi kan bara mäta 0-5 volt med Arduinos analoga ingångar. För att vi ska kunna mäta upp till 15 volt behöver vi skapa en spänningsdelare, spänningsdelare är mycket enkla och kan skapas med endast 2 motstånd i det här fallet använder vi en 30k och en 7,5k som skulle ge oss ett förhållande på 5: 1 så att vi kan mäta värden på 0-25 volt.

Reservdelar för spänningssensor

R1, R3 30k motstånd

R2, R4 7,5 000 motstånd

Steg 3: Aktuella sensorer

För de aktuella sensorerna kommer jag att använda ACS712 från Allegro. Nu är det första jag måste nämna att jag vet att dessa sensorer inte är mycket exakta, men det är vad jag hade till hands när jag utformade den här modulen. ACS712 finns endast i ett ytmonterat paket och dess en av de få SMD -komponenter som används i denna modul.

Aktuell sensor delar lista

IC2, IC3 ASC712ELC-05A

C1, C3 1nF kondensator

C2, C4 0.1uF kondensator

Steg 4: Temperatursensor och fläkt

Jag bestämde mig för att lägga till temperaturkontroll till modulen eftersom de flesta strömförsörjningar genererar en bra mängd värme och vi behöver överhettningsskydd. För temperatursensorn använder jag en HDT11 och för fläktstyrningen kommer vi att använda en 2N7000 N-kanal MOSFET för att driva en 5V CPU-fläkt. Kretsen är ganska enkel, vi måste applicera spänning på transistorns avlopp och vi applicerar en positiv spänning på porten, i det här fallet använder vi arduino digitala utgång för att ge den spänningen och transistorn slås på så att fläkten kan vara energisk.

Koden är väldigt enkel, vi tar en temperaturavläsning från DHT11 -sensorn, om temperaturen är högre än vårt inställda värde sätter den utgångsstiften HÖG och fläkten slås på. När temperaturen sjunker under den inställda temperaturen stängs fläkten av. Jag bygger kretsen på min brödbräda för att testa min kod, jag tog några snabba bilder med min cell, inte så bra förlåt, men schemat är lätt att förstå.

Lista över temperatursensorer och fläktar

J2 DHT11 Temp Sensor

R8 10K motstånd

J1 5V FLÄKT

Q1 2N7000 MOSFET

D1 1N4004 Diod

R6 10K motstånd

R7 47K motstånd

Steg 5: Strömkrets

Modulen går på 5V så vi behöver en stabil strömkälla. Jag använder en L7805 spänningsregulator för att ge en konstant 5V -matning, inte mycket att säga om denna krets.

Lista över strömkretsar

1 L7805 spänningsregulator

C8 0,33uF kondensator

C9 0.1uF kondensator

Steg 6: LCD- och serieutgångar

Jag utformar modulen för att användas med en LCD i åtanke, men bestämde mig sedan för att lägga till seriell utmatning för felsökningsändamål. Jag tänker inte gå in på detaljer om hur man ställer in en I2C LCD eftersom jag redan har täckt den i en tidigare instruerbar I2C LCD Det enkla sättet att lägga till lysdioder till Tx & Rx -linjerna för att visa aktivitet. Jag använder en usb till seriell adapter som jag ansluter till modulen, sedan öppnar jag seriemonitorn i Arduino IDE och jag kan se alla värden, se till att allt fungerar som det ska.

Lista över LCD- och serieutgångar

I2C 16x2 I2C LCD (20x4 som tillval)

LED7, LED8 0603 SMD LED

R12, R21 1K R0603 SMD -motstånd

Steg 7: ISP -programmering och ATMega328P

Som jag nämnde i början är den här modulen design som ska byggas för olika konfigurationer, vi måste lägga till ett sätt att programmera ATMega328 och ladda upp våra skisser. Det finns flera sätt att programmera modulen, ett av dem är att använda en Arduino som ISP -programmerare som i en av mina tidigare Instructable Bootloading ATMega med Arduino mega.

Anmärkningar:

- Du behöver inte kondensatorn för att ladda ISP -skissen på Arduino, du behöver den för att bränna startladdaren och för att ladda upp voltage_sensor Sketch.

-I nyare versioner av Arduino IDE måste du ansluta stift 10 till stift 1 ÅTERSTÄLLNING av ATMega328.

ISP & ATMega328P lista över kretsdelar

U1 ATMega328P

XTAL1 16MHz HC-49S Crsytal

C5, C6 22pf kondensatorer

ISP1 6 Pin Header

R5 10K motstånd

Återställ 3x4x2 Tact SMD -omkopplare

Steg 8: Anteckningar och filer

Detta var bara ett sätt för mig att lägga in några idéer i en fungerande enhet, som jag nämner tidigare är bara ett litet tillägg för min Dual Channel -bänkladdning. Jag har inkluderat allt du behöver för att bygga din egen modul, alla Eagle CAD -filer och scheman. Jag har inkluderat Arduino -skissen, är väldigt enkel och jag har försökt göra det enkelt att förstå och modifiera. Om du har några frågor är du välkommen att ställa, jag ska försöka svara på dem. Detta är ett öppet projekt, förslag välkomnas. Jag försöker lägga in så mycket information som möjligt men jag fick veta om Arduino -tävlingen sent och ville skicka in detta. Jag kommer att skriva resten ganska snart Jag har också tagit bort SMD -komponenterna (motstånd och LED) och ersatt dem med TH -komponenter, den enda SMD -komponenten är den aktuella sensorn eftersom den bara finns i ett SOIC -paket, ZIP -filen innehåller filer med TH -komponenterna.