DIY strömgivare för Arduino: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Hej där, hoppas att du gör det bra och i den här handledningen kommer jag att visa dig hur jag gjorde en strömgivare för Arduino med några mycket grundläggande elektroniska komponenter och en hemgjord shunt. Denna shunt kan enkelt hantera stor strömstyrka, cirka 10-15 ampere. Noggrannheten är också ganska bra och jag kunde få mycket anständiga resultat när jag mätte låga strömmar runt 100mA.

Tillbehör

1. Arduino Uno eller motsvarande och programmeringstråd
2. OP- Förstärkare LM358
3. Bygelkablar
4. 100 KOhm motstånd
5. 220 KOhm motstånd
6. 10 kohm motstånd
7. Veroboard eller Zero PCB -kort
8. Shunt (8 till 10 milliohms)

Steg 1: Samla de nödvändiga delarna

De viktigaste delarna du skulle behöva för detta bygge är en Shunt tillsammans med operationsförstärkaren IC. För min applikation använder jag IC LM358 som är en dubbel OP-AMP 8-stifts DIP IC som jag bara använder en av operationsförstärkaren. Du kommer också att behöva motstånd för den icke-inverterande förstärkarkretsen. Jag har valt 320K och 10K som mina motstånd. Valet av ditt motstånd beror helt på hur mycket förstärkning du vill ha. Nu drivs OP-AMP med Arduino 5 volt. Så vi måste se till att utspänningen från OP-AMP när hela strömmen passerar genom shunten ska vara mindre än 5 volt, helst 4 volt för att behålla någon felmarginal. Om vi väljer en förstärkning som är mycket hög nog för ett lägre strömvärde, kommer OP-AMP att gå in i mättnadsregionen och bara ge 5 volt utöver något strömvärde. Så se till att välja värdet på förstärkarförstärkningen på lämpligt sätt. Du skulle också behöva en prototypande PCB eller brödbräda för att prova den här kretsen. För mikrokontrollen använder jag Arduino UNO för att hämta ingången från förstärkarutgången. Du kan välja vilken motsvarande Arduino -skiva du vill.

Steg 2: Gör ditt eget shuntmotstånd

Huvudhjärtat i projektet är shuntmotståndet som används för att ge det lilla spänningsfallet. Du kan enkelt göra denna shunt utan mycket krångel. Om du har en tjock solid ståltråd kan du klippa en rimlig längd av den tråden och kan användas som en shunt. Ett annat alternativ till detta är att rädda shuntmotstånd från gamla eller skadade multimätare precis som visas här. Det aktuella intervallet du vill mäta beror till stor del på shuntmotståndets värde. Normalt kan du använda shuntar i storleksordningen 8 till 10 milliohms.

Steg 3: Kretsschema för projektet

Här är hela teorin som en sommar och även kretsschemat för den aktuella sensormodulen som visar implementeringen av den icke inverterande konfigurationen av OP-AMP som ger den nödvändiga förstärkningen. Jag har också anslutit en 0.1uF kondensator vid utgången från OP-AMP för att jämna ut utspänningen och minska eventuellt högfrekvent brus om det kan uppstå.

Steg 4: Samla allt …

Nu är det äntligen dags att göra den aktuella sensormodulen ur dessa komponenter. För detta klippte jag ut en liten bit av veroboard och ordnade mina komponenter på ett sådant sätt att jag kunde undvika att använda ledningar eller kontakter och hela kretsen kunde anslutas med direkta lödfogar. För anslutning av lasten genom shunten använde jag skruvplintar, vilket gör anslutningarna mycket snyggare och samtidigt gör det mycket lättare att byta/byta ut olika laster som jag vill mäta ström för. Se till att du väljer skruvplintar av god kvalitet som kan hantera stora strömmar. Jag har bifogat några bilder på lödningsprocessen och som du kan se lödspåren kom ut ganska bra utan att använda någon bygel eller kabelanslutning. Detta gjorde min modul ännu mer hållbar. För att ge dig ett perspektiv på hur liten den här modulen är behöll jag den tillsammans med ett indiskt 2 rupiemynt och storleken är nästan jämförbar. Denna lilla storlek gör att du enkelt kan passa denna modul i dina projekt. Om du kan använda SMD -komponenter kan storleken till och med minskas.

Steg 5: Kalibrera sensorn för att ge korrekta avläsningar

Efter konstruktionen av hela modulen kommer här en liten knepig del, som kalibrerar eller snarare kommer med den nödvändiga koden för att mäta det korrekta värdet av strömmen. Nu multiplicerar vi i huvudsak shuntens spänningsfall för att ge oss en förstärkt spänning, tillräckligt hög för att Arduino analogRead () -funktionen ska registreras. När motståndet är konstant är utspänningen linjär med avseende på storleken på strömmen som passerar genom shunten. Det enkla sättet att kalibrera denna modul är att använda en faktisk multimeter för att beräkna värdet av strömmen som går genom en given krets. från 0 till 1023. Använd variabeln som float -datatyp för att få bättre värden). Nu kan vi multiplicera detta analoga värde med en konstant för att få vårt önskade strömvärde och eftersom förhållandet mellan spänningen och strömmen är linjärt kommer denna konstant att vara nästan densamma för hela strömområdet, även om du kanske måste göra några mindre justeringar senare. Du kan försöka med 4-5 kända strömvärden för att få ditt konstanta värde. Jag kommer att nämna koden jag använde för denna demonstration.

Steg 6: Slutsatser

Denna strömgivare fungerar ganska bra i de flesta likströmssugna applikationer och har ett fel på mindre än 70 mA om den är kalibrerad korrekt. Hur som helst det finns vissa begränsningar för denna design, vid mycket låga eller mycket höga strömmar, blir avvikelsen från det verkliga värdet signifikant. Så någon ändring av koden är nödvändig för gränsfall. Ett alternativ är att använda en instrumentationsförstärkare, som har exakta kretsar för att förstärka mycket små spänningar och kan också användas i kretsens högsida. Kretsen kan också förbättras genom att använda en bättre, lågbrusig OP-AMP. För min tillämpning fungerar det bra och ger repeterbar utdata. Jag planerar att göra en wattmätare, där jag skulle använda detta shuntströmmätningssystem. Hoppas ni gillade detta bygge.