وحدة استشعار جهد القناة المزدوجة من Arduino: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

لقد مرت بضع سنوات منذ أن كتبت تعليميًا ، كنت أفكر في أن الوقت قد حان للعودة. كنت أرغب في بناء مستشعر جهد حتى أتمكن من الاتصال بمصدر طاقة المنضدة. لدي مصدر طاقة متغير بقناتين ، ولا يوجد به شاشة عرض ، لذا يتعين علي استخدام مقياس الفولتميتر لضبط الجهد. أنا لست مهندسًا كهربائيًا أو مبرمجًا ، فأنا أفعل ذلك كهواية. بعد أن قلت إنني سأصف ما سنبنيه هنا وقد لا يكون أفضل تصميم أو أفضل ترميز ، لكنني سأبذل قصارى جهدي.

الخطوة 1: حول المشروع

بادئ ذي بدء ، هذا مجرد تصميم أولي لشيء أكثر استقرارًا وموثوقية ، فلن ينتهي الأمر ببعض المكونات في التصميم النهائي. تم اختيار معظم المكونات فقط بسبب توفرها (كنت أمتلكها في منزلي) وليس بسبب موثوقيتها. هذا التصميم مخصص لمصدر طاقة بجهد 15 فولت ولكن يمكنك استبدال بعض المكونات السلبية ويمكن أن تجعله يعمل على أي جهد أو تيار. تتوفر المستشعرات الحالية في 5A و 20 A و 30 A ، يمكنك فقط اختيار التيار وتعديل الكود ، ونفس الشيء مع مستشعر الجهد يمكنك تغيير قيمة المقاومات والرمز لقياس الفولتية الأعلى.

لا يحتوي PCB على قيم محددة لأنه يمكنك استبدال المكونات السلبية لتلبية احتياجات مصدر الطاقة الخاص بك. لقد تم تصميم لإضافته إلى أي مصدر طاقة.

الخطوة الثانية: مجسات الجهد

سنبدأ بأجهزة استشعار الجهد وأجهزة الاستشعار الحالية. أنا أستخدم Arduino Mega لاختبار الدوائر والكود ، لذلك يمكن لبعض المبتدئين مثلي صنع واختبارها على الفور بدلاً من الاضطرار إلى بناء الوحدة بأكملها على لوح التجارب.

يمكننا فقط قياس 0-5 فولت باستخدام مدخلات Arduino التناظرية. لكي نتمكن من قياس ما يصل إلى 15 فولت ، نحتاج إلى إنشاء مقسم جهد ، فواصل الجهد بسيطة للغاية ويمكن إنشاؤها باستخدام مقاومين فقط في هذه الحالة ، نستخدم 30 كيلو و 7.5 كيلو التي من شأنها أن تعطينا نسبة 5: 1 حتى نتمكن من قياس قيم 0-25 فولت.

قائمة أجزاء لجهاز استشعار الجهد

R1 ، R3 30 كيلو مقاومات

R2 ، R4 7.5 كيلو مقاومات

الخطوة 3: أجهزة الاستشعار الحالية

بالنسبة لأجهزة الاستشعار الحالية ، سأستخدم ACS712 من صنع Allegro. الآن أول شيء يجب أن أذكره هو أنني أعلم أن هذه المستشعرات ليست دقيقة للغاية ولكن هذا ما كان في متناول يدي عند تصميم هذه الوحدة. يتوفر ACS712 فقط في عبوة مثبتة على السطح وأحد مكونات SMD القليلة جدًا المستخدمة في هذه الوحدة.

قائمة أجزاء أجهزة الاستشعار الحالية

IC2 ، IC3 ASC712ELC-05A

C1 ، C3 1nF مكثف

C2 ، C4 0.1 فائق التوهج مكثف

الخطوة 4: مستشعر درجة الحرارة والمروحة

قررت إضافة التحكم في درجة الحرارة إلى الوحدة لأن معظم مصادر الطاقة تولد كمية جيدة من الحرارة ونحتاج إلى حماية من الحرارة الزائدة. بالنسبة لمستشعر درجة الحرارة ، أستخدم HDT11 وللتحكم في المروحة ، سنستخدم 2N7000 N-Channel MOSFET لتشغيل مروحة وحدة المعالجة المركزية بجهد 5 فولت. الدائرة بسيطة للغاية ، نحتاج إلى تطبيق الجهد على استنزاف الترانزستور ونقوم بتطبيق جهد موجب على البوابة ، وفي هذه الحالة نستخدم الإخراج الرقمي لاردوينو لتوفير هذا الجهد ويتم تشغيل الترانزستور للسماح للمروحة بأن تكون تنشيط.

الكود بسيط للغاية ، فنحن نأخذ قراءة درجة الحرارة من مستشعر DHT11 إذا كانت درجة الحرارة أكبر من القيمة المحددة لدينا ، فإنه يضبط دبوس الإخراج عاليًا ويتم تشغيل المروحة. بمجرد أن تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون درجة الحرارة المحددة ، تنطفئ المروحة. أقوم ببناء الدائرة على لوح التجارب الخاص بي لاختبار الكود الخاص بي ، وقد التقطت بعض الصور السريعة مع خليتي ، وهذا ليس جيدًا ، آسف ، لكن التخطيطي سهل الفهم.

قائمة أجزاء المروحة ومستشعر درجة الحرارة

مستشعر درجة الحرارة J2 DHT11

R8 10K المقاوم

J1 5V مروحة

Q1 2N7000 موسفت

D1 1N4004 ديود

R6 10K المقاوم

R7 47K المقاوم

الخطوة 5: دائرة الطاقة

تعمل الوحدة بجهد 5 فولت لذلك نحتاج إلى مصدر طاقة ثابت. أنا أستخدم منظم الجهد L7805 لتوفير إمداد ثابت بجهد 5 فولت ، وليس الكثير لأقوله عن هذه الدائرة.

قائمة أجزاء دائرة الطاقة

1 L7805 منظم جهد

C8 0.33 فائق التوهج مكثف

C9 0.1 فائق التوهج مكثف

الخطوة 6: شاشات الكريستال السائل والمخرجات التسلسلية

أقوم بتصميم الوحدة ليتم استخدامها مع وضع شاشة LCD في الاعتبار ، ولكن بعد ذلك قررت إضافة إخراج تسلسلي لأغراض التصحيح. لن أخوض في التفاصيل حول كيفية إعداد شاشة I2C LCD لأنني قمت بالفعل بتغطيتها في شاشة I2C LCD سابقة التوجيه. الطريقة السهلة التي أضفت بها مصابيح LED إلى خطوط Tx & Rx لإظهار النشاط. أستخدم محول USB إلى محول تسلسلي أقوم بتوصيله بالوحدة النمطية ، ثم أفتح الشاشة التسلسلية في Arduino IDE ويمكنني رؤية جميع القيم ، وتأكد من أن كل شيء يعمل بالطريقة التي ينبغي أن يعمل بها.

قائمة أجزاء LCD و Serial Out

I2C 16x2 I2C LCD (20x4 اختياري)

LED7 ، LED8 0603 SMD LED

R12 ، R21 1K R0603 SMD المقاوم

الخطوة 7: برمجة ISP و ATMega328P

كما ذكرت في البداية ، فإن هذه الوحدة عبارة عن تصميم يتم بناؤه لتكوينات مختلفة ، نحتاج إلى إضافة طريقة لبرمجة ATMega328 وتحميل الرسومات الخاصة بنا. هناك عدة طرق لبدء برمجة الوحدة ، أحدها هو استخدام Arduino كمبرمج ISP كما هو الحال في أحد برامجي السابقة Instructable Bootloading ATMega مع Arduino mega.

ملحوظات:

- لا تحتاج إلى Capacitor لتحميل مخطط ISP على Arduino ، فأنت بحاجة إليه لنسخ أداة تحميل التشغيل وتحميل رسم تخطيطي للجهد.

- في الإصدارات الأحدث من Arduino IDE ، تحتاج إلى توصيل دبوس 10 بالدبوس 1 إعادة تعيين ATMega328.

قائمة أجزاء الدائرة ISP و ATMega328P

U1 ATMega328P

XTAL1 16 ميجا هرتز HC-49S Crsytal

المكثفات C5 ، C6 22pf

ISP1 6 رأس دبوس

R5 10K المقاوم

إعادة تعيين 3x4x2 براعة SMD التبديل

الخطوة 8: الملاحظات والملفات

كانت هذه مجرد طريقة بالنسبة لي لوضع بعض الأفكار في جهاز العمل ، كما ذكرت من قبل هو مجرد إضافة صغيرة لمصدر الطاقة ثنائي القناة الخاص بي. لقد قمت بتضمين كل ما تحتاجه لبناء الوحدة الخاصة بك ، وجميع ملفات ومخططات Eagle CAD. لقد قمت بتضمين رسم Arduino ، وهو بسيط للغاية وقد حاولت تسهيل فهمه وتعديله. إذا كان لديك أي أسئلة لا تتردد في طرحها ، سأحاول الإجابة عليها. هذا مشروع مفتوح ، الاقتراحات مرحب بها. أحاول تقديم أكبر قدر ممكن من المعلومات ولكنني اكتشفت عن مسابقة Arduino في وقت متأخر وأردت إرسال هذا. سأقوم بكتابة الباقي قريبًا ، لقد قمت أيضًا بإزالة مكونات SMD (المقاومات ، و LED) واستبدلتهم بمكونات TH ، مكون SMD الوحيد هو المستشعر الحالي لأنه متوفر فقط في حزمة SOIC ، يحتوي ملف ZIP على الملفات التي تحتوي على مكونات TH.