مفتاح التحميل التلقائي (الفراغ) مع ACS712 و Arduino: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

مرحبا جميعا،

يعد تشغيل أداة كهربائية في مكان مغلق أمرًا مزعجًا ، نظرًا لأن كل الغبار المتولد في الهواء والغبار في الهواء ، يعني وجود غبار في رئتيك. يمكن أن يؤدي تشغيل متجرك إلى التخلص من بعض هذه المخاطر ، لكن تشغيله وإيقاف تشغيله في كل مرة تستخدم فيها أداة يعد أمرًا مزعجًا.

للتخفيف من هذا الألم ، قمت ببناء هذا المفتاح التلقائي الذي يضم Arduino مع مستشعر تيار للاستشعار عند تشغيل أداة كهربائية وتشغيل المكنسة الكهربائية تلقائيًا. بعد خمس ثوانٍ من توقف الأداة ، تتوقف المكنسة الكهربائية أيضًا.

اللوازم

لصنع هذا المفتاح ، استخدمت المكونات والمواد التالية:

• اردوينو أونو -
• مستشعر التيار ACS712 -
• Attiny85 -
• مقبس IC -
• ترحيل الحالة الصلبة -
• مرحل ميكانيكي 5 فولت -
• مصدر طاقة HLK-PM01 5 فولت -
• النموذج الأولي ثنائي الفينيل متعدد الكلور -
• الأسلاك -
• كابلات دوبونت -
• حاوية بلاستيكية -
• لحام الحديد -
• اللحيم -
• قصاصات الأسلاك -

الخطوة 1: استشعار التيار مع ACS712

نجم المشروع هو مستشعر التيار ACS712 الذي يعمل على مبدأ تأثير هول. يولد التيار الذي يتدفق عبر الشريحة مجالًا مغناطيسيًا يقوم مستشعر تأثير القاعة بعد ذلك بقراءة وإخراج جهد يتناسب مع التيار الذي يتدفق عبره.

عندما لا يتدفق التيار ، يكون جهد الخرج عند نصف جهد الدخل ولأنه يقيس تيار التيار المتردد وكذلك التيار المستمر عندما يتدفق التيار في اتجاه واحد ، فإن الجهد يرتفع بينما عندما يتغير التيار الاتجاه ، ينخفض الجهد.

إذا قمنا بتوصيل المستشعر بـ Arduino ورسمنا إخراج المستشعر يمكننا اتباع هذا السلوك عند قياس التيار الذي يتدفق عبر المصباح الكهربائي.

إذا ألقينا نظرة فاحصة على القيم المرسومة على الشاشة ، يمكننا أن نلاحظ أن المستشعر حساس حقًا للضوضاء ، لذلك على الرغم من أنه يعطي قراءات جيدة ، لا يمكن استخدامه في المواقف التي تتطلب الدقة.

في حالتنا ، نحتاج فقط إلى معلومات عامة إذا كان هناك تيار كبير يتدفق أم لا حتى لا نتأثر بالضوضاء التي يلتقطها.

الخطوة 2: القياس المناسب لتيار التيار المتردد

سوف يستشعر المفتاح الذي نبنيه أجهزة التيار المتردد ، لذلك نحتاج إلى قياس تيار التيار المتردد. إذا أردنا ببساطة قياس القيمة الحالية للتدفق الحالي ، فيمكننا القياس في أي نقطة زمنية محددة وقد يعطينا ذلك مؤشرًا خاطئًا. على سبيل المثال ، إذا قمنا بالقياس عند ذروة الموجة الجيبية ، فسنقوم بتسجيل تدفق تيار مرتفع ثم نقوم بتشغيل الفراغ. ومع ذلك ، إذا قمنا بالقياس عند نقطة العبور الصفرية ، فلن نسجل أي تيار ونفترض خطأ أن الأداة ليست قيد التشغيل.

للتخفيف من هذه المشكلة ، نحتاج إلى قياس القيم عدة مرات خلال فترة زمنية معينة وتحديد أعلى وأدنى قيم للتيار. يمكننا بعد ذلك حساب الفرق بين الصيغة الموجودة في الصور وبمساعدتها ، وحساب قيمة RMS الحقيقية للتيار.

قيمة RMS الحقيقية هي تيار التيار المستمر المكافئ الذي يجب أن يتدفق في نفس الدائرة لتوفير نفس خرج الطاقة.

الخطوة الثالثة: بناء نموذج أولي للدائرة

لبدء القياس باستخدام المستشعر ، نحتاج إلى كسر أحد الوصلات بالحمل ووضع طرفي مستشعر ACS712 في سلسلة مع الحمل. يتم بعد ذلك تشغيل المستشعر من 5 فولت من Arduino ويتم توصيل دبوس الإخراج الخاص به بإدخال تناظري على Uno.

للتحكم في المتجر ، نحتاج إلى مرحل للتحكم في قابس الإخراج. يمكنك إما استخدام مرحل الحالة الصلبة أو المرحل الميكانيكي كما أستخدمه ، ولكن تأكد من أنه تم تقييمه وفقًا لقوة متجرك. لم يكن لدي تتابع قناة واحدة في الوقت الحالي ، لذا سأستخدم وحدة الترحيل ذات القناتين هذه في الوقت الحالي واستبدلها لاحقًا.

سيتم توصيل قابس الإخراج الخاص بالمتجر عبر المرحل والاتصال المفتوح عادة. بمجرد تشغيل التتابع ، سيتم إغلاق الدائرة وسيتم تشغيل المتجر تلقائيًا.

يتم التحكم في التتابع من خلال دبوس 7 في Arduino في الوقت الحالي ، لذلك عندما نكتشف أن تيارًا ما يتدفق عبر المستشعر ، يمكننا سحب هذا الدبوس منخفضًا وسيؤدي ذلك إلى تشغيل الفراغ.

الخطوة 4: شرح الكود والميزات

ميزة رائعة حقًا أضفتها أيضًا إلى رمز المشروع هي تأخير طفيف للحفاظ على تشغيل الفراغ لمدة 5 ثوانٍ أخرى بعد إيقاف الأداة. سيساعد هذا حقًا في التخلص من أي غبار متبقي يتم إنشاؤه أثناء توقف الأداة تمامًا.

لتحقيق ذلك في الكود ، أستخدم متغيرين حيث أحصل أولاً على وقت المليارات الحالي عند تشغيل المفتاح ، ثم أقوم بتحديث هذه القيمة في كل تكرار للرمز أثناء تشغيل الأداة.

عند إيقاف تشغيل الأداة ، نحصل الآن على قيمة المليارات الحالية مرة أخرى ، ثم نتحقق مما إذا كان الفرق بين هذين الرقمين أكبر من الفاصل الزمني المحدد لدينا. إذا كان هذا صحيحًا ، فسنوقف تشغيل الترحيل ونقوم بتحديث القيمة السابقة بالقيمة الحالية.

تسمى وظيفة القياس الرئيسية في الكود القياس وفيها ، نفترض أولاً القيم الدنيا والقصوى للقمم ولكن من أجل تغييرها بالتأكيد ، نفترض القيم المقلوبة حيث يكون 0 هو الذروة العالية و 1024 هو الذروة المنخفضة.

على مدار الفترة الفاصلة بأكملها التي يحددها متغير التكرارات ، نقرأ قيمة إشارة الإدخال ونقوم بتحديث الحد الأدنى والحد الأقصى للقيم الفعلية للقمم.

في النهاية ، نحسب الفرق ثم يتم استخدام هذه القيمة مع صيغة RMS من قبل. يمكن تبسيط هذه الصيغة بضرب فرق الذروة بـ 0.3536 للحصول على قيمة RMS.

يحتوي كل إصدار من إصدارات المستشعر لشدة التيار المختلفة على حساسية مختلفة ، لذا يجب مضاعفة هذه القيمة مرة أخرى بمعامل يتم حسابه من تصنيف تيار المستشعر.

الكود الكامل متاح على صفحة GitHub الخاصة بي ورابط التنزيل أدناه

الخطوة 5: تصغير الإلكترونيات (اختياري)

في هذه المرحلة ، تم الانتهاء من جزء الإلكترونيات والشفرة من المشروع بشكل أساسي ولكنها ليست عملية للغاية بعد. يعتبر Arduino Uno رائعًا لنماذج أولية مثل هذا ولكنه عمليًا ضخم جدًا لذا سنحتاج إلى حاوية أكبر.

كنت أرغب في تركيب جميع الأجهزة الإلكترونية في هذا التركيب البلاستيكي الذي يحتوي على بعض الأغطية اللطيفة للنهايات ، ولكي أفعل ذلك ، سأحتاج إلى تصغير الإلكترونيات. في النهاية ، اضطررت إلى اللجوء إلى استخدام حاوية أكبر في الوقت الحالي ، ولكن بمجرد حصولي على لوحة الترحيل الأصغر ، سأقوم بتبديلها.

سيتم استبدال Arduino Uno بشريحة Attiny85 التي يمكن برمجتها باستخدام Uno. العملية بسيطة وسأحاول تقديم برنامج تعليمي منفصل لها.

لإزالة الحاجة إلى الطاقة الخارجية ، سأستخدم وحدة HLK-PM01 هذه التي تحول التيار المتردد إلى 5 فولت ولها بصمة صغيرة حقًا. سيتم وضع جميع الأجهزة الإلكترونية على نموذج أولي ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الوجهين وتوصيله بالأسلاك.

يتوفر المخطط النهائي على EasyEDA ويمكن العثور على الرابط أدناه.

الخطوة 6: قم بتعبئة الإلكترونيات في علبة

اللوحة النهائية بالتأكيد ليست أفضل عمل لي حتى الآن حيث اتضح أنها فوضوية قليلاً مما أردت. أنا متأكد من أنني إذا أمضيت المزيد من الوقت في ذلك ، فسيكون ذلك أجمل ولكن الشيء الرئيسي هو أنه نجح وهو أصغر بكثير مما كان عليه مع Uno.

لتعبئة كل شيء ، قمت أولاً بتثبيت بعض الكابلات في مقابس الإدخال والإخراج التي يبلغ طولها حوالي 20 سم. كعلبة ، تخليت عن التركيب لأنه كان صغيرًا جدًا في النهاية لكنني تمكنت من وضع كل شيء داخل صندوق التوصيل.

يتم بعد ذلك تغذية كبل الإدخال من خلال الفتحة وتوصيله بطرف الإدخال على اللوحة ويتم نفس الشيء على الجانب الآخر حيث يتم توصيل الكبلين الآن. الناتج الأول خاص بالمتجر والآخر للأداة.

مع توصيل كل شيء ، تأكدت من اختبار المفتاح قبل وضع كل شيء في العلبة وإغلاقه بالكامل بالغطاء. كان من الممكن أن يكون التركيب عبارة عن غلاف أجمل لأنه سيحمي الأجهزة الإلكترونية من أي سوائل أو غبار قد ينتهي بها الأمر في ورشتي ، لذا بمجرد أن أحصل على لوحة الترحيل الجديدة ، سأقوم بنقل كل شيء هناك.

الخطوة 7: استمتع باستخدامه

لاستخدام هذا المحول الآلي ، تحتاج أولاً إلى توصيل قابس الإدخال بمأخذ الحائط أو كابل التمديد كما في حالتي ثم يتم توصيل الأداة والمحل في المقابس المناسبة.

عند بدء تشغيل الأداة ، يتم تشغيل المكنسة الكهربائية تلقائيًا وستستمر بعد ذلك في العمل لمدة 5 ثوانٍ أخرى قبل إيقاف تشغيلها تلقائيًا.

آمل أن تكون قد تمكنت من تعلم شيء من هذا Instructable ، لذا يرجى الضغط على الزر المفضل إذا كنت ترغب في ذلك. لدي العديد من المشاريع الأخرى التي يمكنك التحقق منها ولا تنس الاشتراك في قناتي على YouTube حتى لا تفوتك مقاطع الفيديو التالية.

هتاف وشكرا للقراءة!