جهاز اختبار اردوينو زينر دايود: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

يتم التحكم في Zener Diode Tester بواسطة Arduino Nano. يقيس اختبار انهيار جهد زينر للديود من 1.8 فولت إلى 48 فولت. يمكن أن تتراوح قوة تبديد الثنائيات المقاسة من 250 ميغاواط إلى بضع واط. القياس بسيط ، فقط قم بتوصيل الصمام الثنائي واضغط على الزر START.

يقوم Arduino Nano بتوصيل نطاق الفولتية تدريجياً من الأدنى إلى الأعلى ، في أربع خطوات. لكل خطوة ، يتم فحص التيار من خلال قياس الصمام الثنائي زينر. إذا كان التيار أعلى من الصفر (وليس الصفر) ، فهذا يعني: تم اكتشاف Zener Voltage. في هذه الحالة ، يتم عرض الجهد لوقت معين (يتم ضبطه بواسطة البرنامج لمدة 10 ثوانٍ) ويتم إيقاف القياس. يكون التيار في كل خطوة ثابتًا خلال جميع الفولتية في هذا النطاق ويتناقص بزيادة رقم الخطوة - نطاق الجهد.

للحفاظ على تبديد الطاقة للجهد العالي ، يجب تقليل التيار في هذا النطاق. تم تصميم Tester لقياس الثنائيات من 250mW و 500mW. يمكن قياس ثنائيات زينر ذات الطاقة العالية بنفس الطريقة ، ولكن قيمة الجهد المقاس تكون أقل لحوالي 5٪.

تحذير: يرجى توخي الحذر الشديد. في هذا المشروع يستخدم الجهد العالي 110/220 فولت. إذا لم تكن على دراية بخطر لمس الجهد الرئيسي ، فلا تحاول هذا Instructable!

الخطوة 1: زينر ديود

الصمام الثنائي Zener هو نوع خاص من الصمام الثنائي يستخدم بشكل أساسي في الدوائر مثل مكون الجهد المرجعي أو منظم الجهد. في اتجاه الجهد الأمامي ، تكون خصائص I-V هي نفسها مثل الصمام الثنائي للأغراض العامة. انخفاض الجهد حوالي 0.6 فولت. منحازة في الاتجاه العكسي ، هناك نقطة ، حيث يزداد التيار بشكل حاد للغاية - جهد الانهيار. يشار إلى هذا الجهد باسم جهد زينر. في هذه المرحلة ، سيحترق الصمام الثنائي Zener المتصل مباشرة بمصدر الطاقة مع خرج جهد ثابت على الفور. هذا هو السبب ، لماذا يجب أن يكون التيار من خلال الصمام الثنائي Zener محدودًا بالمقاوم.

يتم عرض خصائص I-V على الصورة. يحدد كل نوع من أنواع الصمام الثنائي Zener القيمة الحالية التي يتم تحديد جهد Zener المناسب عندها. (يمكن تغيير هذا الجهد بشكل طفيف عن طريق زيادة التيار). التيار النموذجي للديودات التي تشتت فيها الطاقة حوالي 250 إلى 500 ميغاواط ، يتراوح من 3 إلى 10 مللي أمبير ويعتمد على قيمة الجهد.

جهد الانهيار مستقر نسبيًا لمجموعة واسعة من التيارات وهو نموذجي ومختلف لكل صمام ثنائي. يمكن أن تتراوح قيمته من حوالي 2 فولت إلى أكثر من 100 فولت. الثنائيات زينر ، التي تستخدم في الغالب في الدوائر العملية المعتادة ، يتم تحديدها بجهد أقل من 50 فولت.

الخطوة 2: الأجزاء

قائمة الأجزاء المستعملة:

• الضميمة من OKW ، نوع شل OKW 9408331
• Hi-Link محول تيار متردد / تيار مستمر 220 فولت / 12 فولت ، قطعتين ، eBay
• محول تيار متردد / تيار مستمر Hi-Link 220 فولت / 5 فولت ، قطعتان ، eBay
• محول تيار متردد / تيار مستمر 220 فولت / 24 فولت 150 مللي أمبير ، eBay
• اردوينو نانو ، بانجود
• مكثفات M1 2 قطعة ، M33 1 قطعة ، متجر محلي
• الثنائيات 1N4148 5pcs ، Banggood
• IC1 ، LM317T ، إصدار الجهد العالي ، eBay
• IC2، 78L12، eBay
• الترانزستورات 2N222 محفظة 5pcs ، Banggood
• مرحل 351 ، 5 فولت ، 4 قطع ، eBay
• تتابع ريد ، 5 فولت ، إيباي
• المقاومات 33R، 470R، 1k 4pcs، 4.7k، 10k، 15k 2pcs، local store
• Trimm3296W 100R ، 200R ، 500R قطعتان ، eBay
• كتلة محطة المسمار ، Banggood
• موصل Molex 2pins ، Banggood
• موصل Molex 3pins ، Banggood
• مفتاح رئيسي صغير صغير ، eBay
• شاشة LED 0-100 فولت ، 3 خطوط ، موقع ئي باي
• مدخل قابس الطاقة ، eBay
• محطة صوت الربيع ، موقع ئي باي
• Microswitch والزر ، Banggood
• LED 3 مم أخضر وأحمر ، 2 قطعة ، Banggood
• مصهر 0.5 أمبير وحامل مصهر 5 × 20 مم ، eBay
• سلك الطاقة الرئيسي للأدوات الصغيرة

أدوات:

• حافر كهربائي
• لحام حديد
• مسدس حرارة
• مسدس الغراء الساخن
• قشارة وقطاعة اسلاك
• مجموعة مفك البراغي
• مجموعة كماشة
• المقياس المتعدد

قائمة الأجزاء التفصيلية هنا:

الخطوة 3: وصف الدائرة

يشير وصف الدائرة إلى مخطط التوصيل المرفق:

على الجانب الأيسر يوجد جزء عالي الجهد. كتلة طرفية لاتصال 220 فولت وجميع محولات التيار المتردد / التيار المستمر الخمسة. توفر المحولات جهدًا للقياس في أربع خطوات - نطاقات: 12 فولت ، 24 فولت ، 36 فولت ، 48 فولت.

الوحدات 5VA و 5VB مخصصة لـ MCU Arduino Nano و Digital Led Voltmeter. توفر الوحدات 12VA النطاق الأول 12V والوحدة 12VB تضيف 12V آخر إلى قيمة النطاق الثاني 24V. تضيف الوحدة التالية 24 فولت 24 فولت أخرى لإجمالي جهد النطاق الرابع 48 فولت. داخل آخر وحدة 24 فولت توجد دائرة منظم 12 فولت ، مما يوفر 12 فولت كقيمة المدى الثالث إلى 36 فولت. كان هذا الحل ضروريًا لأن حجم اللوحة لا يسمح بتركيب ست وحدات عليها.

في الجزء الأوسط يقع IC1 LM317. يجب أن يكون IC1 في إصدار للجهد العالي (50 فولت). وهي متصلة كدائرة منظم تيار مستمر وتوفر تيارًا ثابتًا من خلال النطاق الكامل لكل خطوة جهد. هذا التيار مستقر في نطاق واحد ، لكنه يختلف في كل خطوة. القيم قابلة للتعديل وهي 20 مللي أمبير (12 فولت) ، 10 مللي أمبير (24 فولت) ، 7 مللي أمبير (36 فولت) ، 5 مللي أمبير (48 فولت). يتم اختيار القيم كحد أقصى للديود بقدرة 250 ميغاواط وهي جيدة بما يكفي للديودات الأكثر قوة.

يوجد على جانبي IC1 مرحلات ، متصلة بخطوة الجهد الصحيح بإدخالها ومقاوم الانتهازي الأيمن بإخراجها. يحدد المقاوم Trimmer القيمة الحالية عند الإخراج ويتم تغذية هذا التيار إلى الصمام الثنائي Zener المقاس عبر المقاوم R14. يتم فحص التيار على هذا المقاوم بواسطة Arduino. يقوم مقسم الجهد R1 ، R2 بأخذ عينة مخفضة من الجهد على R2 وتوصيله بالدبوس التمثيلي A1.

GND الأرضي التناظري شائع لجميع محولات الجهد ومحول الفولتميتر الرقمي و IC1. كن حذرًا ، هناك أرضية أخرى رقمية لاردوينو ومحولها. الأرضية الرقمية ضرورية لـ Arduino ومدخلاتها التناظرية كنقطة مرجعية للقياس.

مخرجات Arduino الرقمية من D4 إلى D7 مرحلات تحكم لكل خطوة ، D8 تحكم رقمي في الفولتميتر و D9 control ERROR باللون الأحمر. يضيء مؤشر الخطأ ERROR إذا لم يتم اكتشاف تيار في أي خطوة. في هذه الحالة ، يمكن أن يكون الصمام الثنائي Zener بجهد أعلى من Zener يصل إلى 48 فولت ، أو قد يكون معيبًا (مفتوحًا). في حالة وجود دائرة قصر في أطراف القياس ، لا يتم تنشيط مؤشر الخطأ ERROR ويكون الجهد المكتشف صغيرًا جدًا ، أقل من 1 فولت.

بعد الانتهاء من المشروع ، قررت إضافة مصباح آخر - POWER ، لأنه إذا كان الفولتميتر مظلمًا (مطفأ) ، فليس من الواضح ما إذا كان الجهاز نفسه قيد التشغيل أم لا. يتم توصيل LED Power في سلسلة مع المقاوم 470 بين النقاط خارج PCB ، من Start X3-1 إلى Zener X2-1. يتم تركيب المقاوم على لوحة صغيرة مع زر ضغط.

الخطوة 4: البناء

كصندوق للمشروع ، استخدمت العلبة OKW ، الموجودة في متجر الأجزاء الإلكترونية القديم. لا يزال هذا الصندوق متاحًا في OKW كحاوية من نوع shell. الصندوق ليس مناسبًا جدًا لأنه صغير جدًا بالنسبة للوحة ، ولكن بعض التحديثات للصندوق نفسه و PCB تسمح بوضع جميع الأجزاء بالداخل. تم تصميم PCB في Eagle بأقصى حجم للإصدار المجاني 8x10 سم. في اللحظة الأولى ، يبدو أنه من المستحيل وضع جميع المكونات على متن الطائرة ، لكنني نجحت أخيرًا.

تتطلب ترقية الصندوق إزالة بعض الأجزاء البلاستيكية من الداخل وتقف على البراغي. تتطلب ترقية الأجزاء تعديل الصندوق البلاستيكي لمقياس الفولتميتر الرقمي ، وعمل انقطاع دائري على زاويتين ، بالقرب من موصلات الطاقة الرئيسية والخطأ. ترقيات مرئية على الصور. الشيء المهم هو جعل نافذة الفولتميتر قريبة قدر الإمكان من حافة الصندوق. يقع زر الضغط START على لوحة صغيرة ومثبت بزاوية معدنية.

تم صنع النوافذ والثقوب الموجودة على الغطاء العلوي لمقياس الفولتميتر الرقمي وزر الضغط ومحطة الزنبرك وخطأ LED وطاقة LED وموصل USB Arduino Nano. في الجزء السفلي يوجد انقطاع لمفتاح الطاقة ومدخل قابس الطاقة. يتم تثبيت الفولتميتر الرقمي ومفتاح الطاقة في مكانهما بواسطة الغراء الذائب الساخن. يتم إصلاح نفس الطريقة على حد سواء مؤشرات الصمام الثنائي 3 مم.

يتم توصيل الصمام الثنائي المقاس ، ليس في العادة ، بواسطة موصل زنبركي صوتي. كنت أبحث عن اتصال بسيط وسريع. يبدو أن هذا الحل هو الأفضل.

بعد لحام جميع المكونات الموجودة على السبورة ، قمت بعزل مسارين 220 فولت في الجزء السفلي ، بواسطة مسدس الغراء المصهور على الساخن. يتم عزل الأسلاك المؤدية من اللوحة إلى مفتاح الطاقة ومدخل قابس الطاقة بواسطة أنابيب قابلة للتقلص بالحرارة. افعل ذلك بعناية ، فلا ينبغي أن يكون هناك أي سلك مكشوف أو مسار كوبر 220 فولت. يتم تثبيت PCB في مكانه بواسطة فواصل مطاطية لاصقة ، مما يمنعه من الحركة الرأسية.

يوجد على اللوحة الأمامية طباعة ملصق على ورق الصور اللاصق. يتم عمل الملصق في برنامج الرسام ، وهو أداة في ملحقات Windows 10. هذه الأداة مناسبة لعمل ملصقات للأجهزة ، لأنه يمكن عمل الملصق بالحجم الحقيقي تمامًا.

تم تصميم PCB بواسطة برنامج Eagle free. تم طلب اللوح في شركة JLCPCB بسعر جيد. ليس هناك أي سبب للقيام بذلك في المنزل. أوصي بطلب اللوحة ولهذا السبب تم إرفاق Gerber zip. ملف.

الخطوة 5: البرمجة والإعداد

برنامج Arduino - ملف ino مرفق. أحاول توثيق جميع الأجزاء الرئيسية للشفرة وآمل أن تكون مفهومة بشكل أفضل من لغتي الإنجليزية. ما يجب شرحه من الكود هو وظيفة "الخدمة". إنه وضع الخدمة ويمكن استخدامه لإعداد الأداة إذا قمت بتبديله لأول مرة.

تم تقديم وظيفة لقراءة "readCurrent" الحالية إلى الكود لمنع قراءة التيار العشوائية العرضية. في هذه الوظيفة ، تتم القراءة عشر مرات ويتم اختيار القيمة القصوى من عشر قيم. يتم أخذ القيمة القصوى للتيار كعينة لمدخلات Arduino التناظرية.

في وضع الخدمة ، تقوم بضبط أربعة مقاومات قابلة للتعديل من R4 إلى R7. كل ماكينة حلاقة مسؤولة عن التيار في نطاق جهد واحد. R4 لـ 12 فولت ، R5 لـ 24 فولت ، R6 لـ 36 فولت و R7 لـ 48 فولت. في هذا الوضع ، يتم تقديم الفولتية المذكورة تدريجياً في أطراف الخرج وتسمح بضبط القيمة المطلوبة للتيار (20 مللي أمبير ، 10 مللي أمبير ، 7 مللي أمبير ، 5 مللي أمبير).

للدخول إلى وضع الخدمة ، اضغط على START بعد تشغيل الجهاز في غضون ثانيتين. يتم تنشيط الخطوة الأولى (بجهد 12 فولت) ويومض مؤشر الخطأ ERROR مرة واحدة. حان الوقت الآن لضبط التيار. إذا تم ضبط التيار ، فقم بتنشيط الخطوة التالية (24 فولت) بالضغط على START مرة أخرى. يومض مؤشر الخطأ ERROR مرتين. كرر الخطوات التالية بنفس الطريقة ، باستخدام زر START. ترك وضع الخدمة عن طريق زر START. في كل مرة ، تكون أفضل لحظة للضغط على START هي الوقت إذا كان مؤشر LED ERROR مظلماً بعد سلسلة من الومضات.

يتم إجراء الضبط الحالي عن طريق توصيل أي صمام ثنائي Zener بجهد حول منتصف النطاق ، بالنسبة لنطاق 12 فولت ، يجب أن يكون الصمام الثنائي 6 إلى 7 فولت. يجب توصيل الصمام الثنائي Zener في سلسلة مع مقياس التيار الكهربائي أو المتعدد. يجب ألا تكون القيمة المعدلة للتيار دقيقة ، فلا بأس من طرح 15٪ إلى زائد 5٪.

الخطوة السادسة: الخاتمة

الحل المقدم لقياس ثنائيات Zener من Arduino جديد تمامًا. لا تزال هناك بعض العيوب ، مثل مصدر الطاقة 220 فولت ، الفولتميتر LED والجهد الأقصى المقاس 48 فولت. يمكن تحسين الأداة في نقاط الضعف المذكورة. أخطط في الأصل لتشغيله بالبطارية ، لكن تشغيل Arduino والجهد العالي نسبيًا باستخدام محول جهد متصاعد واحد أو أكثر يتطلب بطارية كبيرة وستكون الأداة أكبر في الحجم.

هناك العديد من أدوات اختبار المكونات الجيدة جدًا في السوق. يمكنهم اختبار جميع أنواع الترانزستورات والثنائيات وأشباه الموصلات الأخرى والعديد من المكونات العابرة ، لكن قياس جهد زينر يمثل مشكلة ، بسبب جهد البطارية الصغير. أتمنى أن تستمتع بمشروعي وأن تقضي وقتًا ممتعًا في اللعب بالبناء.