DIY vooluandur Arduino jaoks: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Tere, loodan, et teil läheb hästi ja selles õpetuses näitan teile, kuidas ma tegin Arduino jaoks vooluanduri, kasutades mõningaid väga lihtsaid elektroonilisi komponente ja kodus valmistatud šunti. See šunt suudab kergesti toime tulla suure voolutugevusega, umbes 10-15 amprit. Täpsus on ka päris hea ja suutsin väga korralikke tulemusi saada, mõõtes 100mA ringis madalaid voolusid.

Tarvikud

1. Arduino Uno või samaväärne ja programmeerimistraat
2. OP- võimendi LM358
3. Jumper juhtmed
4. 100 KOhm takisti
5. 220 KOhm takisti
6. 10 Kohm takisti
7. Veroboard või Zero PCB plaat
8. Šunt (8 kuni 10 milliohmi)

Samm: nõutavate osade kogumine

Peamised osad, mida selle ehituse jaoks vajate, on šunt koos operatsioonivõimendi IC -ga. Kasutan oma rakenduseks IC LM358, mis on kahekordne OP-AMP 8-pin DIP IC, millest kasutan ainult ühte operatsioonivõimendit. Samuti vajate takistusi mitteinverteeriva võimendi ahela jaoks. Olen oma takistusteks valinud 320K ja 10K. Teie vastupanuvõime valik sõltub täielikult sellest, kui palju kasu soovite saada. Nüüd töötab OP-AMP 5-voldise Arduino toitega. Seega peame veenduma, et OP-AMP väljundpinge, kui kogu vool läbib šunti, peaks olema väiksem kui 5 volti, eelistatavalt 4 volti, et hoida teatud veamäära. Kui valime võimendi, mis on piisavalt kõrge, siis madalama vooluväärtuse korral läheb OP-AMP küllastuspiirkonda ja annab ainult 5 volti üle praeguse väärtuse. Seetõttu valige kindlasti võimendi võimenduse väärtus. Selle vooluahela proovimiseks vajate ka PCB või leivaplaadi prototüüpimist. Mikrokontrolleri jaoks kasutan võimendi väljundist sisendi hankimiseks Arduino UNO -d. Saate valida mis tahes samaväärse Arduino tahvli.

2. samm: oma šunttakisti valmistamine

Projekti peamine süda on šundtakisti, mida kasutatakse väikese pingelanguse tagamiseks. Selle šundi saate hõlpsalt ilma suurema vaevata teha. Kui teil on paks tahke terastraat, saate selle traadi mõistliku pikkuse lõigata ja seda saab kasutada šundina. Teine alternatiiv sellele on šunttakistuste päästmine vanadelt või kahjustatud multimeetritelt, nagu siin näidatud. Praegune vahemik, mida soovite mõõta, sõltub suuresti šundtakisti väärtusest. Tavaliselt saate kasutada šunde suurusjärgus 8 kuni 10 milliohmi.

3. samm: projekti skeem

Siin on kogu teooria kui suvine ja ka praeguse andurimooduli lülitusskeem, mis näitab OP-AMP mittepöörde konfiguratsiooni rakendamist, pakkudes vajalikku võimendust. Olen lisanud OP-AMP väljundisse ka 0,1uF kondensaatori, et tasandada väljundpinget ja vähendada kõrgsageduslikku müra, kui see võib tekkida.

Samm: ühendage see kõik…

Nüüd on viimane aeg teha praegune andurimoodul neist komponentidest välja. Selleks lõikasin välja väikese tüki veroboardi ja paigutasin oma komponendid nii, et saaksin vältida hüppajate juhtmete või pistikute kasutamist ning kogu vooluahelat saaks ühendada otsejootmisühenduste abil. Koormuse ühendamiseks šundi kaudu kasutasin kruviklemmi, mis muudab ühendused palju kenamaks ja samal ajal hõlbustab oluliselt erinevate koormuste vahetamist/asendamist, mille jaoks ma tahan voolu mõõta. Veenduge, et valite kvaliteetsed kruviklemmid, mis suudavad taluda suuri voolusid. Olen lisanud mõned jootmisprotsessi pildid ja nagu näete, tuli jootmisjäljed päris hästi välja, ilma ühtegi hüppajat ega juhtmeühendust kasutamata. See muutis mu mooduli veelgi vastupidavamaks. Et anda teile ülevaade sellest, kui väike see moodul on, hoidsin seda koos India 2 ruupia mündiga ja selle suurus on peaaegu võrreldav. See väike suurus võimaldab teil selle mooduli hõlpsasti oma projektidesse sobitada. Kui saate kasutada SMD komponente, saab selle suurust isegi vähendada.

Samm 5: Anduri kalibreerimine õigete näitude saamiseks

Pärast kogu mooduli ehitamist tuleb siia pisut keeruline osa, kalibreerides või pigem välja pakkudes vajaliku koodi voolu õige väärtuse mõõtmiseks. Nüüd korrutame sisuliselt šundi pingelanguse, et saada meile võimendatud pinge, mis on piisavalt kõrge Arduino analogRead () funktsiooni registreerimiseks. Kui takistus on konstantne, on väljundpinge šundi läbiva voolu suuruse suhtes lineaarne. Lihtne viis selle mooduli kalibreerimiseks on kasutada antud vooluahelat läbiva voolu väärtuse arvutamiseks tegelikku multimeetrit. Pange tähele seda voolu väärtust, kasutades arduino ja jadamonitori funktsiooni, mis on tulemas (vahemikus 0 kuni 1023. Parema väärtuse saamiseks kasutage muutujat ujuva andmetüübina). Nüüd saame selle analoogväärtuse korrutada konstandiga, et saada soovitud vooluväärtus ja kuna pinge ja voolu vaheline seos on lineaarne, on see konstant peaaegu sama kogu vooluvahemiku puhul, kuigi peate võib -olla tegema väikese kohandused hiljem. Püsiväärtuse saamiseks võite proovida 4-5 teadaolevat praegust väärtust. Ma mainin koodi, mida ma selle demonstratsiooni jaoks kasutasin.

6. etapp: lõplikud järeldused

See vooluandur töötab päris hästi enamikus alalisvoolul töötavates rakendustes ja selle õige kalibreerimise viga on alla 70 mA. Kui vähegi või väga suurtel vooludel on selle konstruktsiooni piirangud, muutub kõrvalekalle tegelikust väärtusest märkimisväärseks. Niisiis on piirijuhtumite jaoks vajalik koodi mõningane muutmine. Üks alternatiiv on kasutada instrumendivõimendit, millel on täpne lülitus väga väikeste pingete võimendamiseks ja mida saab kasutada ka vooluahela kõrgel küljel. Samuti saab vooluahelat parandada parema, madala müratasemega OP-AMP abil. Minu arvates töötab see hästi ja annab korduva väljundi. Kavatsen teha vattmeetri, kus kasutaksin seda šundivoolu mõõtmissüsteemi. Loodan, et teile meeldis see ehitus.