Arduino Zeneri dioodide tester: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Zeneri diooditestrit juhib Arduino Nano. Tester mõõdab rikke Zeneri pinget dioodidele vahemikus 1,8 V kuni 48 V. Mõõdetud dioodide hajumisvõimsus võib olla 250 mW kuni mõni vatt. Mõõtmine on lihtne, lihtsalt ühendage diood ja vajutage nuppu START.

Arduino Nano ühendab pingevahemiku järk -järgult madalamalt kõrgemale, nelja sammuga. Iga sammu puhul kontrollitakse voolu läbi mõõdetud Zeneri dioodi. Kui vool on üle nulli (mitte null), tähendab see: tuvastati Zeneri pinge. Sel juhul kuvatakse teatud aja jooksul pinget (tarkvara reguleerib 10 sekundiks) ja mõõtmine peatatakse. Vool igas etapis on konstantne kõigi selles vahemikus olevate pingete korral ja väheneb, suurendades astmete arvu - pingevahemikku.

Võimsuse hajumise säilitamiseks kõrgemate pingete korral tuleb selle vahemiku voolu vähendada. Tester on mõeldud dioodide mõõtmiseks alates 250 mW ja 500 mW. Suurema võimsusega Zeneri dioode saab mõõta täpselt samamoodi, kuid mõõdetud pinge väärtus on umbes 5%madalam.

HOIATUS: Palun olge väga ettevaatlik. Selles projektis kasutatakse kõrgepinget 110/220V. Kui te ei tunne põhipinge puudutamise ohtu, ärge proovige seda juhendit!

Samm: Zeneri diood

Zeneri diood on eri tüüpi diood, mida kasutatakse peamiselt vooluahelates, nagu võrdluspinge komponent või pingeregulaator. Edasipinge suunas on I-V omadused samad nagu üldotstarbelised dioodid. Pingelangus on umbes 0,6 V. Vastupidises suunas kallutatud on koht, kus vool suureneb väga järsult - jaotuspinge. Seda pinget nimetatakse Zeneri pingeks. Sel hetkel põleks kohe Zeneri diood, mis on ühendatud otse pingeväljundiga toiteallikaga. See on põhjus, miks takistus peab piirama Zeneri dioodi voolu.

I-V omadused kuvatakse pildil. Iga Zeneri dioodi tüüp määratleb voolu väärtuse, mille juures on määratud õige Zeneri pinge. (Seda pinget saab voolu suurendamisega veidi muuta). Tüüpiline vool dioodidele, mille võimsuse hajumine on umbes 250 kuni 500 mW, on 3 kuni 10 mA ja sõltub pinge väärtusest.

Jaotuspinge on suhteliselt stabiilne paljude voolude puhul ning on tüüpiline ja iga dioodi puhul erinev. Selle väärtus võib olla umbes 2V kuni üle 100V. Zeneri dioodid, mida kasutatakse enamasti praktilistes tavalistes vooluahelates, on määratud pingega alla 50 V.

2. samm: osad

Kasutatud osade loend:

• Korpus OKW-lt, Shell-tüüpi OKW 9408331
• Hi-Link AC/DC adapter 220V/12V, 2tk, eBay
• Hi-Link AC/DC adapter 220V/5V, 2tk, eBay
• Vahelduvvoolu/alalisvoolu adapter 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kondensaatorid M1 2tk, M33 1tk, kohalik kauplus
• Dioodid 1N4148 5tk, Banggood
• IC1, LM317T, kõrgepinge versioon, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistorid 2N222 5tk, Banggood
• Relee 351, 5V, 4tk, eBay
• Pilliroo relee, 5V, eBay
• Takistid 33R, 470R, 1k 4tk, 4,7k, 10k, 15k 2tk, kohalik pood
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2tk, eBay
• Kruviklemmliist, Banggood
• Pistik Molex 2pins, Banggood
• Pistik Molex 3pins, Banggood
• Väike minilüliti, eBay
• LED-ekraan 0-100V, 3 rida, eBay
• Toitepistiku sisend, eBay
• Helivedru terminal, eBay
• Mikrolüliti ja nupp, Banggood
• LED 3mm roheline ja punane, 2tk, Banggood
• Kaitse 0,5A ja kaitsmehoidik 5x20mm, eBay
• Peamine toitejuhe väikeste instrumentide jaoks

Tööriistad:

• Jõupuur
• Jootekolb
• Soojuspüstol
• Kuumsulamliimipüstol
• Traadi eemaldaja ja lõikur
• Kruvikeeraja komplekt
• Tangide komplekt
• Multimeeter

Detailide üksikasjalik nimekiri on siin:

3. samm: ahela kirjeldus

Vooluahela kirjeldus vaadake lisatud ühendusskeemi:

Vasakul küljel on kõrgepinge osa. Klemmliist 220V ühendamiseks ja kõik viis AC/DC adapterit. Adapterid annavad mõõtepingeid neljas etapis - vahemikud: 12V, 24V, 36V, 48V.

Moodulid 5VA ja 5VB on mõeldud MCU Arduino Nano ja digitaalse LED -voltmeetri jaoks. Moodulid 12VA toidavad esimest vahemikku 12V ja moodul 12VB lisavad teisele vahemikule 24V veel 12V. Järgmine moodul 24V lisab veel 24 V neljanda vahemiku pinge 48V kokku. Viimase 24V mooduli sees on 12V regulaatoriahel, mis annab 12V kolmanda vahemiku väärtuseks 36V. See lahendus oli vajalik, kuna plaadi suurus ei võimalda kuut moodulit sellele paigaldada.

Keskmises osas asub IC1 LM317. IC1 peab olema kõrgema pinge (50 V) versioonis. See on ühendatud püsivooluregulaatori ahelana ja tagab pideva voolu kogu pingeetapi ulatuses. See vool on ühes vahemikus stabiilne, kuid igal sammul erinev. Väärtused on reguleeritavad ja on 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Väärtused valitakse 250mW võimsusega dioodide ülempiirideks ja need on võimsate dioodide jaoks piisavalt head.

IC1 mõlemal küljel on releed, mis on sisendiga ühendatud õige pingeastmega ja väljundiga õige trimmertakisti. Trimmertakisti määrab väljundi praeguse väärtuse ja see vool suunatakse takisti R14 kaudu mõõdetud Zeneri dioodile. Selle takisti voolu kontrollib Arduino. Pingejagur R1, R2 võtab R2 pingest vähendatud proovi ja ühendab selle analoogpistikuga A1.

Analoogmaandus GND on ühine kõigi pingeadapterite, digitaalse voltmeetri adapteri ja IC1 jaoks. Olge ettevaatlik, Arduino ja selle adapteri jaoks on veel üks maa. Digitaalne maandus on vajalik Arduino jaoks ja selle analoogsisendiks mõõtmise võrdluspunktina.

Arduino digitaalsed väljundid D4 kuni D7 reguleerivad releed iga sammu jaoks, D8 juhtimine Digitaalne voltmeeter ja D9 juhtimisviga punane. Viga ERROR põleb, kui üheski etapis voolu ei tuvastata. Sel juhul võib Zeneri diood olla kõrgema Zeneri pingega kui 48 V või olla vigane (avatud). Kui mõõteklemmidel on lühis, siis ERROR -LED ei aktiveeru ja tuvastatud pinge on väga väike, madalam kui 1 V.

Pärast projekti lõpetamist otsustasin lisada veel ühe valgusdioodi - POWER, sest kui voltmeeter on tume (väljas), ei ole väga selge, kas instrument ise on sisse või välja lülitatud. Led Power on järjestikku ühendatud takistiga 470 PCB-väliste punktide vahel, alates algusest X3-1 kuni Zener X2-1. Takisti on paigaldatud väikesele nupule nupule.

4. samm: ehitamine

Projekti karbina olen kasutanud korpust OKW, mis on leitud vanast elektroonikaseadmete poest. See kast on OKW -s endiselt saadaval kestatüübina. Karp ei ole väga sobiv, kuna on plaadi jaoks liiga väike, kuid karbi enda ja trükkplaadi mõningane uuendamine võimaldab kõik osad sisse panna. PCB kujundati Eagle'is maksimaalse suurusega tasuta versioonile 8x10cm. Esimesel hetkel tundub võimatu kõiki komponente pardale panna, kuid lõpuks olin edukas.

Karbi uuendamiseks on vaja eemaldada mõned plastosad ja kruvide alused. Osade uuendamine nõuab digitaalse voltmeetri plastkarbi muutmist ja kahe nurga ümmarguse väljalõike tegemist vea ja toitepistikute läheduses. Uuendused on piltidel nähtavad. Oluline on teha voltmeetri aken karbi servale võimalikult lähedale. Nupp START asub väikesel plaadil ja on paigaldatud metallist nurga all.

Aknad ja augud ülemisel kaanel on tehtud digitaalse voltmeetri, nupu, vedruklemmi, LED -tõrke, LED -toite ja USB Arduino Nano -pistiku jaoks. Alumisel osal on toitelüliti ja pistikupesa väljalülitus. Digitaalne voltmeeter ja toitelüliti kinnitatakse kuumsulamliimiga kohale. Samamoodi on fikseeritud mõlemad 3 mm LED -dioodinäidikud.

Mõõdetud diood on tavaliselt mitte ühendatud helivedruühendusega. Otsisin lihtsat ja kiiret ühendust. See lahendus tundub olevat parim.

Pärast kõigi tahvlil olevate komponentide jootmist eraldasin kuumsulamliimipüstoliga alumises osas kaks 220 V rida. Juhtmed, mis viivad plaadilt toitelülitile ja pistikupesasse, on isoleeritud termokahanevate torudega. Tehke seda ettevaatlikult, seal ei tohi olla avatud 220 V traati ega kopterit. PCB kinnitatakse kohale kleepuvate kummist vahetükkidega, mis takistavad selle vertikaalset liikumist.

Esipaneelil on kleebitud fotopaberile siltide trükk. Silt on tehtud rakenduses Paint, mis on tööriist Windows 10 tarvikute jaoks. See tööriist sobib pillimärgiste tegemiseks, sest etiketti saab teha täpselt reaalses suuruses.

PCB on loodud Eagle'i vaba tarkvara abil. Plaat telliti hea hinnaga JLCPCB ettevõttest. Pole mingit põhjust seda kodus teha. Soovitan plaadi tellida ja sel põhjusel on kinnitatud Gerberi tõmblukk. faili.

Samm: programmeerimine ja seadistamine

Arduino tarkvara - lisatud on fail. Püüan dokumenteerida kõik koodi põhiosad ja loodan, et see on paremini arusaadav kui minu inglise keel. Koodist tuleb selgitada funktsioon "teenus". See on hooldusrežiim ja seda saab kasutada instrumendi seadistamiseks, kui seda esimest korda vahetate.

Voolu lugemise funktsioon "readCurrent" tutvustati koodile, et vältida juhuslikku voolu juhuslikku lugemist. Selle funktsiooni puhul toimub lugemine kümme korda ja maksimaalne väärtus valitakse kümne väärtuse hulgast. Voolu maksimaalne väärtus võetakse prooviks Arduino analoogsisendile.

Teenindusrežiimis reguleerite neli reguleeritavat takistit R4 kuni R7. Iga trimmer vastutab voolu eest ühes pingevahemikus. R4 12V, R5 24V, R6 36V ja R7 48V jaoks. Selles režiimis esitatakse mainitud pinged järk -järgult väljundklemmidel ja võimaldavad reguleerida nõutavat voolu väärtust (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Hooldusrežiimi sisenemiseks vajutage kohe pärast seadme sisselülitamist 2 sekundi jooksul START. Esimene samm (12V) aktiveeritakse ja ERROR -indikaator vilgub üks kord. Nüüd on aeg voolu reguleerida. Kui voolu reguleeritakse, aktiveerige järgmine samm (24V), vajutades uuesti START. Viga ERROR vilgub kaks korda. Korrake järgmisi samme samamoodi, kasutades nuppu START. Väljuge teenindusrežiimist nupuga START. Iga kord on parim hetk START vajutamiseks aeg, kui märgutuli ERROR on pärast vilkumiste seeriat tume.

Voolu reguleerimine toimub kõigi Zeneri dioodide ühendamisega, mille pinge on vahemiku keskel, 12 V vahemikus peaks see olema 6 kuni 7 V diood. See Zeneri diood tuleb ühendada järjestikku ampermeetri või multimeetriga. Voolu reguleeritud väärtus ei tohiks olla täpne, miinus 15% kuni pluss 5% on OK.

6. samm: järeldus

Arduino esitatud lahendus Zeneri dioodide mõõtmiseks on täiesti uus. On veel mõningaid puudusi, nagu toiteallikas 220V, LED -voltmeeter ja maksimaalne mõõdetud pinge 48V. Vahendit saab nimetatud puuduste korral täiustada. Plaanisin algselt toita seda akuga, kuid Arduino toiteallikas ja suhteliselt kõrge pinge ühe või mitme pingemuunduriga nõuavad suurt akut ja seade oleks suurem.

Turul on palju väga häid komponentide testreid. Nad saavad testida igat tüüpi transistore, dioode, muid pooljuhte ja paljusid passiivseid komponente, kuid Zeneri pinge mõõtmine on aku väikese pinge tõttu problemaatiline. Loodan, et teile meeldib minu projekt ja teil oleks tore ehitusega mängida.