DIY áramérzékelő Arduino számára: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Üdvözlöm, remélem, jól csinálod, és ebben az oktatóanyagban megmutatom, hogyan készítettem áramérzékelőt az Arduino számára néhány nagyon egyszerű elektronikus alkatrész és egy házilag készített sönt segítségével. Ez a sönt könnyen kezelheti a nagy áramerősséget, körülbelül 10-15 A-t. A pontosság is nagyon jó, és nagyon tisztességes eredményeket tudtam elérni, miközben 100mA körüli alacsony áramokat mértem.

Kellékek

1. Arduino Uno vagy ennek megfelelő és programozó vezeték
2. OP- erősítő LM358
3. Jumper vezetékek
4. 100 KOhm ellenállás
5. 220 KOhm ellenállás
6. 10 Kohm ellenállás
7. Veroboard vagy Zero PCB kártya
8. Shunt (8-10 milliohm)

1. lépés: A szükséges alkatrészek összegyűjtése

Ennek a felépítésnek a fő alkatrészei egy sönt és az operációs erősítő IC. Alkalmazásomhoz az LM358 IC-t használom, amely egy kettős OP-AMP 8 tűs DIP IC, amelynek csak az egyik operációs erősítőjét használom. A nem invertáló erősítő áramkörhöz ellenállásokra is szükség lesz. A 320K -t és a 10K -t választottam ellenállásnak. Az ellenállás megválasztása teljes mértékben a kívánt nyereség mértékétől függ. Most az OP-AMP-t az Arduino 5 voltos feszültsége táplálja. Tehát meg kell győződnünk arról, hogy az OP-AMP kimeneti feszültsége, amikor a teljes áram áthalad a söntön, kisebb legyen, mint 5 volt, lehetőleg 4 volt, hogy megmaradjon a hibahatár. Ha elég erős erősítést választunk, akkor alacsonyabb áramerősség esetén az OP-AMP a telítettségi tartományba megy, és csak 5 voltot ad meg az aktuális értéken túl. Tehát győződjön meg róla, hogy megfelelően választotta meg az erősítő nyereségét. Ennek az áramkörnek a kipróbálásához szükség lesz egy prototípus -NYÁK -ra vagy kenyérlapra is. A mikrovezérlőhöz az Arduino UNO -t használom az erősítő kimenetének bemenetének megszerzésére. Kiválaszthatja a kívánt Arduino táblát.

2. lépés: Készítsen saját söntellenállást

A projekt fő szíve a sönt ellenállás, amelyet a kis feszültségcsökkenés biztosítására használnak. Könnyedén elkészítheti ezt a söntöt, minden gond nélkül. Ha vastag tömör acélhuzal van, akkor vágja le a huzal ésszerű hosszúságát, és tolatásként is használható. Ennek másik alternatívája a söntellenállások kimentése régi vagy sérült multiméterekből, ahogyan itt látható. A jelenlegi mérni kívánt tartomány nagymértékben függ a söntellenállás értékétől. Általában használhat söntöket 8-10 milliohm nagyságrendben.

3. lépés: A projekt kapcsolási rajza

Itt található az egész elmélet nyári formában, valamint az áramérzékelő modul kapcsolási rajza, amely bemutatja az OP-AMP nem invertáló konfigurációjának megvalósítását, biztosítva a szükséges erősítést. Az OP-AMP kimenetéhez egy 0,1uF kondenzátort is csatlakoztattam, hogy kiegyenlítse a kimeneti feszültséget és csökkentse az esetleges nagyfrekvenciás zajokat.

4. lépés: Az összes összehozása…

Most végre eljött az ideje, hogy a jelenlegi érzékelőmodult kihozza ezekből az alkatrészekből. Ehhez kivágtam egy kis darab veroboardot, és úgy rendeztem el az alkatrészeimet, hogy elkerülhessem az áthidaló vezetékek vagy csatlakozók használatát, és az egész áramkört közvetlen forrasztási kötésekkel lehessen összekötni. A terhelésnek a söntön keresztüli csatlakoztatásához csavaros kapcsokat használtam, amelyek sokkal tisztábbá teszik a csatlakozásokat, és ugyanakkor sokkal könnyebbé teszik a különböző terhelések váltását/cseréjét, amelyekhez áramot akarok mérni. Győződjön meg arról, hogy jó minőségű csavaros csatlakozókat választott, amelyek képesek nagy áramok kezelésére. Csatoltam néhány képet a forrasztási folyamatról, és amint látható, a forrasztási nyomok elég jól jöttek ki jumper vagy vezetékes csatlakozó használata nélkül. Ez még tartósabbá tette a modulomat. Annak érdekében, hogy megmutassam, milyen kicsi ez a modul, egy indiai 2 rúpiás érmével együtt tartottam, és a mérete majdnem összehasonlítható. Ez a kis méret lehetővé teszi, hogy ezt a modult könnyen illessze projektjeibe. Ha használhat SMD alkatrészeket, a méret akár csökkenthető is.

5. lépés: Az érzékelő kalibrálása a helyes leolvasáshoz

A teljes modul felépítése után jön egy kis trükkös rész, kalibrálva, vagy inkább előállítva a szükséges kódot az áram helyes értékének méréséhez. Most lényegében megszorozzuk a sönt feszültségcsökkenését, hogy olyan erősített feszültséget kapjunk, amely elég magas ahhoz, hogy az Arduino analogRead () függvény regisztráljon. Most, hogy az ellenállás állandó, a kimeneti feszültség lineáris a söntön áthaladó áram nagyságához képest. A modul kalibrálásának egyszerű módja az, hogy egy tényleges multiméterrel kiszámítja az adott áramkörön áthaladó áram értékét. Jegyezze meg ezt az áramértéket az arduino és a soros monitor funkció használatával, és nézze meg, hogy mi az analóg érték (0 és 1023 között. Használja a változót úszó adattípusként a jobb értékek eléréséhez). Most megszorozhatjuk ezt az analóg értéket egy állandóval, hogy megkapjuk a kívánt áramértéket, és mivel a feszültség és az áram közötti kapcsolat lineáris, ez az állandó majdnem ugyanaz lesz az áram teljes tartományában, bár előfordulhat, hogy kisebb kiigazításokat később. Megpróbálhatja 4-5 ismert aktuális értékkel, hogy megkapja az állandó értékét. Megemlítem a kódot, amelyet ehhez a bemutatóhoz használtam.

6. lépés: Végső következtetések

Ez az áramérzékelő elég jól működik a legtöbb egyenáramú tápellátású alkalmazásban, és hibás, ha megfelelően kalibrálják, kevesebb, mint 70 mA. Bármennyire is vannak korlátozásai ennek a kialakításnak, nagyon alacsony vagy nagyon nagy áramok esetén az eltérés a tényleges értéktől jelentős lesz. Tehát a kód némi módosítása szükséges a határvonalak esetében. Az egyik alternatíva egy műszeres erősítő használata, amelynek pontos áramköre van nagyon kis feszültségek erősítésére, és az áramkör magas oldalán is használható. Ezenkívül az áramkör javítható egy jobb, alacsony zajszintű OP-AMP használatával. Alkalmazásom szerint jól működik, és megismételhető kimenetet ad. Egy wattmérő készítését tervezem, ahol ezt a söntárammérő rendszert használnám. Remélem tetszett ez a konstrukció.