DIY Kasalukuyang Sensor para sa Arduino: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Kamusta doon, inaasahan mong gumawa ka ng mabuti at sa tutorial na ito ay ipapakita ko sa iyo kung paano ako gumawa ng isang kasalukuyang sensor para sa Arduino gamit ang ilang mga pangunahing pangunahing sangkap ng elektronik at isang home-made shunt. Madaling hawakan ng shunt na ito ang malaking lakas ng kasalukuyang, mga 10-15 Amps. Ang kawastuhan ay medyo mahusay din at nakakuha ako ng napaka disenteng mga resulta habang sinusukat ang mababang alon sa paligid ng 100mA.

Mga gamit

1. Arduino Uno o katumbas at wire ng programa
2. OP- Amp LM358
3. Jumper wires
4. 100 KOhm risistor
5. Resistor ng 220 KOhm
6. 10 risistor ng Kohm
7. Veroboard o Zero PCB board
8. Shunt (8 hanggang 10 milliohms)

Hakbang 1: Pagkolekta ng Mga Kinakailangan na Bahagi

Ang mga pangunahing bahagi na kakailanganin mo para sa pagbuo na ito ay isang Shunt kasama ang pagpapatakbo ng amplifier IC. Para sa aking aplikasyon gumagamit ako ng IC LM358 na kung saan ay isang dalawahang OP-AMP 8 pin DIP IC kung saan ginagamit ko lamang ang isa sa pagpapatakbo amplifier. Kakailanganin mo rin ang mga resistors para sa Non-inverting amplifier circuit. Pinili ko ang 320K at 10K bilang aking mga paglaban. Ang pagpili ng iyong paglaban ay ganap na nakasalalay sa dami ng nakuha na nais mong magkaroon. Ngayon ang OP-AMP ay pinalakas ng 5 volt ng Arduino. Kaya kailangan nating tiyakin na ang output boltahe mula sa OP-AMP kapag ang buong kasalukuyang dumadaan sa shunt ay dapat mas mababa sa 5 volts, mas mabuti na 4 volts upang mapanatili ang ilang margin ng error. Kung pipiliin natin ang isang nakuha na napakataas ng sapat para sa isang mas mababang halaga ng kasalukuyang, ang OP-AMP ay pupunta sa rehiyon ng saturation at magbibigay lamang ng 5 volts na lampas sa anumang kasalukuyang halaga. Kaya tiyaking pipiliin ang halaga ng nakuha ng amplifier nang naaangkop. Mangangailangan ka rin ng prototyping PCB o breadboard upang subukan ang circuit na ito. Para sa micro controller ginagamit ko ang Arduino UNO upang makuha ang input mula sa output ng amplifier. Maaari kang pumili ng anumang katumbas na Arduino board na gusto mo.

Hakbang 2: Paggawa ng Iyong Sariling Shunt Resistor

Ang pangunahing puso ng proyekto ay ang shunt risistor na ginamit upang ibigay ang maliit na boltahe na drop. Madali mong makagawa ang shunt na ito nang walang gulo. Kung mayroon kang isang makapal na solidong bakal na kawad pagkatapos ay maaari mong i-cut ang isang makatwirang haba ng kawad na iyon at maaaring magamit bilang isang paglilipat. Ang isa pang kahalili dito ay ang pagsagip ng mga resistors ng shunt mula sa luma o nasira na maraming metro tulad ng ipinakita dito. Ang kasalukuyang saklaw na nais mong sukatin higit sa lahat ay nakasalalay sa halaga ng shunt resistor. Karaniwan maaari kang gumamit ng mga shunts sa pagkakasunud-sunod ng 8 hanggang 10 milliohms.

Hakbang 3: Circuit Diagram ng Proyekto

Narito ang buong teorya bilang isang tag-init at pati na rin ang circuit diagram ng kasalukuyang module ng sensor na nagpapakita ng pagpapatupad ng hindi pag-inververt na pagsasaayos ng OP-AMP na nagbibigay ng kinakailangang pakinabang. Nag-attach din ako ng isang 0.1uF capacitor sa output ng OP-AMP upang makinis ang output voltage at mabawasan ang anumang ingay ng mataas na dalas kung maaaring mangyari ito.

Hakbang 4: Pinagsasama-sama ang Lahat…

Ngayon ay wakas na upang gawin ang kasalukuyang module ng sensor ang mga sangkap na ito. Para sa mga ito pinutol ko ang isang maliit na piraso ng veroboard at inayos ang aking mga bahagi sa paraan na maiiwasan ko ang paggamit ng anumang mga wire ng jumper o konektor at ang buong circuit ay maaaring konektado gamit ang direktang mga solder joint. Para sa koneksyon ng pag-load sa pamamagitan ng paglilipat, gumamit ako ng mga terminal ng tornilyo, na ginagawang mas maayos ang mga koneksyon at sa parehong oras ay mas madali itong ilipat / palitan ang iba't ibang mga pag-load kung saan nais kong masukat ang kasalukuyang. Tiyaking pinili mo ang mga terminal ng tornilyo na may mahusay na kalidad na may kakayahang pangasiwaan ang malalaking alon. Nag-attach ako ng ilang mga larawan ng proseso ng paghihinang at tulad ng nakikita mo ang mga solder trace na napalabas nang maayos nang hindi gumagamit ng anumang jumper o wire konektor. Ginawa nitong mas matibay ang aking module. Upang mabigyan ka ng isang pananaw kung gaano kaliit ang modyul na ito ay itinago ko ito kasama ang isang Indian 2 rupee coin at ang laki ay halos maihahambing. Nagbibigay-daan sa iyo ang maliit na sukat na ito upang madaling magkasya sa modyul na ito sa iyong mga proyekto. Kung maaari mong gamitin ang mga sangkap ng SMD, ang laki ay maaaring mabawasan pa.

Hakbang 5: Pag-calibrate ng Sensor upang Magbigay ng Tamang mga Pagbasa

Matapos ang pagtatayo ng buong module dito ay darating ang isang maliit na nakakalito na bahagi, pag-calibrate o sa halip na magkaroon ng kinakailangang code upang masukat ang tamang halaga ng kasalukuyang. Ngayon mahalagang pinarami namin ang drop ng boltahe ng shunt upang bigyan kami ng isang amplified boltahe, sapat na mataas para sa pagpapaandar ng Arduino analogRead () upang magparehistro. Ngayon ang pagtutol ay pare-pareho, ang output boltahe ay linear na may paggalang sa lakas ng kasalukuyang dumadaan sa shunt. Ang madaling paraan upang mai-calibrate ang modyul na ito ay ang paggamit ng isang aktwal na multimeter upang makalkula ang halaga ng kasalukuyang dumadaan sa isang naibigay na circuit. Tandaan ang halagang ito ng kasalukuyang, gamit ang arduino at ang serial monitor function, tingnan kung ano ang darating na halagang analog (mula 0 hanggang 1023. Gamitin ang variable bilang uri ng float data upang makakuha ng mas mahusay na mga halaga). Ngayon ay maaari nating i-multiply ang halagang analog na ito na may pare-pareho upang makuha ang ninanais nating kasalukuyang halaga at dahil ang ugnayan sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang ay linear, ang pare-pareho na ito ay halos pareho para sa buong saklaw ng kasalukuyang, kahit na maaaring kailangan mong gumawa ng ilang menor de edad pagsasaayos sa paglaon. Maaari mong subukan sa 4-5 kilalang kasalukuyang mga halaga upang makuha ang iyong pare-pareho na halaga. Babanggitin ko ang code na ginamit ko para sa pagpapakitang ito.

Hakbang 6: Pangwakas na Konklusyon

Ang kasalukuyang sensor na ito ay gumagana nang maayos sa karamihan ng mga application na pinapatakbo ng DC at mayroong isang error na mas mababa sa 70 mA kung na-calibrate nang maayos. Kailanman may ilang mga limitasyon ng disenyo na ito, sa napakababa o napakataas na alon, ang paglihis mula sa aktwal na halaga ay nagiging makabuluhan. Kaya't ang ilang pagbabago ng code ay kinakailangan para sa mga kaso ng hangganan. Ang isang kahalili ay ang paggamit ng isang Instrumentation amplifier, na mayroong tumpak na circuitry upang palakasin ang napakaliit na boltahe at maaari ding gamitin sa mataas na bahagi ng circuit. Gayundin ang circuit ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng isang mas mahusay, mababang ingay OP-AMP. Para sa aking application gumagana ito ng maayos at nagbibigay ng paulit-ulit na output. Nagpaplano akong gumawa ng isang wattmeter, kung saan gagamitin ko ang kasalukuyang shunt system ng pagsukat. Inaasahan kong nasiyahan kayo sa pagbuo na ito.