Arduino Zener Diode Tester: 6 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang Zener Diode Tester ay kinokontrol ni Arduino Nano. Sinusukat ng tester ang pagkasira ng boltahe ng Zener para sa mga diode mula sa 1.8V hanggang 48V. Ang lakas ng disipasyon ng mga sinusukat na diode ay maaaring mula sa 250mW hanggang sa ilang Watts. Ang pagsukat ay simple, ikonekta lamang ang diode at pindutin ang pindutan na SIMULA.

Ang Arduino Nano ay unti-unting kumokonekta sa hanay ng mga voltages mula sa mas mababa hanggang sa mas mataas, sa apat na mga hakbang. Para sa bawat hakbang, ang kasalukuyang ay nasuri sa pamamagitan ng sinusukat na Zener diode. Kung ang kasalukuyang ay higit sa zero halaga (hindi zero), nangangahulugan ito: Ang Zener Boltahe ay napansin. Sa kasong ito ang boltahe ay ipinapakita para sa ilang oras (naayos sa pamamagitan ng software sa 10 segundo) at ang pagsukat ay tumigil. Ang kasalukuyang sa bawat hakbang ay pare-pareho sa lahat ng mga voltages sa saklaw na iyon at bumababa ng pagtaas ng bilang ng hakbang - saklaw ng boltahe.

Upang mapanatili ang pagwawaldas ng kuryente para sa mas mataas na mga boltahe, ang kasalukuyang nasa saklaw na ito ay dapat na mabawasan. Ang Tester ay idinisenyo upang masukat ang mga diode mula sa 250mW at 500mW. Ang mga diode ng zener na may mas mataas na lakas, maaaring masukat sa parehong paraan, ngunit ang sinusukat na halaga ng boltahe ay mas mababa para sa halos 5%.

BABALA: Mangyaring maging maingat. Sa proyektong ito ginagamit ang mataas na boltahe 110 / 220V. Kung hindi ka pamilyar sa isang peligro na hawakan ang pangunahing boltahe, huwag subukang Ituturo ito!

Hakbang 1: Zener Diode

Ang Zener diode ay espesyal na uri ng diode pangunahin na ginagamit sa mga circuit tulad ng sanggunian boltahe bahagi o boltahe regulator. Sa pasulong na direksyon ng boltahe na mga katangian ng I-V ay pareho tulad ng pangkalahatang-layunin na diode. Ang pagbagsak ng boltahe ay tungkol sa 0.6V. Nakiling sa baligtad na direksyon, may punto, kung saan ang kasalukuyang pagtaas nang masidhi - boltahe ng pagkasira. Ang boltahe na ito ay tinukoy bilang boltahe ng Zener. Sa puntong ito, ang Zener diode ay konektado nang direkta sa suplay ng kuryente na may pare-parehong output ng boltahe, agad na masusunog. Ito ang dahilan, kung bakit ang kasalukuyang sa pamamagitan ng Zener diode, ay dapat na limitahan ng risistor.

Ang mga katangian ng I-V ay ipinapakita sa larawan. Ang bawat uri ng Zener diode ay tumutukoy sa kasalukuyang halaga kung saan ang tamang tinukoy na boltahe ng Zener. (Ang boltahe na ito ay maaaring bahagyang mabago sa pamamagitan ng pagtaas ng kasalukuyang). Karaniwang kasalukuyang para sa mga diode na may pagwawaldas ng kuryente tungkol sa 250 hanggang 500mW, ay 3 hanggang 10mA at nakasalalay sa halaga ng boltahe.

Ang pagkasira ng boltahe ay medyo matatag para sa malawak na hanay ng mga alon at tipikal at naiiba para sa bawat diode. Ang halaga nito ay maaaring mula sa halos 2V hanggang sa higit sa 100V. Ang mga diode ng zener, na kadalasang ginagamit sa mga praktikal na karaniwang circuit, ay tinukoy na may mga voltase na mas mababa sa 50V.

Hakbang 2: Mga Bahagi

Listahan ng mga ginamit na bahagi:

• Enclosure mula sa OKW, uri ng Shell OKW 9408331
• Hi-Link AC / DC adapter 220V / 12V, 2pcs, eBay
• Hi-Link AC / DC adapter 220V / 5V, 2pcs, eBay
• AC / DC adapter 220V / 24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Mga Capacitor M1 2pcs, M33 1pc, lokal na tindahan
• Diodes 1N4148 5pcs, Banggood
• IC1, LM317T, bersyon ng mataas na boltahe, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistors 2N222 5pcs, Banggood
• Relay 351, 5V, 4pcs, eBay
• Reed relay, 5V, eBay
• Mga resistorista 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, lokal na tindahan
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2pcs, eBay
• Screw terminal block, Banggood
• Connector Molex 2pins, Banggood
• Connector Molex 3pins, Banggood
• Maliit na mini main switch, eBay
• Ipakita ang LED 0-100V, 3 linya, eBay
• Inlet ng power plug, eBay
• Audio spring terminal, eBay
• Mikroswitch at pindutan, Banggood
• LED 3mm berde at pula, 2pcs, Banggood
• Ang piyus na 0.5A at may hawak ng piyus na 5x20mm, eBay
• Pangunahing kurdon ng kuryente para sa maliliit na instrumento

Mga tool:

• Power Drill
• Panghinang
• Mainit na baril
• Mainit na Natunaw na Pandikit na Baril
• Wire Stripper at Cutter
• Itakda ng Screwdriver
• Itakda ang Mga Pliers
• Multimeter

Ang detalyadong listahan ng mga bahagi ay narito:

Hakbang 3: Paglalarawan ng Circuit

Ang paglalarawan ng circuit ay tumutukoy sa nakalakip na diagram ng koneksyon:

Sa kaliwang bahagi, mayroong bahagi ng mataas na boltahe. Terminal block para sa koneksyon ng 220V at lahat ng limang mga adaptor ng AC / DC. Naghahatid ang mga adapter ng mga boltahe sa pagsukat sa apat na hakbang - mga saklaw: 12V, 24V, 36V, 48V.

Ang mga module na 5VA at 5VB ay nakatuon para sa MCU Arduino Nano at Digital Led Voltmeter. Ang mga modyul na 12VA ay nagbibigay ng unang saklaw na 12V at module na 12VB magdagdag ng isa pang 12V sa pangalawang saklaw na halaga ng 24V. Susunod na module na 24V magdagdag ng isa pang 24V sa kabuuan ng ika-apat na saklaw na boltahe 48V. Sa loob ng huling 24V module ay 12V regulator circuit, na nagbibigay ng 12V bilang pangatlong halaga ng saklaw sa 36V. Ang solusyon na ito ay kinakailangan dahil ang laki ng board ay hindi pinapayagan ang anim na mga module na mai-mount dito.

Sa gitnang bahagi ay matatagpuan ang IC1 LM317. Ang IC1 ay dapat na nasa bersyon para sa mas mataas na boltahe (50V). Ito ay konektado bilang pare-pareho kasalukuyang circuit ng regulator at nagbibigay ng pare-pareho kasalukuyang sa buong saklaw ng bawat hakbang sa boltahe. Ang kasalukuyang ito ay matatag sa isang saklaw, ngunit magkakaiba sa bawat hakbang. Ang mga halaga ay naaayos at 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Ang mga halaga ay pinili bilang pinakamataas na limitasyon para sa diode na may lakas na 250mW at sapat ang mga ito para sa mas malakas na diode.

Sa magkabilang panig ng IC1 ay may mga relay, nakakonekta ang tamang hakbang ng boltahe sa input nito at ang tamang risistor ng trimmer sa output nito. Tinutukoy ng risistor ng trimmer ang kasalukuyang halaga sa output at ang kasalukuyang ito ay pinakain sa sinusukat na Zener diode sa pamamagitan ng risistor R14. Ang kasalukuyang ay naka-check sa risistor na ito ni Arduino. Ang boltahe divider R1, R2 ay kukuha ng binawasan na sample ng boltahe sa R2 at ikonekta ito sa analog pin A1.

Ang analog ground GND ay karaniwan para sa lahat ng mga adaptor ng boltahe, digital voltmeter adapter at IC1. Mag-ingat, may isa pang ground, digital para sa Arduino at ang adapter nito. Kinakailangan ang digital ground para sa Arduino at ang analog input nito bilang point ng sanggunian sa pagsukat.

Ang digital na output ng Arduino D4 hanggang D7 control relay para sa bawat hakbang, ang D8 control Digital voltmeter at D9 control ERROR na humantong sa pulang kulay. Ang ERROR led ay naka-on kung hindi napansin ang kasalukuyang sa anumang hakbang. Sa kasong ito ang Zener diode ay maaaring may mas mataas na boltahe ng Zener bilang 48V, o maaaring maging depekto (bukas). Kung mayroong maikling circuit sa mga mesuring terminal, ang ERROR led ay hindi naaktibo at ang napansin na boltahe ay napakaliit, mas mababa sa 1V.

Matapos kong matapos ang proyekto nagpasya akong magdagdag ng isa pang led - POWER, dahil kung ang voltmeter ay madilim (off), hindi gaanong malinaw kung ang instrumento mismo ay nakabukas o naka-off. Ang Led Power ay konektado sa serye na may risistor 470 sa pagitan ng mga puntos sa labas ng PCB, mula sa Start X3-1 hanggang Zener X2-1. Ang resistor ay naka-mount sa maliit na board na may pindutan ng push.

Hakbang 4: Konstruksiyon

Bilang isang kahon para sa proyekto, gumamit ako ng enclosure OKW, na matatagpuan sa lumang tindahan ng mga elektronikong bahagi. Ang kahon na ito ay magagamit pa rin sa OKW bilang isang enclosure ng uri ng shell. Ang kahon ay hindi masyadong angkop dahil napakaliit para sa board, ngunit ang ilang pag-upgrade ng kahon mismo at pinapayagan ng PCB na ilagay ang lahat ng mga bahagi sa loob. Ang PCB ay dinisenyo sa Eagle bilang maximum na laki para sa libreng bersyon 8x10cm. Sa unang sandali mukhang imposibleng mailagay ang lahat ng mga sangkap, ngunit sa wakas ay naging matagumpay ako.

Kailangan ng pag-upgrade sa kahon na alisin ang ilang mga plastik na bahagi sa loob at nangangahulugang mga turnilyo. Kinakailangan ng pag-upgrade ng mga bahagi upang baguhin ang plastic box para sa digital voltmeter, at gumawa ng bilog na ginupit sa dalawang sulok, malapit sa Error at Pangunahing mga konektor ng kuryente. Makikita ang mga pag-upgrade sa mga larawan. Mahalagang bagay ay ang gumawa ng window para sa voltmeter na malapit sa kahon ng kahon hangga't maaari. Ang push button na SIMULA ay matatagpuan sa maliit na board at naka-mount na may anggulo ng metal.

Ang mga bintana at butas sa itaas na takip ay ginawa para sa Digital voltmeter, push button, spring terminal, LED Error, LED Power at USB Arduino Nano connector. Sa ibabang bahagi mayroong cutout para sa power switch at power plug inlet. Ang digital voltmeter at switch ng kuryente ay naayos sa lugar ng mainit na natunaw na pandikit. Ang parehong paraan ay naayos na parehong 3mm Led diode tagapagpahiwatig.

Ang sinusukat na diode ay konektado, hindi kadalasan, sa pamamagitan ng konektor ng spring ng audio. Naghahanap ako ng ilang simple at mabilis na koneksyon. Ang solusyon na ito ay tila ang pinakamahusay.

Matapos ang paghihinang ng lahat ng mga bahagi sa pisara, ihiwalay ko ang dalawang mga 220V track sa ilalim na bahagi, sa pamamagitan ng mainit na natunaw na pandikit na baril. Ang mga wire na humahantong mula sa board hanggang sa switch ng kuryente at sa power plug inlet ay ihiwalay ng tubong napapaliit ng init. Gawin itong maingat, hindi dapat magkaroon ng anumang nakalantad na 220V wire o coper track. Ang PCB ay naayos sa lugar ng mga malagkit na goma na spacer, na pumipigil sa paggalaw ng patayo.

Sa front panel mayroong label na naka-print sa adhesive photo paper. Ang label ay tapos na sa Paint, na kung saan ay tool sa Windows 10 accessories. Ang tool na ito ay angkop para sa paggawa ng mga label ng instrumento, dahil ang label ay maaaring gawin nang eksakto sa totoong laki.

Ang PCB ay dinisenyo ng libreng software ng Eagle. Ang board ay iniutos sa kumpanya ng JLCPCB para sa isang mabuting presyo. Walang anumang dahilan upang gawin ito sa bahay. Inirerekumenda kong mag-order ng board at para sa kadahilanang ito ay naka-attach Gerber zip. file

Hakbang 5: Programming at Setting

Arduino software - naka-attach ang file na ino. Sinusubukan kong idokumento ang lahat ng mga pangunahing bahagi ng code at inaasahan kong mas mauunawaan ito kaysa sa aking Ingles. Ano ang kailangang ipaliwanag mula sa code ay ang function na "serbisyo". Ito ay service mode at maaaring magamit para sa setting ng instrumento kung ililipat mo ito sa unang pagkakataon.

Ang pagpapaandar para sa pagbabasa ng kasalukuyang "readCurrent" ay ipinakilala sa code upang maiwasan ang hindi sinasadyang random na kasalukuyang pagbabasa. Sa pagpapaandar na ito, ang pagbabasa ay tapos nang sampung beses at ang pinakamataas na halaga ay napili mula sa sampung mga halaga. Ang maximum na halaga ng kasalukuyang ay kinuha bilang sample sa analog input ng Arduino.

Sa service mode inaayos mo ang apat na naaayos na risistor R4 hanggang R7. Ang bawat trimmer ay responsable para sa kasalukuyang sa isang saklaw ng boltahe. R4 for12V, R5 para sa 24V, R6 para sa 36V at R7 para sa 48V. Sa mode na ito nabanggit ang mga voltages ay unti-unting ipinakita sa mga output terminal at pinapayagan na ayusin ang kinakailangang halaga ng kasalukuyang (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Upang ipasok ang service mode pindutin ang SIMULA pagkatapos lamang lumipat ng instrumento sa loob ng 2 segundo. Ang unang hakbang (12V) ay naaktibo at ang ERROR na humantong ay kumikislap nang isang beses. Ngayon na ang oras upang ayusin ang kasalukuyang. Kung nababagay ang kasalukuyang, buhayin ang susunod na hakbang (24V) sa pamamagitan ng pagpindot muli sa SIMULA. Ang ERROR led ay kumukurap ng dalawang beses. Ulitin ang mga susunod na hakbang sa parehong paraan, gamit ang pindutang SIMULA. Iwanan ang mode ng serbisyo sa pamamagitan ng pindutang SIMULA. Sa bawat oras, ang pinakamagandang sandali para sa pagpindot sa SIMULA ay oras kung humantong ERROR ay madilim pagkatapos ng serye ng mga blinks.

Ang kasalukuyang pagsasaayos ay ginagawa sa pamamagitan ng konektado sa anumang Zener diode na may boltahe sa paligid ng saklaw na gitna, para sa saklaw na 12V dapat itong 6 hanggang 7V diode. Ang Zener diode na ito ay dapat na konektado sa serye na may ammeter o multimeter. Ang naayos na halaga ng kasalukuyang ay hindi dapat maging tumpak, na minus 15% hanggang sa 5% ay OK.

Hakbang 6: Konklusyon

Ang ipinakita na solusyon para sa pagsukat ng mga diode ng Zener ng Arduino ay ganap na bago. Mayroon pa ring ilang mga kawalan, tulad ng supply ng kuryente 220V, Led voltmeter at maximum na sinusukat na boltahe 48V. Maaaring mapabuti ang instrumento sa mga nabanggit na kahinaan. Orihinal na plano kong paandarin ito sa pamamagitan ng baterya, ngunit ang pag-power ng Arduino at medyo mataas na boltahe na sukat na may isa o higit pang step up voltage converter ay nangangailangan ng malaking baterya at instrumento ay magiging mas malaki sa laki.

Maraming mga napakahusay na bahagi ng tester sa isang merkado. Maaari nilang subukan ang lahat ng uri ng transistors, diode, iba pang mga semiconductor at maraming mga pasip na bahagi, ngunit ang pagsukat ng boltahe ng Zener ay may problema, dahil sa maliit na boltahe ng baterya. Inaasahan ko, nasiyahan ka sa aking proyekto at magkaroon ng masarap na oras sa paglalaro ng konstruksyon.