Sensori aktual DIY për Arduino: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Përshëndetje, shpresoj se po bëni mirë dhe në këtë tutorial do t'ju tregoj se si kam bërë një sensor aktual për Arduino duke përdorur disa përbërës elektronikë shumë themelorë dhe një shunt të bërë në shtëpi. Ky shunt lehtë mund të përballojë magnitudë të madhe të rrymës, rreth 10-15 Amper. Saktësia është gjithashtu mjaft e mirë dhe unë kam qenë në gjendje të marr rezultate shumë të mira ndërsa matja rrymat e ulëta rreth 100mA.

Furnizimet

1. Arduino Uno ose tela ekuivalent dhe programues
2. OP- Amp LM358
3. Telat e kërcyesit
4. Rezistencë 100 KOhm
5. Rezistencë 220 KOhm
6. Rezistencë 10 Kohm
7. Veroboard ose bordi Zero PCB
8. Shunt (8 deri në 10 miliohms)

Hapi 1: Mbledhja e pjesëve të kërkuara

Pjesët kryesore që ju nevojiten për këtë ndërtim është një Shunt së bashku me përforcuesin operativ IC. Për aplikimin tim unë po përdor IC LM358 i cili është një DIP IC i dyfishtë OP-AMP 8 pin, nga i cili po përdor vetëm një nga amplifikatorët operacionalë. Ju gjithashtu do të keni nevojë për rezistorë për qarkun e amplifikatorit jo-përmbysës. Unë kam zgjedhur 320K dhe 10K si rezistencat e mia. Zgjedhja e rezistencës suaj varet plotësisht nga sasia e fitimit që dëshironi të keni. Tani OP-AMP po mundësohet nga 5 volt i Arduino. Pra, ne duhet të sigurohemi që tensioni i daljes nga OP-AMP kur rryma e plotë po kalon nëpër shunt duhet të jetë më pak se 5 volt, mundësisht 4 volt për të mbajtur një diferencë gabimi. Nëse zgjedhim një fitim i cili është mjaft i lartë atëherë për një vlerë më të ulët të rrymës, OP-AMP do të hyjë në rajonin e ngopjes dhe do të japë vetëm 5 volt përtej çdo vlere aktuale. Pra, sigurohuni që të zgjidhni vlerën e fitimit të amplifikatorit në mënyrë të përshtatshme. Ju gjithashtu do të keni nevojë për një prototipizim të PCB -së ose bukës për të provuar këtë qark. Për mikrokontrolluesin jam duke përdorur Arduino UNO për të marrë hyrjen nga dalja e amplifikatorit. Ju mund të zgjidhni çdo bord ekuivalent Arduino që dëshironi.

Hapi 2: Krijimi i rezistencës tuaj të shuntit

Zemra kryesore e projektit është rezistenca e shuntit e përdorur për të siguruar rënien e vogël të tensionit. Ju lehtë mund ta bëni këtë shunt pa shumë sherr. Nëse keni një tel të trashë prej çeliku të fortë, atëherë mund të shkurtoni një gjatësi të arsyeshme të atij teli dhe mund ta përdorni si një shunt. Një alternativë tjetër për këtë është shpëtimi i rezistencave të shmangies nga shumë metra të vjetër ose të dëmtuar ashtu siç tregohet këtu. Gama aktuale që dëshironi të matni varet shumë nga vlera e rezistencës së shuntit. Në mënyrë tipike, ju mund të përdorni shunts në rendin prej 8 deri në 10 miliohms.

Hapi 3: Diagrami qarkor i projektit

Këtu është e gjithë teoria si një verë dhe gjithashtu diagrami qarkor i modulit të sensorit aktual që tregon zbatimin e konfigurimit jo përmbysës të OP-AMP duke siguruar përfitimin e nevojshëm. Unë gjithashtu kam bashkuar një kondensator 0.1uF në daljen e OP-AMP për të zbutur tensionin e daljes dhe për të zvogëluar çdo zhurmë me frekuencë të lartë nëse mund të ndodhë.

Hapi 4: Sillni të gjitha së bashku…

Tani është më në fund koha për të bërë modulin aktual të sensorit nga këto përbërës. Për këtë kam prerë një pjesë të vogël të veroboard dhe i kam rregulluar komponentët e mi në atë mënyrë që të shmang përdorimin e telave ose lidhësve të kërcyesit dhe i gjithë qarku mund të lidhet duke përdorur nyje lidhëse të drejtpërdrejta. Për lidhjen e ngarkesës përmes shuntit, kam përdorur terminalet me vidë, gjë që i bën lidhjet shumë më të pastra dhe në të njëjtën kohë e bën shumë më të lehtë ndërrimin/zëvendësimin e ngarkesave të ndryshme për të cilat dua të mat rrymën. Sigurohuni që të zgjidhni terminalet e vidave me cilësi të mirë të cilat janë të afta të trajtojnë rryma të mëdha. Unë kam bashkangjitur disa fotografi të procesit të bashkimit dhe siç mund ta shihni gjurmët e saldimit dolën mjaft mirë pa përdorur ndonjë bluzë ose lidhës teli. Kjo e bëri modulin tim edhe më të qëndrueshëm. Për t'ju dhënë një perspektivë se sa i vogël është ky modul, e mbaj atë së bashku me një monedhë indiane 2 rupi dhe madhësia është pothuajse e krahasueshme. Kjo madhësi e vogël ju mundëson që ta përshtatni me lehtësi këtë modul në projektet tuaja. Nëse mund të përdorni komponentët SMD, madhësia madje mund të zvogëlohet.

Hapi 5: Kalibrimi i sensorit për të dhënë lexime të sakta

Pas ndërtimit të të gjithë modulit këtu vjen një pjesë e lehtë e ndërlikuar, e kalibruar ose më mirë të dalë me kodin e nevojshëm për të matur vlerën e saktë të rrymës. Tani në thelb ne po e shumëzojmë rënien e tensionit të shunt -it për të na dhënë një tension të përforcuar, mjaft të lartë për të regjistruar funksionin Arduino analogRead (). Tani rezistenca është konstante, tensioni i daljes është linear në lidhje me madhësinë e rrymës që kalon nëpër shunt. Mënyra më e lehtë për të kalibruar këtë modul është përdorimi i një multimetri aktual për të llogaritur vlerën e rrymës që kalon nëpër një qark të caktuar. Vini re këtë vlerë të rrymës, duke përdorur funksionin arduino dhe serial monitor, shihni se cila është vlera analoge që po vjen (duke filluar nga 0 në 1023. Përdorni variablin si lloj i të dhënave float për të marrë vlera më të mira). Tani ne mund ta shumëzojmë këtë vlerë analoge me një konstante për të marrë vlerën e dëshiruar të rrymës dhe meqenëse lidhja midis tensionit dhe rrymës është lineare, kjo konstante do të jetë pothuajse e njëjtë për të gjithë gamën e rrymës, megjithëse mund t'ju duhet të bëni pak rregullime më vonë. Mund të provoni me 4-5 vlera aktuale të njohura për të marrë vlerën tuaj konstante. Unë do të përmend kodin që kam përdorur për këtë demonstrim.

Hapi 6: Përfundimet përfundimtare

Ky sensor aktual funksionon mjaft mirë në shumicën e aplikacioneve të mundësuar nga DC dhe ka një gabim prej më pak se 70 mA nëse kalibrohet siç duhet. Sa herë që ka disa kufizime të këtij modeli, në rryma shumë të ulëta ose shumë të larta, devijimi nga vlera aktuale bëhet i rëndësishëm. Pra, një modifikim i kodit është i nevojshëm për rastet kufitare. Një alternativë është përdorimi i një përforcuesi Instrumentation, i cili ka qark të saktë për të amplifikuar tensione shumë të vogla dhe gjithashtu mund të përdoret në anën e lartë të qarkut. Gjithashtu qarku mund të përmirësohet duke përdorur një OP-AMP më të mirë, me zhurmë të ulët. Për aplikimin tim, funksionon mirë dhe jep dalje të përsëritshme. Unë jam duke planifikuar të bëj një vatometër, ku do të përdorja këtë sistem të matjes së rrymës shunt. Shpresoj që ju pëlqeu kjo ndërtim.