Testues i diodës Arduino Zener: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:23

Testuesi i Diodës Zener kontrollohet nga Arduino Nano. Testuesi mat prishjen e tensionit Zener për diodat nga 1.8V në 48V. Fuqia e shpërndarjes së diodave të matura mund të jetë nga 250mW në disa Watts. Matja është e thjeshtë, thjesht lidhni diodën dhe shtypni butonin START.

Arduino Nano lidh gradualisht gamën e tensioneve nga më e ulët në atë më të lartë, në katër hapa. Për çdo hap, rryma kontrollohet përmes diodës së matur Zener. Nëse rryma është mbi vlerën zero (jo zero), kjo do të thotë: Tensioni Zener u zbulua. Në këtë rast, tensioni shfaqet për një kohë të caktuar (i rregulluar nga softueri në 10 sekonda) dhe matja ndalet. Rryma në secilin hap është konstante përmes të gjitha tensioneve në atë rang dhe po zvogëlohet duke rritur numrin e hapit - diapazonin e tensionit.

Për të ruajtur shpërndarjen e energjisë për tensione më të larta, rryma në këtë interval duhet të zvogëlohet. Testuesi është krijuar për të matur diodat nga 250mW dhe 500mW. Diodat Zener me fuqi më të madhe, mund të maten në të njëjtën mënyrë, por vlera e matur e tensionit është më e ulët për rreth 5%.

KUJDES: Ju lutemi të jeni shumë të kujdesshëm. Në këtë projekt përdoret tension i lartë 110/220V. Nëse nuk jeni të njohur me rrezikun e prekjes së tensionit kryesor, mos e provoni këtë Udhëzues!

Hapi 1: Dioda Zener

Dioda Zener është lloj i veçantë i diodës që përdoret kryesisht në qarqe si komponenti i tensionit referues ose rregullatori i tensionit. Në drejtimin e tensionit përpara, karakteristikat I-V janë të njëjta me diodën e përdorimit të përgjithshëm. Rënia e tensionit është rreth 0.6V. I njëanshëm në drejtim të kundërt, ka një pikë, ku rryma rritet shumë ndjeshëm - tensioni i prishjes. Ky tension quhet tension Zener. Në këtë pikë, dioda Zener e lidhur drejtpërdrejt me furnizimin me energji elektrike me dalje konstante të tensionit, do të digjej menjëherë. Kjo është arsyeja, pse rryma përmes diodës Zener, duhet të kufizohet nga rezistenca.

Karakteristikat I-V shfaqen në figurë. Çdo lloj diodë Zener përcakton vlerën aktuale në të cilën është caktuar tensioni i duhur Zener. (Ky tension mund të ndryshohet paksa duke rritur rrymën). Rryma tipike për diodat me shpërndarje të energjisë rreth 250 deri 500mW, është 3 deri në 10mA dhe varet nga vlera e tensionit.

Tensioni i prishjes është relativisht i qëndrueshëm për gamën e gjerë të rrymave dhe është tipik dhe i ndryshëm për secilën diodë. Vlera e tij mund të jetë nga rreth 2V në mbi 100V. Diodat Zener, të cilat përdoren më së shumti në qarqet e zakonshme praktike, specifikohen me tensione më të vogla se 50V.

Hapi 2: Pjesët

Lista e pjesëve të përdorura:

• Shtojcë nga OKW, OKW 9408331 e tipit Shell
• Përshtatës Hi-Link AC/DC 220V/12V, 2 copë, eBay
• Përshtatës Hi-Link AC/DC 220V/5V, 2 copë, eBay
• Përshtatës AC/DC 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kondensatorët M1 2pcs, M33 1pc, dyqan lokal
• Diodat 1N4148 5pcs, Banggood
• IC1, LM317T, version i tensionit të lartë, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistorë 2N222 5 copë, Banggood
• Stafetë 351, 5V, 4pcs, eBay
• Stafetë kallami, 5V, eBay
• Rezistenca 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, dyqan lokal
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2pcs, eBay
• Blloku i terminalit të vidhave, Banggood
• Lidhës Molex 2 kunja, Banggood
• Lidhës Molex 3pins, Banggood
• Mini i vogël ndërprerës kryesor, eBay
• Ekran LED 0-100V, 3 rreshta, eBay
• Hyrja e prizës së energjisë, eBay
• Terminali pranveror audio, eBay
• Mikroçelës dhe buton, Banggood
• LED 3mm jeshile dhe e kuqe, 2 copë, Banggood
• Siguresa 0.5A dhe mbajtësi i siguresave 5x20mm, eBay
• Kordoni kryesor i energjisë për instrumente të vegjël

Mjetet:

• Stërvitje me energji elektrike
• Makine per ngjitjen e metalit
• Armë e nxehtë
• Armë ngjitëse e shkrirjes së nxehtë
• Heqës dhe prerës i telave
• Set kaçavidash
• Set pincash
• Multimetër

Lista e detajuar e pjesëve është këtu:

Hapi 3: Përshkrimi i qarkut

Përshkrimi i qarkut i referohet diagramit të bashkangjitur të lidhjes:

Në anën e majtë, ka një pjesë të tensionit të lartë. Blloku i terminalit për lidhje 220V dhe të pesë adaptuesit AC/DC. Përshtatësit japin tensione matëse në katër hapa - diapazone: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modulet 5VA dhe 5VB janë të dedikuar për MCU Arduino Nano dhe Digital Led Voltmeter. Modulet 12VA furnizojnë gamën e parë 12V dhe moduli 12VB shtojnë një tjetër 12V në vlerën e gamës së dytë 24V. Moduli tjetër 24V shtoni një 24V tjetër në totalin e tensionit të rangut të katërt 48V. Brenda modulit të fundit 24V është qark rregullator 12V, duke siguruar 12V si vlera e gamës së tretë në 36V. Kjo zgjidhje ishte e nevojshme sepse madhësia e bordit nuk lejon që gjashtë module të montohen në të.

Në pjesën e mesme ndodhet IC1 LM317. IC1 duhet të jetë në version për tension më të lartë (50V). Isshtë i lidhur si qark rregullator i rrymës konstante dhe siguron rrymë konstante në të gjithë gamën e secilit hap të tensionit. Kjo rrymë është e qëndrueshme në një gamë, por e ndryshme në çdo hap. Vlerat janë të rregullueshme dhe janë 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Vlerat janë zgjedhur si kufijtë e sipërm për diodën me fuqi 250mW dhe ato janë mjaft të mira për diodat më të fuqishme.

Në të dy anët e IC1 janë stafetat, të lidhura me hapin e duhur të tensionit në hyrjen e tij dhe rezistencën e duhur të prerësit me daljen e tij. Rezistori i prerës specifikon vlerën aktuale në dalje dhe kjo rrymë furnizohet me diodën e matur Zener përmes rezistencës R14. Rryma kontrollohet në këtë rezistencë nga Arduino. Ndarësi i tensionit R1, R2 merr mostër të reduktuar të tensionit në R2 dhe lidheni atë me pinin analog A1.

GND analoge e tokës është e zakonshme për të gjithë adaptuesit e tensionit, përshtatësin e voltmetrit dixhital dhe IC1. Kini kujdes, ka një bazë tjetër, dixhitale për Arduino dhe përshtatësin e saj. Toka dixhitale është e nevojshme për Arduino dhe hyrjen e tij analoge si pikë referimi matjeje.

Arduino daljet dixhitale të releve të kontrollit D4 në D7 për çdo hap, kontrolli D8 Voltmetri dixhital dhe kontrolli D9 ERROR i udhëhequr me ngjyrë të kuqe. ERROR led ndizet nëse nuk ka rrymë të zbuluar në asnjë hap. Në këtë rast dioda Zener mund të jetë me tension më të lartë Zener si 48V, ose mund të jetë e dëmtuar (e hapur). Nëse ka një qark të shkurtër në terminalet matës, ERROR led nuk aktivizohet dhe tensioni i zbuluar është shumë i vogël, më i ulët se 1V.

Pasi të kem mbaruar projektin vendosa të shtoj edhe një led tjetër - POWER, sepse nëse voltmetri është i errët (i fikur), nuk është shumë e qartë nëse vetë instrumenti është i ndezur ose i fikur. Led Power lidhet në seri me rezistencë 470 midis pikave jashtë PCB, nga Start X3-1 në Zener X2-1. Rezistenca është montuar në një dërrasë të vogël me butonin shtytës.

Hapi 4: Ndërtimi

Si kuti për projektin, kam përdorur rrethimin OKW, të gjetur në dyqanin e vjetër të pjesëve elektronike. Kjo kuti është ende e disponueshme në OKW si një mbyllje e llojit të guaskës. Kutia nuk është shumë e përshtatshme sepse është shumë e vogël për tabelën, por një azhurnim i vetë kutisë dhe PCB ju lejon të vendosni të gjitha pjesët brenda. PCB është projektuar në Eagle si madhësia maksimale për versionin falas 8x10cm. Në momentin e parë duket e pamundur të vendosësh të gjithë përbërësit në bord, por më në fund isha i suksesshëm.

Përditësimi i kutisë kërkon heqjen e disa pjesëve plastike brenda dhe qëndron për vida. Përditësimi i pjesëve kërkon modifikimin e kutisë plastike për voltmetër dixhital dhe ndërprerje të rrumbullakët në dy qoshe, pranë lidhësve të gabimit dhe energjisë kryesore. Përmirësimet janë të dukshme në fotografi. Gjëja e rëndësishme është që dritarja për voltmetër të bëhet sa më afër buzës së kutisë. Butoni i shtypjes START është i vendosur në tabelë të vogël dhe i montuar me kënd metalik.

Dritaret dhe vrimat në kapakun e sipërm janë bërë për voltmetër dixhital, buton shtypi, terminal pranveror, Gabim LED, LED Power dhe lidhës USB Arduino Nano. Në pjesën e poshtme ka ndërprerje për ndërprerësin e energjisë dhe hyrjen e prizës. Voltmetri dixhital dhe ndërprerësi i energjisë fiksohen në vend me zam të shkrirë të nxehtë. Në të njëjtën mënyrë janë fiksuar të dy treguesit e diodës Led 3mm.

Dioda e matur është e lidhur, jo shumë zakonisht, me lidhësin e pranverës audio. Po kërkoja një lidhje të thjeshtë dhe të shpejtë. Kjo zgjidhje duket të jetë zgjidhja më e mirë.

Pas bashkimit të të gjithë përbërësve në tabelë, unë kam izoluar dy shirita 220V në pjesën e poshtme, me armë ngjitëse të shkrirjes së nxehtë. Telat që çojnë nga pllaka në çelësin e energjisë dhe në prizën e prizës së energjisë janë të izoluara nga tuba që zvogëlohen me nxehtësi. Bëni me kujdes, nuk duhet të ketë asnjë tel të ekspozuar 220V ose pistë. PCB është e fiksuar në vend me ndarës gome ngjitës, të cilët e parandalojnë atë nga lëvizja vertikale.

Në panelin e përparmë ka etiketë të shtypur në letër fotografike ngjitëse. Etiketa është bërë në Paint, e cila është mjet në aksesorët e Windows 10. Ky mjet është i përshtatshëm për prodhimin e etiketave të instrumenteve, sepse etiketa mund të bëhet saktësisht në madhësinë reale.

PCB është projektuar nga softueri pa Eagle. Bordi u porosit në kompaninë JLCPCB për një çmim të mirë. Nuk ka asnjë arsye për ta bërë atë në shtëpi. Unë rekomandoj të porosisni tabelën dhe për këtë arsye është bashkangjitur Gerber zip. dosje.

Hapi 5: Programimi dhe vendosja

Softueri Arduino - skedari ino është i bashkangjitur. Unë përpiqem të dokumentoj të gjitha pjesët kryesore të kodit dhe shpresoj se është më mirë i kuptueshëm se anglishtja ime. Ajo që duhet të shpjegohet nga kodi është funksioni "shërbim". Modeshtë mënyra e shërbimit dhe mund të përdoret për vendosjen e instrumentit nëse e ndërroni për herë të parë.

Funksioni për leximin e rrymës "readCurrent" u prezantua në kod për të parandaluar leximin aksidental të rrymës. Në këtë funksion, leximi bëhet dhjetë herë dhe vlera maksimale zgjidhet nga dhjetë vlera. Vlera maksimale e rrymës merret si mostër në hyrjen analoge të Arduino.

Në modalitetin e shërbimit ju rregulloni katër rezistencë të rregullueshme R4 në R7. Çdo prerës është përgjegjës për rrymën në një gamë të tensionit. R4 për12V, R5 për 24V, R6 për 36V dhe R7 për 48V. Në këtë mënyrë tensionet e përmendura paraqiten gradualisht në terminalet e daljes dhe lejojnë të rregullojë vlerën e kërkuar të rrymës (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Për të hyrë në modalitetin e shërbimit, shtypni START menjëherë pasi të ndizni instrumentin brenda 2 sekondave. Hapi i parë (12V) është aktivizuar dhe ERROR led po pulson një herë. Tani është koha për të rregulluar rrymën. Nëse rryma është rregulluar, aktivizoni hapin tjetër (24V) duke shtypur përsëri START. ERROR led po ndez dy herë. Përsëritni hapat e ardhshëm në të njëjtën mënyrë, duke përdorur butonin START. Largohuni nga modaliteti i shërbimit me butonin START. Në çdo kohë, momenti më i mirë për të shtypur START është koha nëse ERROR led është e errët pas serisë së pulsimeve.

Rregullimi aktual bëhet duke lidhur çdo diodë Zener me tension rreth mesit të intervalit, për diapazonin 12V duhet të jetë 6 deri në 7V diodë. Kjo diodë Zener duhet të lidhet në seri me ammetër ose multimetër. Vlera e rregulluar e rrymës nuk duhet të jetë e saktë, minus 15% në plus 5% është në rregull.

Hapi 6: Përfundimi

Zgjidhja e paraqitur për matjen e diodave Zener nga Arduino është krejtësisht e re. Ende ka disa disavantazhe, si furnizimi me energji 220V, voltmetër Led dhe tension maksimal i matur 48V. Instrumenti mund të përmirësohet në dobësitë e përmendura. Fillimisht kam planifikuar ta furnizoj atë me bateri, por fuqizimi i Arduino dhe tensioni relativisht i lartë i matjes me një ose më shumë konvertues të rritjes së tensionit kërkojnë bateri të madhe dhe instrumenti do të jetë më i madh në madhësi.

Ka shumë testues shumë të mirë të përbërësve në treg. Ata mund të testojnë të gjitha llojet e transistorëve, diodave, gjysmëpërçuesve të tjerë dhe shumë përbërës pasivë, por matja e tensionit Zener është problematike, për shkak të tensionit të vogël të baterisë. Shpresoj, ju pëlqen projekti im dhe do të kalonit një kohë të bukur duke luajtur me ndërtimin.