Arduino Zweikanal-Spannungssensormodul - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Es ist ein paar Jahre her, dass ich ein instructable geschrieben habe, ich dachte, das ist Zeit, zurückzukommen. Ich wollte einen Spannungssensor bauen, damit ich ihn an mein Tischnetzteil anschließen kann. Ich habe ein variables Zweikanal-Netzteil, es hat kein Display, also muss ich ein Voltmeter verwenden, um die Spannung einzustellen. Ich bin kein Elektroingenieur oder Programmierer, ich mache das als Hobby. Trotzdem werde ich beschreiben, was wir hier bauen werden, und es ist vielleicht nicht das beste Design oder die beste Codierung, aber ich werde mein Bestes geben.

Schritt 1: Über das Projekt

Zunächst einmal ist dies nur ein vorläufiger Entwurf von etwas Stabilerem und Zuverlässigerem, einige der Komponenten werden nicht im endgültigen Design enden. Die meisten Komponenten wurden nur wegen der Verfügbarkeit ausgewählt (ich hatte sie in meinem Haus) und nicht wegen ihrer Zuverlässigkeit. Dieses Design ist für ein 15-V-Netzteil gedacht, aber Sie können einige passive Komponenten ersetzen und es mit allen Spannungen oder Strömen arbeiten lassen. Die Stromsensoren sind in 5A, 20A und 30A erhältlich. Sie können einfach die Stromstärke auswählen und den Code ändern. Beim Spannungssensor können Sie den Wert der Widerstände und den Code ändern, um höhere Spannungen zu messen.

Die Platine hat keine Einstellwerte, da Sie passive Komponenten austauschen können, um die Anforderungen Ihres Netzteils zu erfüllen. Es wurde so konzipiert, dass es zu jeder Stromversorgung hinzugefügt werden kann.

Schritt 2: Spannungssensoren

Wir beginnen mit den Spannungssensoren und Stromsensoren. Ich verwende ein Arduino Mega, um die Schaltungen und den Code zu testen, sodass einige Anfänger wie ich ihre eigenen im Handumdrehen erstellen und testen können, anstatt das gesamte Modul auf einem Steckbrett bauen zu müssen.

Wir können nur 0-5 Volt mit den analogen Eingängen von Arduino messen. Damit wir bis zu 15 Volt messen können, müssen wir einen Spannungsteiler erstellen, Spannungsteiler sind sehr einfach und können mit nur 2 Widerständen erstellt werden ein Verhältnis von 5:1, damit wir Werte von 0-25 Volt messen können.

Teileliste für Spannungssensor

R1, R3 30k Widerstände

R2, R4 7.5k Widerstände

Schritt 3: Stromsensoren

Für die aktuellen Sensoren werde ich den ACS712 von Allegro verwenden. Als erstes muss ich erwähnen, dass ich weiß, dass diese Sensoren nicht sehr genau sind, aber das war es, was ich beim Entwerfen dieses Moduls zur Hand hatte. Der ACS712 ist nur in einem SMD-Paket erhältlich und ist einer der wenigen SMD-Bauteile, die in diesem Modul verwendet werden.

Stromsensor-Teileliste

IC2, IC3 ASC712ELC-05A

C1, C3 1nF Kondensator

C2, C4 0.1uF Kondensator

Schritt 4: Temperatursensor & Lüfter

Ich beschloss, dem Modul eine Temperaturregelung hinzuzufügen, da die meisten Netzteile eine gute Wärmemenge erzeugen und wir einen Überhitzungsschutz benötigen. Für den Temperatursensor verwende ich einen HDT11 und für die Lüftersteuerung werden wir einen 2N7000 N-Channel MOSFET verwenden, um einen 5V CPU-Lüfter anzutreiben. Die Schaltung ist ziemlich einfach, wir müssen Spannung an den Drain des Transistors anlegen und wir legen eine positive Spannung an das Gate an. In diesem Fall verwenden wir den digitalen Ausgang des Arduino, um diese Spannung bereitzustellen, und der Transistor schaltet sich ein, damit der Lüfter eingeschaltet werden kann energetisiert.

Der Code ist sehr einfach. Wir nehmen eine Temperaturmessung vom DHT11-Sensor vor, wenn die Temperatur höher als unser eingestellter Wert ist, setzt er den Ausgangspin auf HIGH und der Lüfter schaltet sich ein. Sobald die Temperatur unter die eingestellte Temperatur fällt, schaltet sich der Lüfter aus. Ich baue die Schaltung auf meinem Steckbrett, um meinen Code zu testen, ich habe ein paar schnelle Bilder mit meiner Zelle gemacht, nicht sehr gut, sorry, aber der Schaltplan ist leicht zu verstehen.

Teileliste für Temperatursensor und Lüfter

J2 DHT11 Temperatursensor

R8 10K Widerstand

J1 5V LÜFTER

Q1 2N7000 MOSFET

D1 1N4004 Diode

R6 10K Widerstand

R7 47K Widerstand

Schritt 5: Stromkreis

Das Modul läuft mit 5V, daher benötigen wir eine stabile Stromquelle. Ich verwende einen L7805-Spannungsregler, um eine konstante 5-V-Versorgung bereitzustellen, zu dieser Schaltung gibt es nicht viel zu sagen.

Teileliste des Stromkreises

1 L7805 Spannungsregler

C8 0.33uF Kondensator

C9 0.1uF Kondensator

Schritt 6: LCD- und serielle Ausgänge

Ich entwerfe das Modul für die Verwendung mit einem LCD, entschied mich dann aber, einen seriellen Ausgang für Debugging-Zwecke hinzuzufügen. Ich werde nicht ins Detail gehen, wie man ein I2C-LCD einrichtet, weil ich es bereits in einem früheren anweisbaren I2C-LCD abgedeckt habe. Ich verwende einen USB-zu-Seriell-Adapter, den ich an das Modul anschließe, dann öffne ich den seriellen Monitor in der Arduino IDE und ich kann alle Werte sehen und sicherstellen, dass alles so funktioniert, wie es sollte.

LCD & Serial Out Teileliste

I2C 16x2 I2C LCD (20x4 optional)

LED7, LED8 0603 SMD-LED

R12, R21 1K R0603 SMD-Widerstand

Schritt 7: ISP-Programmierung & ATMega328P

Wie ich eingangs erwähnt habe, ist dieses Modul für verschiedene Konfigurationen konzipiert. Wir müssen eine Möglichkeit hinzufügen, den ATMega328 zu programmieren und unsere Skizzen hochzuladen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Modul zu programmieren, eine davon ist die Verwendung eines Arduino als ISP-Programmierer wie in einem meiner vorherigen Instructable Bootloading ATMega mit Arduino Mega.

Anmerkungen:

- Sie benötigen den Kondensator nicht, um die ISP-Skizze auf dem Arduino zu laden, Sie benötigen ihn, um den Bootloader zu brennen und die Voltage_sensor-Skizze hochzuladen.

-Bei neueren Versionen der Arduino IDE müssen Sie Pin 10 mit Pin 1 RESET des ATMega328 verbinden.

ISP & ATMega328P Schaltungsteileliste

U1 ATMega328P

XTAL1 16MHz HC-49S Crsytal

C5, C6 22pf Kondensatoren

ISP1 6-Pin-Header

R5 10K Widerstand

3x4x2 Takt-SMD-Schalter zurücksetzen

Schritt 8: Notizen & Dateien

Dies war nur eine Möglichkeit für mich, einige Ideen in ein funktionierendes Gerät umzusetzen, wie ich bereits erwähnt habe, ist es nur eine kleine Ergänzung für mein Dual-Channel-Tischnetzteil. Ich habe alles enthalten, was Sie brauchen, um Ihr eigenes Modul zu bauen, alle Eagle-CAD-Dateien und Schaltpläne. Ich habe die Arduino-Skizze beigefügt, ist sehr einfach und ich habe versucht, sie leicht zu verstehen und zu ändern. Wenn Sie Fragen haben, können Sie diese gerne stellen, ich werde versuchen, sie zu beantworten. Dies ist ein offenes Projekt, Vorschläge sind willkommen. Ich versuche, so viele Informationen wie möglich einzugeben, aber ich habe erst spät vom Arduino-Wettbewerb erfahren und wollte dies einreichen. Den Rest werde ich bald schreiben. Ich habe auch die SMD-Komponenten (Widerstände und LED) entfernt und durch TH-Komponenten ersetzt, die einzige SMD-Komponente ist der aktuelle Sensor, da er nur in einem SOIC-Paket verfügbar ist, die ZIP-Datei enthält die Dateien mit den TH-Komponenten.