წვრილმანი მიმდინარე სენსორი არდუინოსთვის: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

გამარჯობა, ვიმედოვნებ, რომ კარგად იქცევით და ამ გაკვეთილში მე გაჩვენებთ, თუ როგორ გავაკეთე არდუინოსთვის მიმდინარე სენსორი ძალიან ძირითადი ელექტრონული კომპონენტების და სახლში დამზადებული შუნტის გამოყენებით. ამ შუნტს ადვილად შეუძლია გაუმკლავდეს დიდი სიმძლავრის დენს, დაახლოებით 10-15 ამპერი. სიზუსტე ასევე საკმაოდ კარგია და მე შევძელი ძალიან ღირსეული შედეგების მიღება დაბალი დენების გაზომვისას 100mA- ის გარშემო.

მარაგები

1. Arduino Uno ან ექვივალენტი და პროგრამირების მავთული
2. OP- ამპ LM358
3. ჯუმბერის მავთულები
4. 100 KOhm რეზისტორი
5. 220 KOhm რეზისტორი
6. 10 კომის რეზისტორი
7. Veroboard ან Zero PCB დაფა
8. შუნტი (8 -დან 10 მილიოჰმამდე)

ნაბიჯი 1: საჭირო ნაწილების შეგროვება

ძირითადი ნაწილები, რომლებიც დაგჭირდებათ ამ მშენებლობისთვის არის Shunt ოპერატიულ გამაძლიერებელ IC- თან ერთად. ჩემი განაცხადისათვის მე ვიყენებ IC LM358, რომელიც არის ორმაგი OP-AMP 8 პინიანი DIP IC, რომლისგანაც მე ვიყენებ მხოლოდ ერთ ოპერატიულ გამაძლიერებელს. თქვენ ასევე დაგჭირდებათ რეზისტორები არაინვერტირებადი გამაძლიერებლის მიკროსქემისთვის. მე ავირჩიე 320K და 10K, როგორც ჩემი წინააღმდეგობა. თქვენი წინააღმდეგობის არჩევანი მთლიანად დამოკიდებულია მოგების ოდენობაზე, რომელიც გსურთ გქონდეთ. ახლა OP-AMP იკვებება არდუინოს 5 ვოლტით. ამრიგად, ჩვენ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ OP-AMP– დან გამომავალი ძაბვა, როდესაც სრული დენი გადის შუნტში, უნდა იყოს 5 ვოლტზე ნაკლები, სასურველია 4 ვოლტი, რომ შეინარჩუნოს შეცდომის ზღვარი. თუ ჩვენ ვირჩევთ მოგებას, რომელიც საკმაოდ მაღალია, მაშინ დენის უფრო დაბალი მნიშვნელობისთვის, OP-AMP გადადის გაჯერების რეგიონში და მისცემს მხოლოდ 5 ვოლტს ნებისმიერი მიმდინარე მნიშვნელობის მიღმა. ასე რომ დარწმუნდით, რომ შეარჩიეთ გამაძლიერებლის მომატების მნიშვნელობა სათანადოდ. თქვენ ასევე დაგჭირდებათ პროტოტიპი PCB ან breadboard, რომ სცადოთ ეს წრე. მიკრო კონტროლერისთვის მე ვიყენებ Arduino UNO– ს, რათა მივიღო შესასვლელი გამაძლიერებლის გამომავალიდან. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ თქვენთვის სასურველი ნებისმიერი Arduino დაფა.

ნაბიჯი 2: საკუთარი შუნტის რეზისტორის დამზადება

პროექტის მთავარი გული არის შუნტის რეზისტორი, რომელიც გამოიყენება ძაბვის მცირე ვარდნის უზრუნველსაყოფად. თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გააკეთოთ ეს შუნტი უპრობლემოდ. თუ თქვენ გაქვთ სქელი მყარი ფოლადის მავთული, შეგიძლიათ გაჭრათ ამ მავთულის გონივრული სიგრძე და გამოიყენოთ როგორც შუნტი. ამის კიდევ ერთი ალტერნატივა არის ძველი ან დაზიანებული მრავალ მეტრიდან შუნტის რეზისტორების გადარჩენა, როგორც ეს აქ არის ნაჩვენები. მიმდინარე დიაპაზონი, რომლის გაზომვაც გსურთ, დიდწილად დამოკიდებულია შუნტის რეზისტორის ღირებულებაზე. როგორც წესი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ შუნტი 8 -დან 10 მილიოჰმამდე.

ნაბიჯი 3: პროექტის სქემის დიაგრამა

აქ არის მთელი თეორია, როგორც საზაფხულო და ასევე მიმდინარე სენსორული მოდულის წრიული დიაგრამა, რომელიც აჩვენებს OP-AMP– ის არაინვერსიული კონფიგურაციის განხორციელებას, რაც უზრუნველყოფს აუცილებელ სარგებელს. მე ასევე დავამატე 0.1uF კონდენსატორი OP-AMP– ის გამოსასვლელში, რათა გამოვასწორო გამომავალი ძაბვა და შევამცირო მაღალი სიხშირის ხმაური, თუ ეს შეიძლება მოხდეს.

ნაბიჯი 4: შეაგროვეთ ყველაფერი ერთად…

ახლა საბოლოოდ დადგა დრო, რომ მიმდინარე სენსორის მოდული ამ კომპონენტებისგან გამოვიდეს. ამისათვის მე ამოვიღე veroboard- ის პატარა ნაჭერი და განვათავსე ჩემი კომპონენტები ისე, რომ თავიდან ავიცილო ნებისმიერი ჯუმბერის მავთულის ან კონექტორის გამოყენება და მთლიანი წრე იყოს დაკავშირებული პირდაპირ გამაგრების სახსრების გამოყენებით. შუნტის საშუალებით დატვირთვის დასაკავშირებლად მე გამოვიყენე ხრახნიანი ტერმინალები, რაც კავშირებს ბევრად უფრო სისუფთავეს ხდის და ამავდროულად ბევრად უფრო ადვილია სხვადასხვა დატვირთვის გადართვა/შეცვლა, რისთვისაც მსურს გავზომო დენი. დარწმუნდით, რომ შეარჩიეთ კარგი ხარისხის ხრახნიანი ტერმინალები, რომლებსაც შეუძლიათ დიდი დენების დამუშავება. მე დავამატე შედუღების პროცესის რამდენიმე სურათი და როგორც ხედავთ შედუღების კვალი საკმაოდ კარგად გამოვიდა ჯუმბერის ან მავთულის კონექტორის გამოყენების გარეშე. ამან ჩემი მოდული კიდევ უფრო გამძლე გახადა. იმისთვის, რომ გადმოგცეთ რამდენად მცირეა ეს მოდული მე შევინახე ინდური 2 რუპიის მონეტასთან ერთად და ზომა თითქმის შედარებადია. ეს მცირე ზომა საშუალებას გაძლევთ მარტივად მოაწყოთ ეს მოდული თქვენს პროექტებში. თუ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ SMD კომპონენტები, ზომა შეიძლება შემცირდეს.

ნაბიჯი 5: სენსორის დაკალიბრება სწორი კითხვების დასადგენად

მთლიანი მოდულის მშენებლობის შემდეგ აქ მოდის უმნიშვნელო სახიფათო ნაწილი, რომელიც კალიბრაციას უკეთებს და უფრო სწორად ამუშავებს საჭირო კოდს, რათა შეაფასოს დენის სწორი მნიშვნელობა. ახლა ჩვენ არსებითად ვამრავლებთ შუნტის ძაბვის ვარდნას, რომ მოგვცეს გამაძლიერებელი ძაბვა, საკმარისად მაღალი Arduino analogRead () ფუნქციის რეგისტრაციისათვის. ახლა წინააღმდეგობა მუდმივია, გამომავალი ძაბვა არის წრფივი დენის სიდიდის მიმართ, რომელიც გადის შუნტში. ამ მოდულის დაკალიბრების მარტივი გზა არის ფაქტობრივი მულტიმეტრის გამოყენება მოცემული წრის გავლით მიმდინარე მნიშვნელობის გამოსათვლელად. გაითვალისწინეთ მიმდინარე მნიშვნელობა, არდუინოს და სერიული მონიტორის ფუნქციის გამოყენებით, ნახეთ რა არის ანალოგური მნიშვნელობა, რომელიც მოდის (0 -დან 1023 -მდე. გამოიყენეთ ცვლადი, როგორც float მონაცემთა ტიპი უკეთესი მნიშვნელობების მისაღებად). ახლა ჩვენ შეგვიძლია გავამრავლოთ ეს ანალოგური მნიშვნელობა მუდმივით, რომ მივიღოთ სასურველი მიმდინარე მნიშვნელობა და ვინაიდან ძაბვასა და დენს შორის ურთიერთობა ხაზოვანია, ეს მუდმივი თითქმის იგივე იქნება დინების მთელ დიაპაზონში, თუმცა შეიძლება მცირედი რამის გაკეთება მოგიწიოთ. შემდგომი კორექტირება. შეგიძლიათ სცადოთ 4-5 ცნობილი მიმდინარე მნიშვნელობით, რომ მიიღოთ თქვენი მუდმივი მნიშვნელობა. მე აღვნიშნავ კოდს, რომელიც გამოვიყენე ამ დემონსტრაციისთვის.

ნაბიჯი 6: საბოლოო დასკვნები

ეს მიმდინარე სენსორი საკმაოდ კარგად მუშაობს DC– ის უმეტეს პროგრამებში და აქვს სწორი შეცვლისას შეცდომა 70 mA– ზე ნაკლები. რამდენადაც არსებობს შეზღუდვები ამ დიზაინში, ძალიან დაბალ ან ძალიან მაღალ დინებაზე, რეალური ღირებულებიდან გადახრა ხდება მნიშვნელოვანი. ასე რომ, კოდის გარკვეული მოდიფიკაცია აუცილებელია სასაზღვრო შემთხვევებისათვის. ერთ -ერთი ალტერნატივაა ინსტრუმენტული გამაძლიერებლის გამოყენება, რომელსაც აქვს ზუსტი სქემა ძალიან მცირე ძაბვების გასაძლიერებლად და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას წრედის მაღალ მხარეს. ასევე მიკროსქემის გაუმჯობესება შესაძლებელია უკეთესი, დაბალი ხმაურის OP-AMP გამოყენებით. ჩემი აპლიკაციისთვის ის კარგად მუშაობს და იძლევა განმეორებით გამომავალს. ვგეგმავ ვათმეტრის გაკეთებას, სადაც ვიყენებ ამ შუნტის დენის გაზომვის სისტემას. იმედია მოგეწონათ ეს მშენებლობა.