Prekomerno izklopljeno napajanje z uporabo Arduina

V tem prispevku bomo zgradili oddajnik akumulatorja / enosmerni napajalnik, ki bo samodejno prekinil napajanje, če trenutni pretok skozi obremenitev preseže prednastavljeni prag.

Avtor Girish Radhakrishanan

Glavne tehnične lastnosti

Predlagano vezje za prekinjevanje toka z uporabo Arduina ima LCD zaslon 16 X 2, ki se uporablja za prikaz primera napetosti, toka, porabe energije in prednastavljene mejne vrednosti toka v realnem času.

Kot navdušenec nad elektroniko preizkušamo svoje prototipe na napajalniku s spremenljivo napetostjo. Večina nas ima poceni spremenljivo napajanje, ki morda ne vsebuje niti funkcije za merjenje napetosti / merjenja toka niti vgrajene zaščite pred kratkim stikom ali prekomernim tokom.

To je zato, ker lahko napajanje s temi funkcijami ogrozi vašo denarnico in bo preveč za hobi.

Kratek stik in pretok toka je težava za začetnike, profesionalci pa so temu bolj nagnjeni zaradi svoje neizkušenosti, lahko spremenijo polarnost napajalnika ali napačno povežejo komponente itd.

Te stvari lahko povzročijo, da je tok toka skozi vezje nenavadno visok, kar povzroči toplotni uhajanje polprevodniških in pasivnih komponent, kar povzroči uničenje dragocenih elektronskih komponent. V teh primerih se ohmov zakon spremeni v sovražnika.

Če nikoli niste naredili kratkega stika ali ocvrtega stika, čestitamo! Ste eden redkih ljudi, ki so popolni v elektroniki ali pa nikoli ne preizkusite česa novega v elektroniki.

Predlagani projekt oskrbe z električno energijo lahko zaščiti elektronske komponente pred takšnim uničenjem cvrtja, kar bo za povprečnega ljubitelja elektronike dovolj poceni in dovolj enostavno za tiste, ki so nekoliko nad začetnikom.

Dizajn

Napajalnik ima 3 potenciometre: enega za nastavitev kontrasta LCD zaslona, ​​enega za nastavitev izhodne napetosti v območju od 1,2 V do 15 V, zadnji potenciometer pa za nastavitev trenutne meje od 0 do 2000 mA ali 2 Amperov.

Zaslon LCD vas bo vsako sekundo posodobil s štirimi parametri: napetostjo, porabo toka, vnaprej nastavljeno omejitvijo toka in porabo energije zaradi obremenitve.

Trenutna poraba skozi obremenitev bo prikazana v miliamperih, vnaprej nastavljena mejna vrednost toka bo prikazana v miliamperih, poraba energije pa v mili vatih.
Vezje je razdeljeno na 3 dele: močnostna elektronika, povezava LCD zaslona in vezje za merjenje moči.

Te tri faze lahko pomagajo bralcem, da bolje razumejo vezje. Zdaj pa poglejmo odsek močnostne elektronike, ki nadzoruje izhodno napetost.

Shematski diagram:

Za znižanje napetosti bo uporabljen transformator 12v-0-12v / 3A, diode 6A4 bodo pretvorile izmenični tok v enosmerno napetost, kondenzator 2000uF pa bo zgladil napeto napetost DC iz diod.

Fiksni 9V regulator LM 7809 bo pretvoril nereguliran enosmerni tok v reguliran 9V enosmerni tok. Napajanje 9V bo napajalo Arduino in rele. Poskusite uporabiti enosmerni priključek za vhodno napajanje arduina.

Ne preskočite tistih 0,1uF keramičnih kondenzatorjev, ki zagotavljajo dobro stabilnost izhodne napetosti.

LM 317 zagotavlja spremenljivo izhodno napetost za obremenitev, ki jo je treba priključiti.

Izhodno napetost lahko prilagodite z vrtenjem potenciometra 4,7 K ohma.

S tem se zaključi poglavje o moči.

Zdaj pa poglejmo povezavo zaslona:

Podrobnosti o povezavi

Tu ni treba ničesar razlagati, samo povežite Arduino in LCD zaslon v skladu s shemo vezja. Za boljši kontrast gledanja prilagodite potenciometer 10K.

Zgornji zaslon prikazuje vzorčne odčitke za štiri omenjene parametre.

Stopnja merjenja moči

Zdaj pa si oglejmo podrobno vezje za merjenje moči.

Merilno vezje obsega voltmeter in ampermeter. Arduino lahko istočasno meri napetost in tok s povezovanjem mreže uporov v skladu s shemo vezja.

Podrobnosti o povezavi releja za zgornjo zasnovo:

Vzporedno štirje 10 ohmski upori, ki tvorijo 2,5 ohmski uporni upor, ki bo uporabljen za merjenje tokovnega toka skozi obremenitev. Upori naj bodo najmanj 2 vata.

Upori 10k ohm in 100k ohm Arduinu pomagajo meriti napetost pri obremenitvi. Ti upori so lahko tisti z normalno močjo.

Če želite izvedeti več o delovanju ampermetra in voltmetra na osnovi Arduina, si oglejte ti dve povezavi:

Voltmeter: https://homemade-circuits.com/2016/09/how-to-make-dc-voltmeter-using-arduino.html

Ampermeter: https://homemade-circuits.com/2017/08/arduino-dc-digital-ammeter.html

Potenciometer 10K ohm je na voljo za nastavitev največje ravni toka na izhodu. Če trenutni tok skozi obremenitev preseže vnaprej nastavljeni tok, se izhodno napajanje odklopi.
Na zaslonu lahko vidite prednastavljeno raven, ki bo omenjena kot »LT« (omejitev).

Recimo na primer: če omejitev nastavite na 200, bo oddajal tok do 199 mA. Če je trenutna poraba enaka 200 mA ali več, se izhod takoj prekine.

Izhod vklopi in izklopi Arduino pin # 7. Ko je ta zatič visok, tranzistor napaja rele, ki povezuje skupne in običajno odprte nožice, kar vodi do pozitivnega napajanja bremena.

Dioda IN4007 absorbira visokonapetostni EMF nazaj iz tuljave releja med vklopom in izklopom releja.

Koda programa:

//------------------Program Developed by R.GIRISH------------------//
#include
#define input_1 A0
#define input_2 A1
#define input_3 A2
#define pot A3
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2)
int Pout = 7
int AnalogValue = 0
int potValue = 0
int PeakVoltage = 0
int value = 0
int power = 0
float AverageVoltage = 0
float input_A0 = 0
float input_A1 = 0
float output = 0
float Resolution = 0.00488
float vout = 0.0
float vin = 0.0
float R1 = 100000
float R2 = 10000
unsigned long sample = 0
int threshold = 0
void setup()
{
lcd.begin(16,2)
Serial.begin(9600)
pinMode(input_3, INPUT)
pinMode(Pout, OUTPUT)
pinMode(pot, INPUT)
digitalWrite(Pout, HIGH)
}
void loop()
{
PeakVoltage = 0
value = analogRead(input_3)
vout = (value * 5.0) / 1024
vin = vout / (R2/(R1+R2))
if (vin <0.10)
{
vin = 0.0
}
for(sample = 0 sample <5000 sample ++)
{
AnalogValue = analogRead(input_1)
if(PeakVoltage {
PeakVoltage = AnalogValue
}
else
{
delayMicroseconds(10)
}
}
input_A0 = PeakVoltage * Resolution
PeakVoltage = 0
for(sample = 0 sample <5000 sample ++)
{
AnalogValue = analogRead(input_2)
if(PeakVoltage {
PeakVoltage = AnalogValue
}
else
{
delayMicroseconds(10)
}
}
potValue = analogRead(pot)
threshold = map(potValue, 0, 1023, 0, 2000)
input_A1 = PeakVoltage * Resolution
output = (input_A0 - input_A1) * 100
output = output * 4
power = output * vin
while(output >= threshold || analogRead(input_1) >= 1010)
{
digitalWrite(Pout, LOW)
while(true)
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Power Supply is')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('Disconnected.')
delay(1500)
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Press Reset the')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('Button.')
delay(1500)
}
}
while(output >= threshold || analogRead(input_2) >= 1010)
{
digitalWrite(Pout, LOW)
while(true)
{
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Power Supply is')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('Disconnected.')
delay(1500)
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('Press Reset the')
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('Button.')
delay(1500)
}
}
lcd.clear()
lcd.setCursor(0,0)
lcd.print('V=')
lcd.print(vin)
lcd.setCursor(9,0)
lcd.print('LT=')
lcd.print(threshold)
lcd.setCursor(0,1)
lcd.print('I=')
lcd.print(output)
lcd.setCursor(9,1)
lcd.print('P=')
lcd.print(power)
Serial.print('Volatge Level at A0 = ')
Serial.println(analogRead(input_1))
Serial.print('Volatge Level at A1 = ')
Serial.println(analogRead(input_2))
Serial.print('Voltage Level at A2 = ')
Serial.println(analogRead(input_3))
Serial.println('------------------------------')
}

//------------------Program Developed by R.GIRISH------------------//

Do zdaj bi že pridobili dovolj znanja za izdelavo napajalnika, ki bi vas ščitil dragocene elektronske komponente in module.

Če imate kakršno koli posebno vprašanje glede tega prekinjenega tokokroga napajanja z uporabo Arduina, vas prosimo, da vprašate v oddelku za komentarje, boste morda prejeli hiter odgovor.