DIY huidige sensor vir Arduino: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hallo daar, ek hoop dat dit goed gaan met u, en in hierdie handleiding sal ek u wys hoe ek 'n huidige sensor vir Arduino gemaak het met behulp van 'n paar basiese elektroniese komponente en 'n tuisgemaakte shunt. Hierdie shunt kan maklik 'n groot stroomsterkte hanteer, ongeveer 10-15 ampère. Die akkuraatheid is ook redelik goed en ek kon baie ordentlike resultate behaal terwyl ek lae strome van ongeveer 100mA meet.

Voorrade

1. Arduino Uno of ekwivalent en programmeerdraad
2. OP- Versterker LM358
3. Springdrade
4. 100 KOhm weerstand
5. 220 KOhm weerstand
6. 10 Kohm weerstand
7. Veroboard of Zero PCB bord
8. Shunt (8 tot 10 milliohms)

Stap 1: Versamel die benodigde onderdele

Die belangrikste dele wat u benodig vir hierdie konstruksie is 'n Shunt saam met die operasionele versterker IC. Vir my toepassing gebruik ek die IC LM358, wat 'n dubbele OP-AMP 8-pins DIP IC is, waarvan ek slegs een van die operasionele versterker gebruik. U benodig ook weerstande vir die nie-omkeerversterkerkring. Ek het 320K en 10K gekies as my weerstand. Die keuse van u weerstand hang volledig af van die hoeveelheid wins wat u wil hê. Nou word die OP-AMP aangedryf deur die 5 volt van die Arduino. Ons moet dus seker maak dat die uitsetspanning van die OP-AMP wanneer die volle stroom deur die shunt gaan, minder as 5 volt is, verkieslik 4 volt om 'n foutmarge te behou. As ons 'n baie hoë versterking kies, dan sal die OP-AMP vir 'n laer stroomwaarde na die versadigingsgebied gaan en slegs 5 volt verby enige huidige waarde gee. U benodig ook 'n prototipe PCB of broodbord om hierdie kring te probeer. Vir die mikrobeheerder gebruik ek die Arduino UNO om die insette van die versterkeruitgang te verkry. U kan enige ekwivalente Arduino -bord kies wat u wil.

Stap 2: Maak u eie shuntweerstand

Die belangrikste kern van die projek is die shuntweerstand wat gebruik word om die klein spanningsval te verskaf. U kan hierdie shunt maklik maak sonder veel moeite. As u 'n dik soliede staaldraad het, kan u 'n redelike lengte van die draad afsny en as 'n shunt gebruik. 'N Ander alternatief hiervoor is om shuntweerstands van ou of beskadigde multimeter te red, net soos hierbo getoon. Die huidige reeks wat u wil meet, hang grootliks af van die waarde van die shuntweerstand. Gewoonlik kan u shunts in die orde van 8 tot 10 milliohms gebruik.

Stap 3: Kringdiagram van die projek

Hier is die hele teorie as 'n somer en ook die stroomdiagram van die huidige sensormodule wat die implementering van die nie-omkerende opset van die OP-AMP toon, wat die nodige versterking bied. Ek het ook 'n 0.1uF-kondensator by die uitgang van die OP-AMP aangeheg om die uitsetspanning glad te maak en enige hoëfrekwensie-geraas te verminder as dit mag voorkom.

Stap 4: Bring alles bymekaar …

Dit is uiteindelik tyd om die huidige sensormodule uit hierdie komponente te maak. Hiervoor het ek 'n klein stukkie verobord uitgesny en my komponente so gerangskik dat ek geen draaddrade of verbindings kon gebruik nie, en die hele stroombaan kon verbind word met direkte soldeerverbindings. Vir die aansluiting van die las deur die shunt, het ek skroefaansluitings gebruik, wat die verbindings baie netjieser maak en dit terselfdertyd baie makliker maak om verskillende vragte te verander/vervang waarvoor ek die stroom wil meet. Maak seker dat u die skroefaansluitings van goeie gehalte kies wat groot strome kan hanteer. Ek het 'n paar foto's van die soldeerproses aangeheg, en soos u kan sien, het die soldeerspore redelik goed uitgekom sonder om 'n jumper of 'n draadverbinding te gebruik. Dit het my module nog duursamer gemaak. Om u 'n perspektief te gee van hoe klein hierdie module is, het ek dit saam met 'n Indiese munt van 2 roepies gehou, en die grootte is amper vergelykbaar. Met hierdie klein grootte kan u hierdie module maklik in u projekte pas. As u SMD -komponente kan gebruik, kan die grootte selfs verminder word.

Stap 5: Kalibreer die sensor om korrekte lesings te gee

Na die konstruksie van die hele module, kom hier 'n effense moeilike deel, wat kalibreer of liewer die nodige kode kry om die korrekte waarde van die stroom te meet. Nou vermenigvuldig ons die spanningsval van die shunt om ons 'n versterkte spanning te gee, hoog genoeg om die Arduino analogRead () -funksie te registreer. As die weerstand konstant is, is die uitgangsspanning lineêr ten opsigte van die grootte van die stroom wat deur die shunt gaan. Die eenvoudige manier om hierdie module te kalibreer, is om 'n werklike multimeter te gebruik om die waarde van die stroom wat deur 'n gegewe stroombaan gaan, te bereken. wat wissel van 0 tot 1023. Gebruik die veranderlike as vlottatatipe om beter waardes te kry). Nou kan ons hierdie analoog waarde vermenigvuldig met 'n konstante om die gewenste huidige waarde te kry, en aangesien die verhouding tussen die spanning en die stroom lineêr is, is hierdie konstante byna dieselfde vir die hele stroombereik, alhoewel u miskien 'n bietjie moet doen aanpassings later. U kan met 4-5 bekende huidige waardes probeer om u konstante waarde te kry. Ek noem die kode wat ek vir hierdie demonstrasie gebruik het.

Stap 6: Finale gevolgtrekkings

Hierdie stroomsensor werk redelik goed in die meeste toepassings met gelykstroom en het 'n fout van minder as 70 mA as dit behoorlik gekalibreer is. Hoe dan ook, daar is 'n paar beperkings van hierdie ontwerp, by baie lae of baie hoë strome, word die afwyking van die werklike waarde aansienlik. 'N Wysiging van die kode is dus nodig vir die grensgevalle. Een alternatief is om 'n instrumentasieversterker te gebruik, wat presiese stroombane het om baie klein spannings te versterk en ook in die hoë kant van die stroombaan gebruik kan word. Die kring kan ook verbeter word deur 'n beter OP-AMP met 'n lae geraas te gebruik. Vir my toepassing werk dit goed en lewer herhaalbare uitvoer. Ek is van plan om 'n wattmeter te maak, waar ek hierdie shunt huidige meting stelsel sou gebruik. Hoop julle het hierdie konstruksie geniet.