Arduino Zener Diode Tester: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Zener Diode Tester word beheer deur Arduino Nano. Tester meet afbreek Zener spanning vir diodes van 1.8V tot 48V. Die verspreidingsvermoë van gemete diodes kan van 250 mW tot enkele watt wees. Die meting is eenvoudig, koppel net die diode aan en druk op die knoppie START.

Arduino Nano verbind geleidelik die reeks spannings van laer na hoër, in vier stappe. Vir elke stap word die stroom nagegaan deur die gemete Zener -diode. As die stroom meer as nulwaarde is (nie nul nie), beteken dit: Zenerspanning is opgespoor. In hierdie geval word spanning vir 'n sekere tyd vertoon (aangepas deur sagteware tot 10 sekondes) en die meting word gestaak. Stroom in elke stap is konstant deur alle spannings in daardie reeks en neem af deur die aantal stappe - spanningsbereik te verhoog.

Om kragverlies vir hoër spannings te handhaaf, moet die stroom in hierdie reeks verminder word. Tester is ontwerp om diodes te meet van 250mW en 500mW. Zenerdiodes met 'n hoër krag kan op dieselfde manier gemeet word, maar die gemete spanningswaarde is ongeveer 5%laer.

WAARSKUWING: Wees baie versigtig. In hierdie projek word hoogspanning 110/220V gebruik. As u nie die risiko ken om aan die hoofspanning te raak nie, probeer hierdie instruksies nie!

Stap 1: Zener -diode

Die Zener -diode is 'n spesiale tipe diode wat hoofsaaklik gebruik word in kringe soos verwysingsspanningskomponent of spanningsreguleerder. In die voorwaartse spanningsrigting is I-V-eienskappe dieselfde as algemene diode. Spanningsval is ongeveer 0,6V. In teenoorgestelde rigting is daar 'n punt waar die stroom baie skerp toeneem - afbreekspanning. Hierdie spanning word Zener spanning genoem. Op hierdie punt sou die Zener -diode wat direk aan die kragtoevoer gekoppel is met 'n konstante spanningsuitset, onmiddellik brand. Dit is die rede waarom die stroom deur die Zenerdiode beperk moet word deur die weerstand.

IV-eienskappe word op die foto vertoon. Elke tipe Zener -diode definieer die huidige waarde waarteen die regte Zenerspanning gespesifiseer word. (Hierdie spanning kan effens verander word deur die stroom te verhoog). Tipiese stroom vir diodes met 'n kragverlies van ongeveer 250 tot 500mW, is 3 tot 10mA en hang af van die spanningswaarde.

Die afbreekspanning is relatief stabiel vir 'n wye reeks strome en is tipies en anders vir elke diode. Die waarde kan van ongeveer 2V tot meer as 100V wees. Zenerdiodes, wat meestal in praktiese gewone stroombane gebruik word, word gespesifiseer met spannings minder as 50V.

Stap 2: Onderdele

Lys van gebruikte onderdele:

• Omhulsel van OKW, Shell-tipe OKW 9408331
• Hi-Link AC/DC adapter 220V/12V, 2 stuks, eBay
• Hi-Link AC/DC adapter 220V/5V, 2 stuks, eBay
• AC/DC adapter 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kondensators M1 2 stuks, M33 1 stuks, plaaslike winkel
• Diodes 1N4148 5 stuks, Banggood
• IC1, LM317T, hoogspanningsweergawe, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistors 2N222 5 stuks, Banggood
• Relais 351, 5V, 4 stuks, eBay
• Rietrelais, 5V, eBay
• Weerstande 33R, 470R, 1k 4 stuks, 4.7k, 10k, 15k 2 stuks, plaaslike winkel
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2 stuks, eBay
• Skroef terminale blok, Banggood
• Connector Molex 2pins, Banggood
• Connector Molex 3pins, Banggood
• Klein mini hoofskakelaar, eBay
• LED-skerm 0-100V, 3 reëls, eBay
• Inlaatprop, eBay
• Audio spring terminal, eBay
• Mikroskakelaar en knoppie, Banggood
• LED 3 mm groen en rooi, 2 stuks, Banggood
• Lont 0,5A en lonthouer 5x20mm, eBay
• Hoofkabel vir klein instrumente

Gereedskap:

• Kragboor
• Soldeerbout
• Warmtepistool
• Warm smeltlijmpistool
• Draadstropper en snyer
• Skroewedraaierstel
• Tang Stel
• Multimeter

Die gedetailleerde lys van onderdele is hier:

Stap 3: Kringbeskrywing

Kringbeskrywing verwys na aangehegte verbindingsdiagram:

Aan die linkerkant is daar 'n hoogspanningsgedeelte. Aansluitblok vir 220V -aansluiting en al vyf AC/DC -adapters. Adapters lewer meetspannings in vier stappe - reekse: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modules 5VA en 5VB is toegewy aan MCU Arduino Nano en Digital Led Voltmeter. Modules 12VA verskaf die eerste reeks 12V en module 12VB voeg nog 12V by die tweede reeks waarde 24V. Volgende module 24V voeg nog 24V by om die vierde reeks spanning 48V te bereik. Binne die laaste 24V -module is 'n 12V -reguleerkring, wat 12V bied as die derde reekswaarde tot 36V. Hierdie oplossing was nodig omdat die grootte van die bord nie toelaat dat ses modules daarop gemonteer word nie.

In die middelste deel is IC1 LM317 geleë. IC1 moet in weergawe wees vir hoër spanning (50V). Dit is gekoppel as 'n konstante stroomreguleerkring en bied konstante stroom deur die hele reeks van elke spanningsstap. Hierdie stroom is stabiel in een reeks, maar verskil in elke stap. Die waardes is verstelbaar en is 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Waardes word gekies as die boonste perke vir diode met 'n krag van 250mW, en dit is goed genoeg vir kragtiger diodes.

Aan beide kante van IC1 is relais, wat die regte spanningstap met die ingang daarvan verbind en die regte trimmerweerstand aan die uitgang daarvan. Trimmerweerstand spesifiseer huidige waarde op uitset en hierdie stroom word via die weerstand R14 aan die gemete Zener -diode gevoer. Stroom word deur hierdie weerstand deur Arduino nagegaan. Spanningsverdeler R1, R2 neem 'n verminderde monster van spanning op R2 en koppel dit aan die analoog pen A1.

Analoge grond -GND is algemeen vir alle spanningsadapters, digitale voltmeter -adapter en IC1. Wees versigtig, daar is 'n ander digitale digitale vir Arduino en sy adapter. Digitale grond is nodig vir Arduino en sy analoog invoer as verwysingspunt vir meting.

Arduino digitale uitsette D4 tot D7 beheer relais vir elke stap, D8 beheer Digitale voltmeter en D9 beheer ERROR gelei in rooi kleur. ERROR led is aan as daar in geen stap stroom ontdek word nie. In hierdie geval kan die Zenerdiode met 'n hoër Zenerspanning as 48V wees, of kan dit defektief wees (oop). As daar 'n kortsluiting is by die meetpunte, word ERROR LED nie geaktiveer nie en is die bespeurde spanning baie klein, laer as 1V.

Nadat ek die projek voltooi het, het ek besluit om nog 'n LED by te voeg - POWER, want as die voltmeter donker is (af), is dit nie baie duidelik of die instrument self aan of af is nie. Led Power is in serie gekoppel met weerstand 470 tussen punte buite PCB, van Start X3-1 tot Zener X2-1. Weerstand is op 'n klein bord met 'n drukknop gemonteer.

Stap 4: Konstruksie

As 'n boks vir die projek het ek die omhulsel OKW gebruik, wat ek in die ou elektroniese onderdele -winkel gevind het. Hierdie boks is nog steeds beskikbaar by OKW as 'n dop -omhulsel. Die boks is nie baie geskik nie, want dit is te klein vir die bord, maar deur die opgradering van die boks self en die print kan u alle dele binne -in sit. PCB is in Eagle ontwerp as maksimum grootte vir 'n gratis weergawe 8x10cm. In die eerste oomblik lyk dit onmoontlik om alle komponente aan boord te sit, maar uiteindelik was ek suksesvol.

Die opgradering van die boks moet 'n paar plastiekonderdele binne -in verwyder word en staan vir skroewe. Onderdele moet opgegradeer word om die plastiekboks vir die digitale voltmeter aan te pas en 'n ronde uitsny op twee hoeke te maak, naby fout- en hoofkonnektore. Opgraderings is sigbaar op foto's. Belangrik is om die venster vir die voltmeter so na as moontlik aan die rand van die boks te maak. Die drukknoppie START is op 'n klein bord geleë en gemonteer met 'n metaalhoek.

Vensters en gate op die boonste omslag is gemaak vir digitale voltmeter, drukknop, veerklem, LED -fout, LED -krag en USB Arduino Nano -aansluiting. Aan die onderkant is daar 'n uitschakeling vir die skakelaar en die ingang van die kragprop. Digitale voltmeter en kragskakelaar word op die plek vasgemaak deur smeltgom. Op dieselfde manier word beide 3 mm Led -diode -aanwysers vasgestel.

Die gemete diode word gekoppel, nie baie tipies nie, deur 'n klankveer -aansluiting. Ek was op soek na 'n eenvoudige en vinnige verbinding. Hierdie oplossing blyk die beste oplossing te wees.

Nadat ek al die komponente op die bord gesoldeer het, het ek twee 220V -spore op die onderste deel geïsoleer deur 'n smeltlijmpistool. Drade wat van die bord na die kragskakelaar en die ingang van die kragprop lei, word geïsoleer deur hitte-krimpbare buise. Doen dit versigtig; daar mag geen blootgestelde 220V -draad of koperbaan wees nie. PCB word vasgemaak deur gomrubberafstandhouers, wat verhoed dat dit vertikaal beweeg.

Op die voorpaneel is daar etiketafdruk op kleeffoto -papier. Die etiket word gedoen in Paint, 'n hulpmiddel in Windows 10 -bykomstighede. Hierdie instrument is geskik vir die maak van instrumentetikette, omdat die etiket presies in werklike grootte gedoen kan word.

PCB is ontwerp deur Eagle gratis sagteware. Die bord is teen 'n goeie prys by die JLCPCB -onderneming bestel. Daar is geen rede om dit tuis te doen nie. Ek raai u aan om die bord te bestel en daarom word 'n Gerber -ritssluiting daaraan geheg. lêer.

Stap 5: Programmering en instelling

Arduino sagteware - ino lêer is aangeheg. Ek probeer al die belangrikste dele van die kode dokumenteer en hoop dat dit beter verstaanbaar is as my Engels. Wat uit die kode verduidelik moet word, is funksie "diens". Dit is 'n diensmodus en kan gebruik word om die instrument in te stel as u dit vir die eerste keer verander.

Funksie vir die lees van huidige "readCurrent" is in die kode bekendgestel om toevallige ewekansige stroomlesing te voorkom. In hierdie funksie word tien keer gelees en maksimum waarde uit tien waardes gekies. Die maksimum waarde van die stroom word as voorbeeld geneem na die analoge inset van Arduino.

In diensmodus verstel u vier verstelbare weerstand R4 na R7. Elke trimmer is verantwoordelik vir die stroom in een spanningsbereik. R4 vir 12V, R5 vir 24V, R6 vir 36V en R7 vir 48V. In hierdie modus word genoemde spannings geleidelik op die uitgangsklemme aangebied en kan die vereiste stroomwaarde (20mA, 10mA, 7mA, 5mA) aangepas word.

Om die diens af te skakel, druk START net nadat u die instrument binne 2 sekondes aangeskakel het. Die eerste stap (12V) word geaktiveer en ERROR led knipper een keer. Dit is nou tyd om die stroom aan te pas. As die stroom aangepas is, aktiveer die volgende stap (24V) deur weer op START te druk. ERROR led knip twee keer. Herhaal die volgende stappe op dieselfde manier met die START -knoppie. Verlaat diensmodus met die START -knoppie. Elke keer is die beste tyd om op START te druk, as LED ERROR donker is na 'n reeks flitse.

Die huidige aanpassing word uitgevoer deur 'n gekoppelde Zener -diode met 'n spanning rondom die middelafstand, vir 'n 12V -reeks behoort dit 6 tot 7V diode te wees. Hierdie Zener -diode moet in serie met 'n ammeter of multimeter verbind word. Die aangepaste waarde van die stroom moet nie presies wees nie, minus 15% tot plus 5% is OK.

Stap 6: Gevolgtrekking

Die oplossing vir die meting van Zener -diodes deur Arduino is heeltemal nuut. Daar is nog 'n paar nadele, soos 220 V, LED voltmeter en maksimum gemete spanning 48 V. Die instrument kan verbeter word by genoemde swakhede. Ek was oorspronklik van plan om dit met 'n battery aan te dryf, maar Arduino en 'n relatief hoë spanning met een of meer opstartspanningsomskakelaars benodig 'n groot battery, en die instrument is groter.

Daar is baie goeie komponenttoetsers op die mark. Hulle kan alle soorte transistors, diodes, ander halfgeleiers en baie pasiewe komponente toets, maar die meting van die Zenerspanning is problematies as gevolg van die klein batteryspanning. Ek hoop dat u van my projek hou en dat u lekker met konstruksie kan speel.