„Arduino Zener“diodų testeris: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

„Zener“diodų testerį valdo „Arduino Nano“. Bandytojas matuoja „Zener“įtampos diodams nuo 1,8 V iki 48 V. Išmatuotų diodų išsklaidymo galia gali būti nuo 250 mW iki kelių vatų. Matavimas yra paprastas, tiesiog prijunkite diodą ir paspauskite mygtuką START.

„Arduino Nano“palaipsniui jungia įtampos diapazoną nuo žemesnės iki aukštesnės keturiais etapais. Kiekvieno žingsnio metu srovė tikrinama per išmatuotą Zenerio diodą. Jei srovė viršija nulinę vertę (ne nulį), tai reiškia: buvo aptikta Zenerio įtampa. Tokiu atveju tam tikrą laiką rodoma įtampa (nustatoma programine įranga iki 10 sekundžių) ir matavimas sustabdomas. Srovė kiekviename žingsnyje yra pastovi per visas to diapazono įtampas ir mažėja didinant žingsnių skaičių - įtampos diapazoną.

Norint išlaikyti didesnės įtampos galios išsisklaidymą, šio diapazono srovė turi būti sumažinta. Testeris skirtas matuoti diodus nuo 250 mW ir 500 mW. Didesnės galios „Zener“diodai gali būti matuojami taip pat, tačiau išmatuota įtampos vertė yra mažesnė maždaug 5%.

ĮSPĖJIMAS: būkite labai atsargūs. Šiame projekte naudojama aukštos įtampos 110/220V. Jei nesate susipažinę su pavojumi prisiliesti prie pagrindinės įtampos, nebandykite šios instrukcijos!

1 žingsnis: Zenerio diodas

„Zener“diodas yra specialus diodo tipas, dažniausiai naudojamas tokiose grandinėse kaip etaloninės įtampos komponentas arba įtampos reguliatorius. Į priekinę įtampą I-V charakteristikos yra tokios pačios kaip bendrosios paskirties diodų. Įtampos kritimas yra apie 0,6 V. Pasvirusi priešinga kryptimi, yra taškas, kuriame srovė labai smarkiai padidėja - gedimo įtampa. Ši įtampa vadinama Zenerio įtampa. Šiuo metu Zenerio diodas, tiesiogiai prijungtas prie maitinimo šaltinio su pastovios įtampos išėjimu, iškart sudegs. Dėl šios priežasties srovę per Zenerio diodą turi riboti rezistorius.

Nuotraukoje rodomos IV charakteristikos. Kiekvienas Zenerio diodo tipas apibrėžia dabartinę vertę, kurioje yra tinkama Zenerio įtampa. (Ši įtampa gali būti šiek tiek pakeista padidinus srovę). Įprasta srovė diodams, kurių galios išsklaidymas yra apie 250–500 mW, yra 3–10 mA ir priklauso nuo įtampos vertės.

Gedimo įtampa yra gana stabili plačiam srovių diapazonui ir yra tipiška bei skirtinga kiekvienam diodui. Jo vertė gali būti nuo maždaug 2 V iki daugiau nei 100 V. „Zener“diodai, kurie dažniausiai naudojami įprastose įprastose grandinėse, nurodomi esant mažesnei nei 50 V įtampai.

2 žingsnis: dalys

Naudotų dalių sąrašas:

• Korpusas iš OKW, apvalkalo tipo OKW 9408331
• „Hi-Link“kintamosios/nuolatinės srovės adapteris 220V/12V, 2 vnt., „EBay“
• „Hi-Link“kintamosios/nuolatinės srovės adapteris 220V/5V, 2 vnt., „EBay“
• Kintamosios/nuolatinės srovės adapteris 220V/24V 150mA, „eBay“
• „Arduino Nano“, „Banggood“
• Kondensatoriai M1 2vnt, M33 1vnt, vietinė parduotuvė
• Diodai 1N4148 5vnt., Banggood
• IC1, LM317T, aukštos įtampos versija, „eBay“
• IC2, 78L12, „eBay“
• Tranzistoriai 2N222 5vnt., Banggood
• Relė 351, 5V, 4vnt, „eBay“
• Nendrinė relė, 5V, „eBay“
• Rezistoriai 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, vietinė parduotuvė
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2vnt, „eBay“
• Sraigtinis gnybtų blokas, „Banggood“
• Jungtis „Molex 2pins“, „Banggood“
• Jungtis „Molex 3pins“, „Banggood“
• Mažas mini pagrindinis jungiklis, „eBay“
• LED ekranas 0-100V, 3 eilučių, „eBay“
• Maitinimo kištuko įvadas, „eBay“
• Garso spyruoklių terminalas, „eBay“
• Mikro jungiklis ir mygtukas, „Banggood“
• LED 3 mm žalia ir raudona, 2 vnt., „Banggood“
• Saugiklis 0,5A ir saugiklio laikiklis 5x20mm, „eBay“
• Pagrindinis maitinimo laidas smulkiems instrumentams

Įrankiai:

• Elektrinis grąžtas
• Lituoklis
• Šilumos pistoletas
• Karšto lydalo klijų pistoletas
• Vielos nuėmiklis ir pjaustytuvas
• Atsuktuvų rinkinys
• Replių rinkinys
• Multimetras

Išsamų dalių sąrašą rasite čia:

3 žingsnis: grandinės aprašymas

Grandinės aprašymas pateiktas pridedamoje prijungimo schemoje:

Kairėje pusėje yra aukštos įtampos dalis. Gnybtų blokas 220V prijungimui ir visi penki AC/DC adapteriai. Adapteriai tiekia matavimo įtampą keturiais etapais - diapazonai: 12V, 24V, 36V, 48V.

5VA ir 5VB moduliai yra skirti MCU „Arduino Nano“ir skaitmeniniams LED voltmetrams. 12VA moduliai tiekia pirmąjį 12V diapazoną, o 12VB modulis prideda dar 12V prie antrojo diapazono vertės 24V. Kitas 24V modulis prideda dar 24 V, kad sudarytų ketvirtąją 48V įtampą. Paskutinio 24 V modulio viduje yra 12 V reguliatoriaus grandinė, kuri suteikia 12 V trečią diapazono vertę iki 36 V. Šis sprendimas buvo būtinas, nes plokštės dydis neleidžia montuoti šešių modulių.

Vidurinėje dalyje yra IC1 LM317. IC1 turi būti aukštesnės įtampos (50 V) versijoje. Jis yra prijungtas kaip nuolatinės srovės reguliatoriaus grandinė ir užtikrina pastovią srovę per kiekvieną įtampos žingsnį. Ši srovė yra stabili viename diapazone, bet skirtinga kiekviename žingsnyje. Vertės yra reguliuojamos ir yra 20 mA (12 V), 10 mA (24 V), 7 mA (36 V), 5 mA (48 V). Vertės pasirenkamos kaip viršutinės ribos 250 mW galios diodams ir yra pakankamai geros galingesniems diodams.

Abiejose IC1 pusėse yra relės, prie įvesties prijungtos tinkamos įtampos pakopos, o prie išėjimo - žoliapjovės rezistorius. Žoliapjovės rezistorius nurodo dabartinę išėjimo vertę ir ši srovė tiekiama į išmatuotą Zenerio diodą per rezistorių R14. Šio rezistoriaus srovę tikrina „Arduino“. Įtampos skirstytuvas R1, R2 paima sumažintą R2 įtampos pavyzdį ir prijungia prie analoginio kištuko A1.

Analoginis įžeminimas GND yra įprastas visiems įtampos adapteriams, skaitmeniniam voltmetro adapteriui ir IC1. Būkite atsargūs, yra dar vienas „Arduino“ir jo adapterio skaitmeninis pagrindas. Skaitmeninis įžeminimas yra būtinas „Arduino“ir jo analoginis įėjimas kaip matavimo atskaitos taškas.

„Arduino“skaitmeniniai išėjimai D4 - D7 valdo kiekvieną relę, D8 valdymas Skaitmeninis voltmetras ir D9 valdymo klaida raudonai. Klaidos klaidos indikatorius dega, jei per vieną veiksmą neaptinkama srovė. Šiuo atveju „Zener“diodas gali turėti didesnę „Zener“įtampą kaip 48 V arba gali būti sugedęs (atidarytas). Jei matavimo gnybtuose yra trumpasis jungimas, ERROR indikatorius neįsijungia ir aptinkama įtampa yra labai maža, mažesnė nei 1 V.

Baigęs projektą nusprendžiau pridėti dar vieną šviesos diodą - POWER, nes jei voltmetras yra tamsus (išjungtas), nėra labai aišku, ar pats prietaisas įjungtas, ar išjungtas. „Led Power“yra nuosekliai prijungtas prie rezistoriaus 470 tarp taškų, esančių už PCB ribų, nuo pradžios X3-1 iki „Zener X2-1“. Rezistorius sumontuotas ant mažos plokštės su mygtuku.

4 žingsnis: statyba

Kaip projekto dėžutė, aš naudoju korpusą OKW, rastą senoje elektroninių dalių parduotuvėje. Ši dėžutė vis dar prieinama OKW kaip apvalkalo tipo korpusas. Dėžutė nėra labai tinkama, nes yra per maža plokštei, tačiau šiek tiek atnaujinus pačią dėžutę ir PCB galima įdėti visas dalis į vidų. PCB buvo sukurtas Eagle kaip maksimalus dydis nemokamai 8x10 cm versijai. Pirmą akimirką atrodo, kad neįmanoma sudėti visų komponentų, tačiau galiausiai man pasisekė.

Norint atnaujinti dėžę, reikia pašalinti kai kurias plastikines dalis viduje ir varžtus. Norint atnaujinti dalis, reikia pakeisti skaitmeninio voltmetro plastikinę dėžę ir iškirpti apvalius du kampus, šalia klaidų ir pagrindinių maitinimo jungčių. Atnaujinimai matomi nuotraukose. Svarbu, kad voltmetro langas būtų kuo arčiau dėžės krašto. Mygtukas START yra ant mažos lentos ir pritvirtintas metaliniu kampu.

Langai ir skylės viršutiniame dangtelyje yra skirti skaitmeniniam voltmetrui, mygtukui, spyruokliniam gnybtui, šviesos diodų klaida, „LED Power“ir USB „Arduino Nano“jungčiai. Apatinėje dalyje yra išjungimo jungiklis ir maitinimo kištuko įleidimo anga. Skaitmeninis voltmetras ir maitinimo jungiklis pritvirtinami karšto lydalo klijais. Tuo pačiu būdu fiksuojami abu 3 mm LED diodų indikatoriai.

Išmatuotas diodas, ne itin paprastai, yra prijungtas prie garso spyruoklės jungties. Aš ieškojau paprasto ir greito ryšio. Šis sprendimas atrodo geriausias.

Lituodamas visus plokštės komponentus, karšto lydalo klijų pistoletu izoliavau du 220 V takelius apatinėje dalyje. Laidai, vedantys iš plokštės į maitinimo jungiklį ir į maitinimo kištuko įvadą, yra izoliuoti termiškai susitraukiančiais vamzdeliais. Atlikite tai atsargiai, neturėtų būti jokių 220 V laidų ar kopijavimo takelių. PCB tvirtinamas vietoje lipniais guminiais tarpikliais, kurie neleidžia jam judėti vertikaliai.

Priekiniame skydelyje yra lipdukas ant lipnaus fotopopieriaus. Etiketė padaryta naudojant „Paint“, kuri yra „Windows 10“priedų įrankis. Šis įrankis tinka instrumentų etiketėms gaminti, nes etiketę galima padaryti tiksliai tikro dydžio.

PCB sukurta „Eagle“nemokama programine įranga. Lenta buvo užsakyta JLCPCB kompanijoje už gerą kainą. Nėra jokios priežasties tai padaryti namuose. Aš rekomenduoju užsisakyti lentą ir dėl šios priežasties pridedamas Gerber užtrauktukas. failą.

5 žingsnis: programavimas ir nustatymas

„Arduino“programinė įranga - pridedamas ino failas. Stengiuosi dokumentuoti visas pagrindines kodo dalis ir tikiuosi, kad tai bus geriau suprantama nei mano anglų kalba. Iš kodo reikia paaiškinti funkciją „paslauga“. Tai aptarnavimo režimas ir gali būti naudojamas prietaisui nustatyti, kai pirmą kartą jį perjungiate.

Funkcija, skirta skaityti srovę „readCurrent“, buvo įvesta į kodą, kad būtų išvengta atsitiktinio atsitiktinio srovės nuskaitymo. Naudojant šią funkciją, nuskaitymas atliekamas dešimt kartų, o didžiausia vertė pasirenkama iš dešimties verčių. Didžiausia srovės vertė imama kaip pavyzdys į analoginį „Arduino“įvestį.

Aptarnavimo režimu galite reguliuoti keturis reguliuojamus rezistorius R4 į R7. Kiekvienas žoliapjovė yra atsakingas už srovę viename įtampos diapazone. R4 12V, R5 24V, R6 36V ir R7 48V. Šiuo režimu minėtos įtampos palaipsniui pateikiamos išėjimo gnybtuose ir leidžia reguliuoti reikiamą srovės vertę (20 mA, 10 mA, 7 mA, 5 mA).

Norėdami įjungti aptarnavimo režimą, paspauskite START iškart po to, kai įjungsite prietaisą per 2 sekundes. Pirmasis žingsnis (12V) yra įjungtas ir ERROR indikatorius mirksi vieną kartą. Dabar laikas reguliuoti srovę. Jei srovė sureguliuota, suaktyvinkite kitą žingsnį (24 V) dar kartą paspausdami START. Klaidos klavišas mirksi du kartus. Tolesnius veiksmus pakartokite tuo pačiu būdu, naudodami START mygtuką. Išjunkite aptarnavimo režimą paspausdami mygtuką START. Kiekvieną kartą geriausias momentas paspausti START yra laikas, jei indikatorius KLAIDA yra tamsi po mirksėjimų.

Srovės reguliavimas atliekamas prijungus bet kurį „Zener“diodą, kurio įtampa yra maždaug per vidurį, 12 V diapazone jis turėtų būti nuo 6 iki 7 V. Šis „Zener“diodas turi būti nuosekliai prijungtas prie ampermetro arba multimetro. Sureguliuota srovės vertė neturėtų būti tiksli, atėmus nuo 15% iki plius 5%, viskas gerai.

6 žingsnis: Išvada

„Arduino“pateiktas „Zener“diodų matavimo sprendimas yra visiškai naujas. Vis dar yra trūkumų, tokių kaip 220 V maitinimo šaltinis, „Led“voltmetras ir maksimali išmatuota 48 V įtampa. Priemonę būtų galima patobulinti dėl nurodytų trūkumų. Iš pradžių planuoju jį maitinti akumuliatoriumi, tačiau norint įjungti „Arduino“ir palyginti didelę įtampą su vienu ar keliais pakopiniais įtampos keitikliais, reikia didelės baterijos, o prietaisas būtų didesnis.

Rinkoje yra daug labai gerų komponentų testerių. Jie gali išbandyti visų tipų tranzistorius, diodus, kitus puslaidininkius ir daugelį pasyvių komponentų, tačiau Zenerio įtampos matavimas yra problemiškas dėl mažos akumuliatoriaus įtampos. Tikiuosi, kad jums patiko mano projektas ir smagiai praleisite laiką žaisdami statybose.