Module de capteur de tension Arduino à double canal : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Cela fait quelques années que j'ai écrit un instructable, je pensais qu'il était temps de revenir. J'ai voulu construire un capteur de tension pour pouvoir me connecter à l'alimentation de mon banc. J'ai une alimentation variable à deux canaux, elle n'a pas d'affichage donc je dois utiliser un voltmètre pour régler la tension. Je ne suis pas un ingénieur électricien ou un programmeur, je fais cela comme un passe-temps. Cela dit, je vais décrire ce que nous allons construire ici et ce n'est peut-être pas le meilleur design ou le meilleur codage, mais je ferai de mon mieux.

Étape 1: À propos du projet

Tout d'abord, il ne s'agit que d'une conception préliminaire de quelque chose de plus stable et fiable, certains des composants ne se retrouveront pas dans la conception finale. La plupart des composants ont été sélectionnés uniquement pour leur disponibilité (je les avais chez moi) et non pour leur fiabilité. Cette conception est destinée à une alimentation 15V, mais vous pouvez remplacer quelques composants passifs et la faire fonctionner sur n'importe quelle tension ou courant. Les capteurs de courant sont disponibles en 5A, 20A et 30A vous pouvez simplement choisir l'ampérage et modifier le code, la même chose avec le capteur de tension vous pouvez changer la valeur des résistances et le code pour mesurer des tensions plus élevées.

Le PCB n'a pas de valeurs définies car vous pouvez remplacer des composants passifs pour répondre aux besoins de votre alimentation. Il a été conçu pour être ajouté à n'importe quelle alimentation.

Étape 2: Capteurs de tension

Nous allons commencer par les capteurs de tension et les capteurs de courant. J'utilise un Arduino Mega pour tester les circuits et le code, donc certains des débutants comme moi peuvent créer et tester les leurs à la volée au lieu d'avoir à construire l'ensemble du module sur une maquette.

Nous ne pouvons mesurer que 0-5 volts en utilisant les entrées analogiques d'Arduino. Pour que nous puissions mesurer jusqu'à 15 volts nous devons créer un diviseur de tension, les diviseurs de tension sont très simples et peuvent être créés en utilisant seulement 2 résistances dans ce cas nous utilisons un 30k et un 7.5k qui nous donneraient un rapport de 5:1 afin que nous puissions mesurer des valeurs de 0-25 volts.

Liste de pièces pour capteur de tension

Résistances R1, R3 30k

Résistances R2, R4 7.5k

Étape 3: Capteurs de courant

Pour les capteurs de courant, je vais utiliser l'ACS712 fabriqué par Allegro. Maintenant, la première chose que je dois mentionner est que je sais que ces capteurs ne sont pas très précis mais c'est ce que j'avais sous la main lors de la conception de ce module. L'ACS712 n'est disponible qu'en boîtier de montage en surface et c'est l'un des très rares composants CMS à être utilisé dans ce module.

Liste des pièces du capteur actuel

IC2, IC3 ASC712ELC-05A

Condensateur C1, C3 1nF

Condensateur C2, C4 0.1uF

Étape 4: Capteur de température et ventilateur

J'ai décidé d'ajouter un contrôle de température au module car la plupart des alimentations génèrent une bonne quantité de chaleur et nous avons besoin d'une protection contre la surchauffe. Pour le capteur de température, j'utilise un HDT11 et pour le contrôle du ventilateur, nous allons utiliser un MOSFET à canal N 2N7000 pour piloter un ventilateur de processeur 5V. Le circuit est assez simple, nous devons appliquer une tension au drain du transistor et nous appliquons une tension positive à la grille, dans ce cas, nous utilisons la sortie numérique de l'arduino pour fournir cette tension et le transistor s'allume permettant au ventilateur d'être sous tension.

Le code est très simple, nous prenons une lecture de température du capteur DHT11 si la température est supérieure à notre valeur de consigne, il règle la broche de sortie HAUT et le ventilateur s'allume. Une fois que la température descend en dessous de la température définie, le ventilateur s'éteint. J'ai construit le circuit sur ma maquette pour tester mon code, j'ai pris quelques photos rapides avec ma cellule, pas très bien désolé, mais le schéma est facile à comprendre.

Liste des pièces du capteur de température et du ventilateur

Capteur de température J2 DHT11

Résistance R8 10K

VENTILATEUR J1 5V

MOSFET Q1 2N7000

Diode D1 1N4004

Résistance R6 10K

Résistance R7 47K

Étape 5: Circuit d'alimentation

Le module fonctionne sur 5V, nous avons donc besoin d'une source d'alimentation stable. J'utilise un régulateur de tension L7805 pour fournir une alimentation constante de 5 V, pas grand chose à dire sur ce circuit.

Liste des pièces du circuit d'alimentation

1 régulateur de tension L7805

Condensateur C8 0.33uF

Condensateur C9 0.1uF

Étape 6: LCD et sorties série

J'ai conçu le module pour qu'il soit utilisé avec un écran LCD à l'esprit, mais j'ai ensuite décidé d'ajouter une sortie série à des fins de débogage. Je ne vais pas entrer dans les détails sur la façon de configurer un écran LCD I2C car je l'ai déjà couvert dans un précédent écran LCD I2C instructable. J'utilise un adaptateur USB vers série que je connecte au module, puis j'ouvre le moniteur série dans l'IDE Arduino et je peux voir toutes les valeurs, m'assurer que tout fonctionne comme il se doit.

Liste des pièces de l'écran LCD et de la sortie série

I2C 16x2 I2C LCD (20x4 en option)

LED7, LED8 0603 LED CMS

R12, R21 1K R0603 Résistance CMS

Étape 7: Programmation ISP & ATMega328P

Comme je l'ai mentionné au début, ce module est conçu pour être construit pour différentes configurations, nous devons ajouter un moyen de programmer l'ATMega328 et de télécharger nos croquis. Il existe plusieurs façons de programmer le module, l'une d'entre elles consiste à utiliser un Arduino en tant que programmeur ISP comme dans l'un de mes précédents ATMega Instructable Bootloading avec Arduino mega.

Remarques:

- Vous n'avez pas besoin du condensateur pour charger le sketch ISP sur l'Arduino, vous en avez besoin pour graver le bootloader et pour télécharger le sketch voltage_sensor.

-Sur les versions plus récentes de l'IDE Arduino, vous devez connecter la broche 10 à la broche 1 RESET de l'ATMega328.

Liste des pièces du circuit ISP et ATMega328P

U1 ATMega328P

XTAL1 16MHz HC-49S Crsytal

Condensateurs C5, C6 22pf

En-tête ISP1 6 broches

Résistance R5 10K

Réinitialiser le commutateur SMD tactile 3x4x2

Étape 8: Notes et fichiers

C'était juste un moyen pour moi de mettre quelques idées dans un appareil fonctionnel, comme je l'ai mentionné précédemment, c'est juste un petit ajout pour mon alimentation de banc Dual Channel. J'ai inclus tout ce dont vous avez besoin pour créer votre propre module, tous les fichiers et schémas de CAO Eagle. J'ai inclus le croquis Arduino, c'est très simple et j'ai essayé de le rendre facile à comprendre et à modifier. Si vous avez des questions n'hésitez pas, j'essaierai d'y répondre. C'est un projet ouvert, les suggestions sont les bienvenues. J'essaie de fournir autant d'informations que possible, mais j'ai découvert tardivement le concours Arduino et j'ai voulu le soumettre. J'écrirai le reste très bientôt. J'ai également supprimé les composants SMD (résistances et LED) et les ai remplacés par des composants TH, le seul composant SMD est le capteur de courant car il n'est disponible que dans un paquet SOIC, le fichier ZIP contient le fichiers avec les composants TH.