Commutateur de charge automatique (vide) avec ACS712 et Arduino : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Salut à tous, Faire fonctionner un outil électrique dans un espace fermé est une agitation, car toute la poussière créée dans l'air et la poussière dans l'air, signifie la poussière dans vos poumons. Faire fonctionner votre aspirateur d'atelier peut éliminer une partie de ce risque, mais l'allumer et l'éteindre chaque fois que vous utilisez un outil est pénible.

Pour soulager cette douleur, j'ai construit cet interrupteur automatique qui abrite un Arduino avec un capteur de courant pour détecter quand un outil électrique est en marche et allumer l'aspirateur automatiquement. Cinq secondes après l'arrêt de l'outil, le vide s'arrête également.

Fournitures

Pour la fabrication de cet interrupteur, j'ai utilisé les composants et matériaux suivants:

• Arduino Uno -
• Capteur de courant ACS712 -
• Attiny85 -
• Prise IC -
• Relais à semi-conducteurs -
• Relais mécanique 5V -
• Alimentation HLK-PM01 5V -
• PCB prototype -
• Fil -
• Câbles Dupont -
• Boîtier en plastique -
• Fer à souder -
• Soudure -
• Cisailles à fil -

Étape 1: Détection du courant avec l'ACS712

La star du projet est ce capteur de courant ACS712 qui fonctionne sur le principe de l'effet Hall. Le courant qui traverse la puce génère un champ magnétique qu'un capteur à effet Hall lit et délivre ensuite une tension proportionnelle au courant qui la traverse.

Lorsqu'aucun courant ne circule, la tension de sortie est à la moitié de la tension d'entrée et puisqu'elle mesure le courant alternatif ainsi que le courant continu lorsque le courant circule dans une direction, la tension augmente tandis que lorsque le courant change de direction, la tension diminue.

Si nous connectons le capteur à un Arduino et traçons la sortie du capteur, nous pouvons suivre ce comportement lors de la mesure du courant qui traverse une ampoule.

Si l'on regarde de plus près les valeurs tracées à l'écran, on peut remarquer que le capteur est vraiment sensible au bruit donc même s'il donne de très bonnes lectures, il ne peut pas être utilisé dans des situations où la précision est requise.

Dans notre cas, nous avons juste besoin d'informations générales si un courant important circule ou non afin que nous ne soyons pas affectés par le bruit qu'il capte.

Étape 2: Mesure correcte du courant alternatif

Le commutateur que nous construisons détectera les appareils CA, nous devons donc mesurer le courant CA. Si nous devons simplement mesurer la valeur actuelle du courant circulant, nous pouvons mesurer à un moment donné et cela pourrait nous donner une mauvaise indication. Par exemple, si nous mesurons au pic de l'onde sinusoïdale, nous enregistrerons un flux de courant élevé, puis nous allumerons le vide. Cependant, si nous mesurons au point de passage par zéro, nous n'enregistrerons aucun courant et supposerons à tort que l'outil n'est pas allumé.

Pour atténuer ce problème, nous devons mesurer les valeurs plusieurs fois pendant une certaine période de temps et identifier les valeurs les plus élevées et les plus basses pour le courant. Nous pouvons ensuite calculer la différence entre les deux et à l'aide de la formule dans les images, calculer la vraie valeur RMS du courant.

La vraie valeur RMS est le courant continu équivalent qui doit circuler dans le même circuit pour fournir la même puissance de sortie.

Étape 3: Construire un circuit prototype

Pour commencer à mesurer avec le capteur, nous devons rompre l'une des connexions à la charge et placer les deux bornes du capteur ACS712 en série avec la charge. Le capteur est alors alimenté en 5V depuis l'Arduino et sa broche de sortie est connectée à une entrée analogique sur l'Uno.

Pour le contrôle de l'aspirateur d'atelier, nous avons besoin d'un relais pour contrôler la prise de sortie. Vous pouvez utiliser un relais à semi-conducteurs ou un relais mécanique comme je l'utilise, mais assurez-vous qu'il est conçu pour la puissance de votre aspirateur d'atelier. Je n'avais pas de relais monocanal pour le moment donc j'utiliserai ce module relais 2 canaux pour l'instant et le remplacerai plus tard.

La prise de sortie de l'aspirateur d'atelier sera connectée via le relais et son contact normalement ouvert. Une fois le relais activé, le circuit sera fermé et l'aspirateur d'atelier s'allumera automatiquement.

Le relais est contrôlé par la broche 7 de l'Arduino pour le moment, donc chaque fois que nous détectons qu'un courant traverse le capteur, nous pouvons tirer cette broche vers le bas et cela activera le vide.

Étape 4: Explication du code et fonctionnalités

Une fonctionnalité vraiment intéressante que j'ai également ajoutée au code du projet est un léger délai pour maintenir le vide en marche pendant 5 secondes de plus après l'arrêt de l'outil. Cela aidera vraiment avec toute poussière résiduelle qui est créée pendant que l'outil s'arrête complètement.

Pour y parvenir dans le code, j'utilise deux variables où j'obtiens d'abord le temps actuel en millièmes lorsque le commutateur est activé, puis je mets à jour cette valeur à chaque itération du code pendant que l'outil est activé.

Lorsque l'outil s'éteint, nous obtenons à nouveau la valeur actuelle en millièmes, puis nous vérifions si la différence entre ces deux valeurs est supérieure à notre intervalle spécifié. Si cela est vrai, nous désactivons le relais et nous mettons à jour la valeur précédente avec la valeur actuelle.

La fonction de mesure principale dans le code est appelée mesure et dans celle-ci, nous supposons d'abord les valeurs minimales et maximales pour les pics, mais pour qu'elles soient définitivement modifiées, nous supposons des valeurs inversées où 0 est le pic haut et 1024 est le pic bas.

Au cours de toute la période d'intervalle définie par la variable d'itérations, nous lisons la valeur du signal d'entrée et nous mettons à jour les valeurs minimales et maximales réelles pour les pics.

Au final, on calcule la différence et cette valeur est ensuite utilisée avec la formule RMS d'avant. Cette formule peut être simplifiée en multipliant simplement la différence de crête par 0,3536 pour obtenir la valeur RMS.

Chacune des versions du capteur pour un ampérage différent a une sensibilité différente, cette valeur doit donc à nouveau être multipliée par un coefficient calculé à partir de l'ampérage du capteur.

Le code complet est disponible sur ma page GitHub et le lien de téléchargement est ci-dessoushttps://github.com/bkolicoski/automated-vacuum-swi…

Étape 5: Minifier l'électronique (facultatif)

À ce stade, la partie électronique et code du projet est essentiellement terminée, mais ils ne sont pas encore très pratiques. L'Arduino Uno est idéal pour le prototypage comme celui-ci, mais il est pratiquement encombrant, nous aurons donc besoin d'un boîtier plus grand.

Je voulais installer toute l'électronique dans ce raccord en plastique qui a de jolis capuchons pour les extrémités et pour ce faire, je vais devoir minimiser l'électronique. En fin de compte, j'ai dû recourir à un boîtier plus grand pour le moment, mais une fois que j'aurai la carte relais plus petite, je les changerai.

L'Arduino Uno sera remplacé par une puce Attiny85 pouvant être programmée avec l'Uno. Le processus est simple et je vais essayer de fournir un tutoriel séparé pour cela.

Pour supprimer le besoin d'alimentation externe, j'utiliserai ce module HLK-PM01 qui convertit le courant alternatif en 5V et a un très faible encombrement. Toute l'électronique sera placée sur un prototype de PCB double face et reliée par des fils.

Le schéma final est disponible sur EasyEDA et le lien vers celui-ci se trouve ci-dessous.https://easyeda.com/bkolicoski/Automated-Vacuum-Sw…

Étape 6: Emballez l'électronique dans un étui

Le tableau final n'est certainement pas mon meilleur travail dans la mesure où il s'est avéré un peu plus salissant que je ne le souhaitais. Je suis sûr que si je passe plus de temps dessus, ce sera plus agréable mais le principal est que cela a fonctionné et qu'il est nettement plus petit que ce qu'il était avec l'Uno.

Pour tout ranger, j'ai d'abord installé des câbles sur les prises d'entrée et de sortie d'une longueur d'environ 20 cm. En tant que boîtier, j'ai abandonné le montage car il était finalement trop petit mais j'ai réussi à tout mettre dans une boîte de jonction.

Le câble d'entrée est ensuite passé à travers le trou et connecté sur la borne d'entrée sur la carte et la même chose est faite de l'autre côté où les deux câbles sont maintenant connectés. Une sortie est pour l'aspirateur d'atelier et l'autre pour l'outil.

Tout étant branché, je me suis assuré de tester l'interrupteur avant de tout mettre dans l'enceinte et de tout refermer avec le couvercle. Le montage aurait été un plus beau boîtier car il protégerait l'électronique de tout liquide ou poussière qui pourrait se retrouver dessus dans mon atelier, donc une fois que j'aurai la nouvelle carte relais, je déplacerai tout là-bas.

Étape 7: Profitez-en

Pour utiliser cet interrupteur automatisé, vous devez d'abord connecter la prise d'entrée à une prise murale ou à un câble d'extension comme dans mon cas, puis l'outil et l'aspirateur d'atelier sont connectés dans leurs prises appropriées.

Lorsque l'outil est démarré, l'aspirateur s'allume automatiquement et continue ensuite à fonctionner pendant 5 secondes supplémentaires avant de s'éteindre automatiquement.

J'espère que vous avez réussi à apprendre quelque chose de ce Instructable alors s'il vous plaît appuyez sur ce bouton favori si vous l'aimez. J'ai plein d'autres projets que vous pouvez consulter et n'oubliez pas de vous abonner à ma chaîne YouTube pour ne pas manquer mes prochaines vidéos.

Bravo et merci d'avoir lu !