Testeur de diodes Arduino Zener : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Le testeur de diode Zener est contrôlé par Arduino Nano. Le testeur mesure la tension de claquage Zener pour les diodes de 1,8V à 48V. La puissance de dissipation des diodes mesurées peut aller de 250 mW à quelques watts. La mesure est simple, il suffit de connecter la diode et d'appuyer sur le bouton START.

Arduino Nano connecte progressivement la plage de tensions du plus bas au plus élevé, en quatre étapes. Pour chaque étape, le courant est vérifié par la diode Zener mesurée. Si le courant dépasse la valeur zéro (pas zéro), cela signifie: La tension Zener a été détectée. Dans ce cas, la tension est affichée pendant un certain temps (ajustée par logiciel à 10 secondes) et la mesure est arrêtée. Le courant dans chaque étape est constant à travers toutes les tensions dans cette plage et diminue en augmentant le nombre d'étapes - plage de tension.

Pour maintenir la dissipation de puissance pour des tensions plus élevées, le courant dans cette plage doit être réduit. Le testeur est conçu pour mesurer des diodes de 250 mW et 500 mW. Les diodes Zener avec une puissance plus élevée pourraient être mesurées de la même manière, mais la valeur de tension mesurée est inférieure d'environ 5%.

AVERTISSEMENT: s'il vous plaît soyez très prudent. Dans ce projet, la haute tension 110/220V est utilisée. Si vous n'êtes pas familier avec le risque de toucher la tension principale, n'essayez pas ce Instructable !

Étape 1: Diode Zener

La diode Zener est un type spécial de diode principalement utilisé dans les circuits comme le composant de tension de référence ou le régulateur de tension. Dans le sens de la tension directe, les caractéristiques I-V sont les mêmes que celles d'une diode à usage général. La chute de tension est d'environ 0,6 V. Biais en sens inverse, il y a un point où le courant augmente très fortement - la tension de claquage. Cette tension est appelée tension Zener. À ce stade, la diode Zener connectée directement à l'alimentation avec une tension de sortie constante brûlerait immédiatement. C'est la raison pour laquelle le courant traversant la diode Zener doit être limité par une résistance.

Les caractéristiques I-V sont affichées sur l'image. Chaque type de diode Zener définit la valeur de courant à laquelle est la bonne tension Zener spécifiée. (Cette tension peut être légèrement modifiée en augmentant le courant). Le courant typique pour les diodes avec une dissipation de puissance d'environ 250 à 500 mW, est de 3 à 10 mA et dépend de la valeur de la tension.

La tension de claquage est relativement stable pour une large gamme de courants et est typique et différente pour chaque diode. Sa valeur peut aller d'environ 2V à plus de 100V. Les diodes Zener, qui sont principalement utilisées dans les circuits habituels pratiques, sont spécifiées avec des tensions inférieures à 50V.

Étape 2: Pièces

Liste des pièces d'occasion:

• Boîtier de OKW, Shell-type OKW 9408331
• Adaptateur AC/DC Hi-Link 220V/12V, 2 pièces, eBay
• Adaptateur Hi-Link AC/DC 220V/5V, 2 pièces, eBay
• Adaptateur AC/DC 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Condensateurs M1 2pcs, M33 1pc, magasin local
• Diodes 1N4148 5pcs, Banggood
• IC1, LM317T, version haute tension, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistors 2N222 5pcs, Banggood
• Relais 351, 5V, 4pcs, eBay
• Relais Reed, 5V, eBay
• Résistances 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, magasin local
• Garniture3296W 100R, 200R, 500R 2 pièces, eBay
• Bornier à vis, Banggood
• Connecteur Molex 2 broches, Banggood
• Connecteur Molex 3 broches, Banggood
• Petit mini interrupteur principal, eBay
• Affichage LED 0-100V, 3 lignes, eBay
• Prise de courant, eBay
• Borne audio à ressort, eBay
• Microrupteur et bouton, Banggood
• LED 3mm vert et rouge, 2pcs, Banggood
• Fusible 0.5A et porte-fusible 5x20mm, eBay
• Cordon d'alimentation principal pour petits instruments

Outils:

• Perceuse électrique
• Fer à souder
• Pistolet thermique
• Pistolet à colle chaude
• Pince à dénuder et coupe-fil
• Ensemble de tournevis
• Jeu de pinces
• Multimètre

La liste détaillée des pièces est ici:

Étape 3: Description du circuit

La description du circuit se réfère au schéma de connexion ci-joint:

Sur le côté gauche, il y a une partie haute tension. Bornier pour connexion 220V et les cinq adaptateurs AC/DC. Les adaptateurs fournissent des tensions de mesure en quatre étapes - plages: 12 V, 24 V, 36 V, 48 V.

Les modules 5VA et 5VB sont dédiés au MCU Arduino Nano et au voltmètre numérique à LED. Les modules 12VA fournissent la première plage 12V et le module 12VB ajoute une autre valeur 12V à la deuxième valeur 24V. Le module suivant 24V ajoute un autre 24V pour totaliser la quatrième plage de tension 48V. À l'intérieur du dernier module 24V se trouve un circuit régulateur 12V, fournissant 12V comme troisième valeur de plage à 36V. Cette solution était nécessaire car la taille de la carte ne permettait pas d'y monter six modules.

Dans la partie médiane se trouve IC1 LM317. IC1 doit être en version pour une tension plus élevée (50V). Il est connecté en tant que circuit régulateur de courant constant et fournit un courant constant sur toute la plage de chaque étape de tension. Ce courant est stable dans une plage, mais différent à chaque étape. Les valeurs sont réglables et sont 20mA (12V), 10mA(24V), 7mA(36V), 5mA(48V). Les valeurs sont choisies comme limites supérieures pour une diode d'une puissance de 250 mW et elles sont suffisantes pour des diodes plus puissantes.

Des deux côtés de IC1 se trouvent des relais, connectés le bon échelon de tension à son entrée et la bonne résistance de réglage à sa sortie. La résistance de réglage spécifie la valeur du courant à la sortie et ce courant est fourni à la diode Zener mesurée via la résistance R14. Le courant est vérifié sur cette résistance par Arduino. Le diviseur de tension R1, R2 prend un échantillon réduit de tension sur R2 et le connecte à la broche analogique A1.

La masse analogique GND est commune à tous les adaptateurs de tension, à l'adaptateur de voltmètre numérique et à IC1. Attention, il existe une autre masse, numérique pour Arduino et son adaptateur. La terre numérique est nécessaire pour Arduino et son entrée analogique comme point de référence de mesure.

Sorties numériques Arduino, relais de contrôle D4 à D7 pour chaque étape, voltmètre numérique de contrôle D8 et LED ERROR de contrôle D9 de couleur rouge. La LED ERROR est allumée s'il n'y a pas de courant détecté dans aucune étape. Dans ce cas, la diode Zener peut être avec une tension Zener plus élevée que 48V, ou pourrait être défectueuse (ouverte). S'il y a un court-circuit aux bornes de mesure, la LED ERROR n'est pas activée et la tension détectée est très faible, inférieure à 1V.

Après avoir terminé le projet, j'ai décidé d'ajouter une autre LED - POWER, car si le voltmètre est sombre (éteint), il n'est pas très clair si l'instrument lui-même est allumé ou éteint. Led Power est connecté en série avec la résistance 470 entre les points à l'extérieur du PCB, de Start X3-1 à Zener X2-1. La résistance est montée sur une petite carte avec un bouton poussoir.

Étape 4: Construction

Comme boîte pour le projet, j'ai utilisé le boîtier OKW, trouvé dans un ancien magasin de pièces électroniques. Cette box est toujours disponible chez OKW en boîtier de type coque. La boîte n'est pas très adaptée car trop petite pour la carte, mais une mise à niveau de la boîte elle-même et du PCB permet de mettre toutes les pièces à l'intérieur. PCB a été conçu en Eagle comme taille maximale pour la version gratuite 8x10cm. Au début, il semblait impossible de mettre tous les composants à bord, mais finalement j'ai réussi.

La mise à niveau de la boîte nécessite de retirer certaines pièces en plastique à l'intérieur et représente les vis. La mise à niveau des pièces nécessite de modifier la boîte en plastique pour le voltmètre numérique et de faire une découpe ronde aux deux coins, près des connecteurs d'erreur et d'alimentation principale. Les améliorations sont visibles sur les photos. La chose importante est de faire la fenêtre pour le voltmètre aussi près que possible du bord de la boîte. Le bouton poussoir START est situé sur un petit panneau et monté avec un angle en métal.

Les fenêtres et les trous sur le couvercle supérieur sont conçus pour un voltmètre numérique, un bouton-poussoir, une borne à ressort, une erreur LED, une alimentation LED et un connecteur USB Arduino Nano. Sur la partie inférieure, il y a une découpe pour l'interrupteur d'alimentation et l'entrée de la prise d'alimentation. Le voltmètre numérique et l'interrupteur d'alimentation sont fixés en place par de la colle thermofusible. De la même manière sont fixés les deux indicateurs à diodes Led 3mm.

La diode mesurée est connectée, pas très typiquement, par un connecteur audio à ressort. Je cherchais une connexion simple et rapide. Cette solution semble être la meilleure.

Après avoir soudé tous les composants sur la carte, j'ai isolé deux pistes 220V sur la partie inférieure, au pistolet à colle thermofusible. Les fils allant de la carte à l'interrupteur d'alimentation et à l'entrée de la prise d'alimentation sont isolés par un tube thermorétractable. Faites-le avec précaution, il ne doit pas y avoir de fil 220 V exposé ou de piste en cuivre. Le PCB est fixé en place par des entretoises en caoutchouc adhésif, qui l'empêchent de se déplacer verticalement.

Sur le panneau avant, il y a une étiquette imprimée sur du papier photo adhésif. L'étiquette est faite dans Paint, qui est un outil dans les accessoires Windows 10. Cet outil convient à la fabrication d'étiquettes d'instruments, car l'étiquette peut être réalisée exactement en taille réelle.

PCB est conçu par le logiciel gratuit Eagle. La planche a été commandée à la société JLCPCB pour un bon prix. Il n'y a aucune raison de le faire à la maison. Je recommande de commander le conseil et pour cette raison est attaché zip Gerber. déposer.

Étape 5: Programmation et réglage

Logiciel Arduino - le fichier ino est joint. J'essaie de documenter toutes les parties principales du code et j'espère qu'il est mieux compréhensible que mon anglais. Ce qu'il faut expliquer à partir du code, c'est la fonction "service". C'est le mode service et peut être utilisé pour régler l'instrument si vous le changez pour la première fois.

La fonction de lecture du courant "readCurrent" a été introduite dans le code pour empêcher la lecture de courant aléatoire accidentelle. Dans cette fonction, la lecture est effectuée dix fois et la valeur maximale est choisie parmi dix valeurs. La valeur maximale du courant est prise comme échantillon à l'entrée analogique d'Arduino.

En mode service, vous réglez quatre résistances réglables R4 à R7. Chaque trimmer est responsable du courant dans une plage de tension. R4 pour 12V, R5 pour 24V, R6 pour 36V et R7 pour 48V. Dans ce mode, les tensions mentionnées sont progressivement présentées aux bornes de sortie et permettent d'ajuster la valeur de courant requise (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Pour entrer en mode service, appuyez sur START juste après avoir allumé l'instrument dans les 2 secondes. La première étape (12V) est activée et la led ERROR clignote une fois. Il est maintenant temps d'ajuster le courant. Si le courant est ajusté, activez l'étape suivante (24V) en appuyant à nouveau sur START. La led ERROR clignote deux fois. Répétez les étapes suivantes de la même manière, en utilisant le bouton START. Quitter le mode service par le bouton START. A chaque fois, le meilleur moment pour appuyer sur START est le temps si la led ERROR est éteinte après une série de clignotements.

Le réglage du courant est effectué en connectant n'importe quelle diode Zener avec une tension autour du milieu de la plage, pour la plage 12V, elle devrait être une diode de 6 à 7V. Cette diode Zener doit être connectée en série avec un ampèremètre ou un multimètre. La valeur ajustée du courant ne doit pas être précise, moins 15 % à plus 5 % est OK.

Étape 6: Conclusion

La solution présentée pour mesurer les diodes Zener par Arduino est complètement nouvelle. Il y a quand même quelques inconvénients, comme l'alimentation 220V, le voltmètre Led et la tension maximale mesurée 48V. L'instrument pourrait être amélioré dans les faiblesses mentionnées. Je prévoyais à l'origine de l'alimenter par batterie, mais l'alimentation d'Arduino et d'une tension de mesure relativement élevée avec un ou plusieurs convertisseurs de tension élévateur nécessite une grosse batterie et l'instrument serait de plus grande taille.

Il existe de très bons testeurs de composants sur le marché. Ils peuvent tester tous les types de transistors, diodes, autres semi-conducteurs et de nombreux composants passifs, mais mesurer la tension Zener est problématique, en raison de la faible tension de la batterie. J'espère que vous apprécierez mon projet et que vous passerez un bon moment à jouer avec la construction.