- Potrebné materiály:
- Ako to funguje:
- Pripojenie LCD s Arduino k zobrazeniu úrovne napätia:
- Budovanie obvodu variabilného napájania 0-24v 3A:
- Majte na pamäti:
- Aktualizácia:
Batérie sa zvyčajne používajú na napájanie elektronických obvodov a projektov, pretože sú ľahko dostupné a dajú sa ľahko pripojiť. Ale rýchlo sa vybili a potom potrebujeme nové batérie, tiež tieto batérie nemôžu poskytnúť vysoký prúd na pohon silného motora. Tak, aby tieto problémy riešiť, dnes navrhujeme vlastnú premennú napájací zdroj, ktorý bude poskytovať regulovaného jednosmerného napätia v rozsahu od 0 do 24 V s maximálnym prúdom do 3 A..
Pre väčšinu našich senzorov a motorov používame úrovne napätia ako 3,3 V, 5 V alebo 12V. Zatiaľ čo senzory vyžadujú prúd v miliampéroch, motory ako servomotory alebo motory PMDC, ktoré pracujú s napätím 12V alebo vyšším, vyžadujú vysoký prúd. Takže tu budujeme regulovaný zdroj prúdu 3A s premenlivým napätím od 0 do 24v. V praxi sme však dostali až 22,2 V výstupu.
Tu sa úroveň napätia reguluje pomocou potenciometra a hodnota napätia sa zobrazuje na displeji z tekutých kryštálov (LCD), ktorý bude poháňaný Arduino Nano. Skontrolujte tiež naše predchádzajúce obvody napájania:
Potrebné materiály:
- Transformátor - 24V 3A
- Bodová doska
- Regulátor vysokého napätia LM338K
- Diódový mostík 10A
- Arduino Nano
- LCD 16 * 2
- Rezistor 1k a 220 ohmov
- Kondenzátor 0,1 uF a 0,001 uF
- 7812 Regulátor napätia
- 5K variabilný hrniec (rádiový hrniec)
- Berg stick (žena)
- Svorkovnica
Ako to funguje:
Regulovaný napájací zdroj (RPS) je ten, ktorý prevedie vaše sieť AC do DC a reguluje ju na našu požadovanú úroveň napätia. Náš RPS používa 24V 3A transformátor, ktorý je usmernený do DC pomocou diódového mostíka. Toto jednosmerné napätie je regulované na našu požadovanú úroveň pomocou LM338K a riadené pomocou potenciometra. Arduino a LCD sú napájané nízkym prúdovým regulátorom menovité napätie IC ako 7812. budem vysvetľovať krok obvodu za krokom, ako sme sa prejsť náš projekt.
Pripojenie LCD s Arduino k zobrazeniu úrovne napätia:
Začnime s LCD displejom. Ak poznáte prepojenie LCD s Arduinom, môžete túto časť preskočiť a priamo prejsť na ďalšiu časť. Ak s Arduinom a LCD začínate, nebude to problém, pretože vás prevediem kódmi a spojeniami. Arduino je sada mikrokontrolérov napájaných na ATMEL, ktorá vám pomôže pri stavaní projektov ľahko. Existuje veľa variantov, ale používame Arduino Nano, pretože je kompaktný a ľahko použiteľný na bodovej doske
Mnoho ľudí narazilo na problémy s prepojením LCD s Arduino, preto to najskôr vyskúšame, aby to nezničilo náš projekt na poslednú chvíľu. Na začiatok som použil nasledujúce:
Táto doska Dot sa bude používať pre celé naše obvody. Na opravu Arduino Nano sa odporúča použiť samičí berg stick, aby sa dal neskôr znova použiť. Než budete pokračovať v práci s našou bodkou, môžete prácu tiež overiť pomocou testovacej dosky (odporúčané pre začiatočníkov). Existuje pekný sprievodca od spoločnosti AdaFruit pre LCD, môžete si ho skontrolovať. Schémy pre Arduino a LCD sú uvedené nižšie. Arduino UNO sa tu používa pre schémy, ale aby ste sa neznepokojovali, Arduino NANO a UNO majú rovnaké pinouty a fungujú rovnako.
Akonáhle je pripojenie hotové, môžete priamo nahrať nižšie uvedený kód a skontrolovať tak funkčnosť LCD. Hlavičkový súbor pre LCD je predvolene nastavený spoločnosťou Arduino, nepoužívajte žiadne explicitné hlavičky, pretože majú tendenciu dávať chyby.
#include
Toto by malo vášmu LCD začať fungovať, ale ak stále máte problémy, vyskúšajte nasledovné:
1. Skontrolujte definíciu pinov v programe.
2. Priamo uzemnite 3. pin (VEE) a 5. pin (RW) vášho LCD.
3. Uistite sa, že kolíky LCD sú umiestnené v správnom poradí. Niektoré LCD majú kolíky opačným smerom.
Po spustení programu by mal vyzerať asi takto. Ak máte akékoľvek problémy, dajte nám vedieť prostredníctvom komentárov. Na napájanie Arduina som zatiaľ použil mini USB kábel, neskôr ho však napájame pomocou regulátora napätia. Takto som ich spájkoval na bodku
Naším cieľom je urobiť tento RPS ľahko použiteľným a tiež udržať náklady na čo najnižšej úrovni, preto som ho zostavil na bodovej doske, ale ak môžete ponúknuť dosku s plošnými spojmi (PCB), bude to skvelé, pretože máme do činenia s vysokými prúdmi.
Budovanie obvodu variabilného napájania 0-24v 3A:
Teraz, keď je náš displej pripravený, začnime s ostatnými obvodmi. Odteraz je vhodné postupovať s mimoriadnou opatrnosťou, pretože máme do činenia priamo so sieťovým napájaním a s veľkým prúdom. Pred zapojením obvodu do elektrickej siete skontrolujte kontinuitu pomocou multimetra.
Transformátor, ktorý používame, je transformátor 24V 3A, ktorý zníži naše napätie (220V v Indii) na 24V a priamo ho dáme nášmu mostnému usmerňovaču. Můstkový usmerňovač by vám mal poskytnúť (root 2-násobok vstupného napätia) 33,9 V, ale nebuďte prekvapení, ak sa dostanete okolo 27 - 30 Voltov. Je to z dôvodu poklesu napätia na každej dióde v našom mostíkovom usmerňovači. Akonáhle dosiahneme toto štádium, spájkujeme ho na našu dosku s bodkami a overíme náš výstup a použijeme svorkovnicu, aby sme ju v prípade potreby použili ako neregulovaný zdroj konštanty.
Teraz riadime výstupné napätie pomocou vysokoprúdového regulátora, ako je LM338K, ktorý bude väčšinou dostupný v balení s kovovým telom, pretože musí napájať vysoký prúd. Schémy variabilného regulátora napätia sú uvedené nižšie.
Hodnota R1 a R2 sa musí vypočítať pomocou vyššie uvedených vzorcov na určenie výstupného napätia. Hodnoty rezistorov môžete tiež vypočítať pomocou tejto kalkulačky rezistorov LM317. V našom prípade dostaneme R1 na 110 ohmov a R2 na 5K (POT).
Keď je náš regulovaný výstup pripravený, musíme iba zapnúť Arduino, aby sme to dosiahli, použijeme 7812 IC, pretože Arduino bude spotrebovávať iba menej prúdu. Vstupné napätie 7812 je náš usmernený 24V DC výstup z usmerňovača. Výstup regulovaných 12V DC je daný na pin Vin Arduino Nano. Nepoužívajte 7805, pretože maximálne vstupné napätie 7805 je iba 24V, zatiaľ čo 7812 vydrží až 24V. Tiež je potrebné chladič pre 7812, pretože rozdiel napätia je veľmi vysoká.
Celý obvod tohto variabilného zdroja energie je uvedený nižšie,
Postupujte podľa schém a podľa toho spájkujte komponenty. Ako je znázornené na schémach, variabilné napätie 1,5 až 24 V je mapované na 0-4,5 V pomocou potenciálového rozdeľovacieho obvodu, pretože naše Arduino dokáže čítať iba napätia od 0-5. Toto premenné napätie je pripojené na pin A0, pomocou ktorého sa meria výstupné napätie RPS. Konečný kód pre Arduino Nano je uvedený nižšie v časti venovanej kódu. Na konci tiež skontrolujte ukážkové video.
Po dokončení spájkovania a načítaní kódu do Arduina je náš regulovaný napájací zdroj pripravený na použitie. Môžeme použiť akékoľvek zaťaženie, ktoré pracuje od 1,5 do 22 V s prúdovým zaťažením maximálne 3A.
Majte na pamäti:
1. Pri spájkovaní spojov buďte opatrní, nesúlad alebo nedbanlivosť ľahko opekajú vaše súčasti.
2. Bežné spájky nemusia byť schopné vydržať 3A, povedie to nakoniec k roztaveniu spájky a k skratu. Pri pripájaní vysokonapäťových stôp podľa obrázka použite hrubé medené drôty alebo viac vedenia.
3. Akýkoľvek skrat alebo slabé spájkovanie ľahko zhorí vinutie transformátora; preto skontrolujte kontinuitu pred zapnutím obvodu. Pre väčšiu bezpečnosť je možné použiť istič alebo poistku na vstupnej strane.
4. Regulátory vysokého napätia sa väčšinou dodávajú v kovových obaloch na plechovky, pričom pri použití na bodovej doske neumiestňujte do ich blízkosti komponenty, pretože ich telo funguje ako výstup usmerneného napätia, čo ďalej spôsobí vlnenie.
Drôt tiež nespájkujte na kovovú plechovku, ale použite malú skrutku, ako je to znázornené na obrázku nižšie. Spájky sa neprilepia k jeho telu a zahrievanie vedie k trvalému poškodeniu regulátora.
5. Nevynechávajte žiadne filtračné kondenzátory zo schémy, poškodíte tak Arduino.
6. Nepreťažujte transformátor viac ako 3A, zastavte ho, keď začujete syčivý zvuk z transformátora. Je dobré pracovať v rozsahu 0 - 2,5A.
7. Pred pripojením 7812 k svojmu Arduinu overte výstup a počas prvého pokusu skontrolujte prehriatie. Ak dôjde k zahrievaniu, znamená to, že vaše Arduino spotrebováva viac prúdu, aby ste to vyriešili, znížte podsvietenie LCD.
Aktualizácia:
Regulovaný zdroj napájania (RPS), ktorý je uvedený vyššie, má len málo problémov s presnosťou kvôli šumu prítomnému vo výstupnom signáli. Tento typ šumu je bežný v prípadoch, keď sa používa ADC, jeho jednoduchým riešením je použitie dolnopriepustného filtra, napríklad RC filtra. Pretože naša obežná doska Dot má na svojich trasách striedavé aj jednosmerné napätie, bude šum vysoký ako v ostatných obvodoch. Preto sa na filtrovanie šumu v našom signáli používa hodnota R = 5,2 K a C = 100uf.
Do nášho obvodu je tiež pridaný prúdový snímač ACS712 na meranie výstupného prúdu RPS. Nasledujúca schematická schéma ukazuje, ako pripojiť snímač k doske Arduino.
Nové video ukazuje, ako sa zlepšila presnosť: