- Požadované komponenty:
- Pracovné vysvetlenie:
- Vysvetlenie obvodu:
- Vysvetlenie programovania:
- Dizajn obvodov a DPS pomocou EasyEDA:
- Výpočet a objednávka PCB online:
Často vidíme kolísanie napätia v dodávke elektriny u nás doma, čo môže spôsobiť poruchu našich domácich striedavých spotrebičov. Dnes budujeme nízkonákladový ochranný obvod vysokého a nízkeho napätia, ktorý v prípade vysokého alebo nízkeho napätia preruší napájanie spotrebičov. Taktiež zobrazí varovnú správu na 16x2 LCD. V tomto projekte sme použili mikrokontrolér PIC na čítanie a porovnanie vstupného napätia s referenčným a na základe toho vykonáme príslušné kroky.
Tento obvod sme vyrobili na PCB a na rovnaký účel sme pridali ďalší obvod na PCB, tentokrát však s využitím operačného zosilňovača LM358 (bez mikrokontroléra). Pre demonštračné účely sme zvolili limit nízkeho napätia ako 150v a limit vysokého napätia ako 200v. Tu v tomto projekte sme nepoužili žiadne relé na prerušenie, iba sme to demonštrovali pomocou LCD, skontrolujte video na konci tohto článku. Používateľ však môže k tomuto obvodu pripojiť relé a pripojiť ho k GPIO PIC.
Ďalej skontrolujte naše ďalšie projekty PCB tu.
Požadované komponenty:
- Mikrokontrolér PIC PIC18F2520
- PCB (objednané u EasyEDA)
- IC LM358
- 3-pólový konektor terminálu (voliteľný)
- 16x2 LCD
- Tranzistor BC547
- 1k rezistor
- 2k2 rezistor
- 30K rezistor SMD
- 10k SMD
- Kondenzátory - 0,1uf, 10uF, 1000uF
- 28 kolíková základňa IC
- Mužské a ženské paličky
- Regulátory napätia 7805- 7805, 7812
- Pickit2 programátor
- LED
- Zenerova dióda - 5,1 V, 7,5 V, 9,2 V
- Transformátor 12-0-12
- 12MHz kryštál
- Kondenzátor 33pF
- Regulátor napätia (regulátor otáčok ventilátora)
Pracovné vysvetlenie:
V tomto odpojovacom obvode vysokého a nízkeho napätia sme čítali striedavé napätie pomocou mikrokontroléra PIC pomocou transformátora, mostíkového usmerňovača a obvodu deliča napätia a zobrazovali sa na displeji 16x2 LCD. Potom sme porovnali striedavé napätie s preddefinovanými limitmi a podľa toho zobrazili výstražnú správu na LCD displeji. Rovnako ako v prípade, že napätie je nižšie ako 150 V, zobrazilo sa „Nízke napätie“ a ak je napätie vyššie ako 200 V, zobrazili sme na displeji text „Vysoké napätie“. Tieto limity môžeme zmeniť v PIC kóde uvedenom na konci tohto projektu. Tu sme použili regulátor ventilátora na zvýšenie a zníženie vstupného napätia na demonštračné účely vo videu.
V tomto obvode sme tiež pridali jednoduchý obvod ochrany proti podpätiu a prepätiu bez použitia mikrokontroléra. V tomto jednoduchom obvode sme použili komparátor LM358 na porovnanie vstupného a referenčného napätia. V tomto projekte máme teda tri možnosti:
- Zmerajte a porovnajte striedavé napätie pomocou transformátora, mostíkového usmerňovača, obvodu deliča napätia a mikrokontroléra PIC.
- Detekcia prepätia a podpätia pomocou LM358 pomocou transformátora, usmerňovača a komparátora LM358 (bez mikrokontroléra)
- Detekujte podpätie a prepätie pomocou komparátora LM358 a jeho výstup privádzajte do mikrokontroléra PIC, aby vykonal akciu podľa kódu.
Tu sme predviedli prvú možnosť tohto projektu. V ktorom sme zmenšili vstupné striedavé napätie a potom sme ho pomocou mostíkového usmerňovača previedli na DC a potom opäť namapovali toto jednosmerné napätie na 5 V a nakoniec sme toto napätie priviedli do mikrokontroléra PIC na porovnanie a zobrazenie.
V mikrokontroléri PIC sme načítali toto namapované jednosmerné napätie a na základe tejto namapovanej hodnoty sme pomocou daného vzorca vypočítali prichádzajúce striedavé napätie:
volt = (((adcValue * 240) / 1023)
kde adcValue je ekvivalentná hodnota vstupného napätia DC na kolíku ADC PIC radiča a volt je aplikované striedavé napätie. Tu sme vzali 240v ako maximálne vstupné napätie.
alebo môžeme použiť danú metódu na mapovanie ekvivalentnej vstupnej hodnoty DC.
volt = mapa (adcVlaue, 530, 895, 100, 240)
kde adcValue je ekvivalentná hodnota vstupného napätia DC na kolíku ADC PIC radiča, 530 je minimálny ekvivalent DC napätia a 895 je maximálna hodnota ekvivalentného DC napätia. A 100 V je minimálne mapovacie napätie a 240 V je maximálne mapovacie napätie.
Znamená, že vstup 10 mV DC na kolíku PIC ADC sa rovná ekvivalentnej hodnote 2,046 ADC. Takže tu sme vybrali 530 ako prostriedok minimálnej hodnoty, napätie na kolíku ADC PIC bude:
(((530 / 2,046) * 10) / 1000) volt
2,6 V, ktorá bude namapovaná na minimálnu hodnotu 100 V AC
(Rovnaký výpočet pre maximálny limit).
Skontrolujte, či je mapová funkcia uvedená v programovom kóde PIC na konci. Tu sa dozviete viac o obvode deliča napätia a mapovaní napätí pomocou ADC.
Práca na tomto projekte je jednoduchá. V tomto projekte sme na demonštráciu použili regulátor ventilátora striedavého napätia. Na vstup transformátora sme pripojili regulátor ventilátora. A potom zvýšením alebo znížením jeho odporu sme dostali požadovaný výstup napätia.
V kóde sme stanovili maximálne a minimálne hodnoty napätia pre detekciu vysokého napätia a nízkeho napätia. Opravili sme 200 V ako limit prepätia a 150 V ako dolný limit napätia. Teraz po zapnutí obvodu vidíme na LCD LCD vstupné napätie. Keď sa zvýši vstupné napätie, môžeme vidieť zmeny napätia na LCD displeji a ak napätie stúpne nad limit napätia, potom nás LCD upozorní „HIGH Voltage Alert“ a ak napätie klesne pod hranicu napätia, LCD nás na to upozorní „ Správa LOW Voltage Alert “. Týmto spôsobom sa dá použiť aj ako elektronický istič.
Ďalej môžeme pridať relé na pripojenie akýchkoľvek striedavých zariadení k automatickému vypnutiu pri nízkom alebo vysokom napätí. Na vypnutie spotrebiča stačí pridať riadok kódu pod výstražnú správu LCD zobrazujúcu kód. Začiarknite tu, ak chcete použiť relé so sieťovými spotrebičmi.
Vysvetlenie obvodu:
V ochrannom obvode vysokého a nízkeho napätia sme použili operačný zosilňovač LM358, ktorý má dva výstupy pripojené k 2 a 3 číselným pinom mikrokontroléra PIC. A na rozdelenie napätia sa používa delič napätia a jeho výstup sa pripája k 4. číslu pinu mikrokontroléra PIC. LCD je pripojený na PORTB PIC v 4-bitovom režime. RS a EN sú priamo pripojené na B0 a B1 a dátové piny D4, D5, D6 a D7 LCD sú pripojené na B2, B3, B4 a B5. V tomto projekte sme použili dva regulátory napätia: 7805 pre napájanie mikrokontroléra a 7812 pre obvod LM358. A na zníženie striedavého napätia sa tiež používa transformátor 12v-0-12v. Ostatné komponenty sú zobrazené v schéme zapojenia nižšie.
Vysvetlenie programovania:
Programovanie časti tohto projektu je jednoduché. V tomto kóde stačí vypočítať striedavé napätie pomocou mapovaného napätia 0-5 V pochádzajúceho z obvodu rozdeľovača napätia a potom ho porovnať s preddefinovanými hodnotami. Po tomto projekte si môžete skontrolovať kompletný PIC kód.
Najskôr sme do kódu zahrnuli hlavičku a nakonfigurovali sa konfiguračné bity mikrokontroléra PIC. Ak ste v kódovaní PIC nováčikom, naučte sa tu mikrokontrolér PIC a jeho konfiguračné bity.
Potom sme použili niekoľko funkcií pre riadenie LCD, napríklad void lcdbegin () pre inicializáciu LCD, void lcdcmd (char ch) na odoslanie príkazu na LCD, void lcdwrite (char ch) na zasielanie údajov na LCD a void lcdprint (char * str) na odoslanie reťazca na LCD. Skontrolujte všetky funkcie v nižšie uvedenom kóde.
Na mapovanie hodnôt sa používa nižšie uvedená funkcia:
long map (long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max) {return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }
Daná funkcia int analogRead (int ch) sa používa na inicializáciu a čítanie ADC:
int analogRead (int ch) {int adcData = 0; if (ch == 0) ADCON0 = 0x03; // kanál adc 0 inak if (ch == 1) ADCON0 = 0x0b; // vyberte adc kanál 1 else if (ch == 2) ADCON0 = 0x0b; // vyberte adc kanál 2 ADCON1 = 0b00001100; // vyber analógový i / p 0,1 a 2 kanál ADC ADCON2 = 0b10001010; // čas ekvalizácie čas držania limitu while (GODONE == 1); // spustenie konverzie adc hodnota adcData = (ADRESL) + (ADRESH << 8); // Uloženie 10-bitového výstupu ADON = 0; // adc off návrat adcData; }
Dané čiary sa používajú na získanie vzoriek ADC a na výpočet ich priemeru a potom na výpočet napätia:
while (1) {long adcValue = 0; int volt = 0; for (int i = 0; i <100; i ++) // odber vzoriek {adcValue + = analogRead (2); oneskorenie (1); } adcValue / = 100; #if method == 1 volt = ((((float) adcValue * 240.0) / 1023.0); #else volt = mapa (adcValue, 530, 895, 100, 240); #endif sprintf (výsledok, "% d", volt);
A nakoniec sa daná funkcia použije na vykonanie výslednej akcie:
if (volt> 200) {lcdcmd (1); lcdprint ("vysoké napätie"); lcdcmd (192); lcdprint ("Výstraha"); oneskorenie (1 000); } else if (volt <150) {lcdcmd (1); lcdprint („nízke napätie“); lcdcmd (192); lcdprint ("Výstraha"); oneskorenie (1 000); }
Dizajn obvodov a DPS pomocou EasyEDA:
Na návrh tohto obvodu detektora vysokého a nízkeho napätia sme zvolili online nástroj EDA s názvom EasyEDA. Predtým sme program EasyEDA používali mnohokrát a zistilo sa, že je veľmi pohodlné ho používať v porovnaní s inými výrobcami dosiek plošných spojov. Skontrolujte tu všetky naše projekty PCB. EasyEDA nie je iba komplexným riešením pre schematické snímanie, simuláciu obvodov a návrh dosiek plošných spojov, ponúka tiež nízkonákladovú službu prototypov dosiek plošných spojov a sourcingu komponentov. Nedávno spustili službu získavania komponentov, kde majú veľkú zásobu elektronických komponentov a používatelia si môžu objednať požadované komponenty spolu s objednávkou na PCB.
Pri navrhovaní vašich obvodov a dosiek plošných spojov môžete tiež zverejniť svoje návrhy obvodov a dosiek plošných spojov, aby ich ostatní používatelia mohli kopírovať alebo upravovať a využívať ich výhody. Pre toto vysoké a nízke napätie sme tiež zverejnili celé naše usporiadania obvodov a dosiek plošných spojov Ochranný obvod, skontrolujte nasledujúci odkaz:
easyeda.com/circuitdigest/HIGH_LOW_Voltage_Detector-4dc240b0fde140719c2401096e2410e6
Nižšie je uvedený obrázok vrchnej vrstvy rozloženia PCB z EasyEDA. Môžete si zobraziť ľubovoľnú vrstvu (vrchná, spodná, vrchná vrstva, spodná vrstva atď.) PCB výberom vrstvy z okna „Vrstvy“.
Môžete si tiež pozrieť Pokladňu Foto DPS pomocou EasyEDA:
Výpočet a objednávka PCB online:
Po dokončení návrhu DPS môžete kliknúť na ikonu Fabrication output vyššie. Potom prejdete na stránku Objednávka dosiek plošných spojov, kde si môžete stiahnuť súbory Gerber z vašej dosky plošných spojov a poslať ich ľubovoľnému výrobcovi. Je tiež oveľa jednoduchšie (a lacnejšie) objednať si ich priamo v aplikácii EasyEDA. Tu môžete zvoliť počet DPS, ktoré chcete objednať, koľko vrstiev medi potrebujete, hrúbku DPS, hmotnosť medi a dokonca aj farbu DPS. Keď vyberiete všetky možnosti, kliknite na tlačidlo „Uložiť do košíka“ a dokončite objednávku. O niekoľko dní potom získate PCB. Užívateľ môže tiež ísť so svojím miestnym predajcom PCB na výrobu PCB pomocou súboru Gerber.
Dodanie EasyEDA je veľmi rýchle a po niekoľkých dňoch objednania DPS som dostal vzorky DPS:
Nasledujú obrázky po spájkovaní komponentov na DPS:
Takto môžeme ľahko vytvoriť ochranný obvod nízkeho vysokého napätia pre náš domov. Ďalej stačí pridať relé na pripojenie akýchkoľvek striedavých zariadení, aby ste ho chránili pred výkyvmi napätia. Stačí pripojiť relé k ľubovoľnému univerzálnemu pinu PIC MCU a napísať kód, aby bol tento pin vysoký a nízky spolu s kódom výstražnej správy LCD.