Módulo de sensor de voltaje de doble canal Arduino: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Han pasado algunos años desde que escribí un instructivo, estaba pensando que era hora de volver. Quería construir un sensor de voltaje para poder conectarme a la fuente de alimentación de mi banco. Tengo una fuente de alimentación variable de dos canales, no tiene pantalla, así que tengo que usar un voltímetro para configurar el voltaje. No soy ingeniero eléctrico ni programador, hago esto como un pasatiempo. Habiendo dicho eso, voy a describir lo que construiremos aquí y puede que no sea el mejor diseño o la mejor codificación, pero haré lo mejor que pueda.

Paso 1: Acerca del proyecto

En primer lugar, esto es solo un diseño preliminar de algo más estable y confiable, algunos de los componentes no terminarán en el diseño final. La mayoría de los componentes se han seleccionado solo por disponibilidad (los tenía en mi casa) y no por su fiabilidad. Este diseño es para una fuente de alimentación de 15 V, pero puede reemplazar algunos componentes pasivos y puede hacer que funcione con cualquier voltaje o corriente. Los sensores de corriente están disponibles en 5A, 20A y 30A solo puedes elegir el amperaje y modificar el código, lo mismo con el sensor de voltaje puedes cambiar el valor de las resistencias y el código para medir voltajes más altos.

La PCB no tiene valores establecidos porque puede reemplazar componentes pasivos para satisfacer las necesidades de su fuente de alimentación. Ha sido diseñado para ser agregado a cualquier fuente de alimentación.

Paso 2: Sensores de voltaje

Empezaremos por los sensores de voltaje y los sensores de corriente. Estoy usando un Arduino Mega para probar los circuitos y el código, por lo que algunos de los principiantes como yo pueden hacer y probar los suyos sobre la marcha en lugar de tener que construir todo el módulo en una placa.

Solo podemos medir 0-5 voltios usando las entradas analógicas de Arduino. Para que podamos medir hasta 15 voltios necesitamos crear un divisor de voltaje, los divisores de voltaje son muy simples y se pueden crear usando solo 2 resistencias, en este caso estamos usando una de 30k y una de 7.5k que nos daría una relación de 5: 1 para que podamos medir valores de 0-25 voltios.

Lista de piezas para sensor de voltaje

Resistencias R1, R3 30k

Resistencias R2, R4 7.5k

Paso 3: Sensores de corriente

Para los sensores de corriente voy a utilizar el ACS712 fabricado por Allegro. Ahora lo primero que debo mencionar es que sé que estos sensores no son muy precisos pero es lo que tenía a mano al diseñar este módulo. El ACS712 solo está disponible en un paquete de montaje en superficie y es uno de los pocos componentes SMD que se utilizan en este módulo.

Lista de piezas del sensor de corriente

IC2, IC3 ASC712ELC-05A

Condensador C1, C3 1nF

Condensador C2, C4 0.1uF

Paso 4: Sensor de temperatura y ventilador

Decidí agregar control de temperatura al módulo porque la mayoría de las fuentes de alimentación generan una buena cantidad de calor y necesitamos protección contra sobrecalentamiento. Para el sensor de temperatura estoy usando un HDT11 y para el control del ventilador vamos a usar un MOSFET de canal N 2N7000 para manejar un ventilador de CPU de 5V. El circuito es bastante simple, necesitamos aplicar voltaje al drenaje del transistor y aplicamos un voltaje positivo a la puerta, en este caso estamos usando la salida digital del arduino para proporcionar ese voltaje y el transistor se enciende permitiendo que el ventilador se encienda. energizado.

El código es muy simple: tomamos una lectura de temperatura del sensor DHT11 si la temperatura es mayor que nuestro valor establecido, establece el pin de salida en ALTO y el ventilador se enciende. Una vez que la temperatura desciende por debajo de la temperatura establecida, el ventilador se apaga. Construí el circuito en mi tablero para probar mi código, tomé algunas fotos rápidas con mi celular, no muy bien, lo siento, pero el esquema es fácil de entender.

Lista de piezas de ventilador y sensor de temperatura

Sensor de temperatura J2 DHT11

Resistencia R8 10K

VENTILADOR J1 5V

MOSFET Q1 2N7000

Diodo D1 1N4004

Resistencia R6 10K

Resistencia R7 47K

Paso 5: circuito de potencia

El módulo funciona con 5 V, por lo que necesitamos una fuente de alimentación estable. Estoy usando un regulador de voltaje L7805 para proporcionar un suministro constante de 5 V, no hay mucho que decir sobre este circuito.

Lista de piezas del circuito de potencia

1 regulador de voltaje L7805

Condensador C8 0.33uF

Condensador C9 0.1uF

Paso 6: LCD y salidas en serie

Diseñé el módulo para usarlo con una pantalla LCD en mente, pero luego decidí agregar una salida en serie con fines de depuración. No voy a entrar en detalles sobre cómo configurar una pantalla LCD I2C porque ya la cubrí en una pantalla LCD I2C instructable anterior. La forma fácil en la que agregué LEDS a las líneas Tx y Rx para mostrar la actividad. Utilizo un adaptador USB a serie que conecto al módulo, luego abro el monitor serie en el IDE de Arduino y puedo ver todos los valores, me aseguro de que todo funcione como debería.

Lista de piezas de LCD y salida de serie

LCD I2C 16x2 I2C (20x4 opcional)

LED7, LED8 0603 SMD LED

Resistencia SMD R12, R21 1K R0603

Paso 7: Programación del ISP y ATMega328P

Como mencioné al principio, este módulo está diseñado para ser construido para diferentes configuraciones, necesitamos agregar una forma de programar el ATMega328 y cargar nuestros bocetos. Hay varias formas de programar el módulo, una de ellas es usar un Arduino como programador ISP como en uno de mis anteriores Instructable Bootloading ATMega con Arduino mega.

Notas:

- No necesita el condensador para cargar el boceto del ISP en el Arduino, lo necesita para grabar el gestor de arranque y cargar el boceto del sensor de voltaje.

-En las versiones más recientes del Arduino IDE, debe conectar el pin 10 al pin 1 RESET del ATMega328.

Lista de piezas del circuito ISP y ATMega328P

U1 ATMega328P

XTAL1 16 MHz HC-49S Crsytal

Condensadores C5, C6 22pf

Encabezado de 6 pines ISP1

Resistencia R5 10K

Restablecer el interruptor SMD táctil 3x4x2

Paso 8: notas y archivos

Esta fue solo una forma de poner algunas ideas en un dispositivo de trabajo, como mencioné antes, es solo una pequeña adición para mi fuente de alimentación de banco de doble canal. He incluido todo lo que necesita para construir su propio módulo, todos los archivos CAD y esquemas de Eagle. He incluido el boceto de Arduino, es muy sencillo y he intentado que sea fácil de entender y modificar. Si tiene alguna pregunta, no dude en hacerla, intentaré responderla. Este es un proyecto abierto, las sugerencias son bienvenidas. Intento ingresar tanta información como pude, pero me enteré tarde del concurso de Arduino y quería enviarlo. Escribiré el resto muy pronto. También eliminé los componentes SMD (resistencias y LED) y los reemplacé con componentes TH, el único componente SMD es el sensor actual porque solo está disponible en un paquete SOIC, el archivo ZIP contiene el archivos con los componentes TH.