Interruptor de carga automática (vacío) con ACS712 y Arduino: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Hola a todos, Hacer funcionar una herramienta eléctrica en un espacio cerrado es complicado, porque todo el polvo que se crea en el aire y el polvo en el aire significa polvo en los pulmones. Hacer funcionar la aspiradora de su taller puede eliminar parte de ese riesgo, pero encenderla y apagarla cada vez que usa una herramienta es una molestia.

Para aliviar este dolor, he construido este interruptor automático que alberga un Arduino con un sensor de corriente para detectar cuando una herramienta eléctrica está funcionando y encender la aspiradora automáticamente. Cinco segundos después de que la herramienta se detiene, el vacío también se detiene.

Suministros

Para hacer este interruptor utilicé los siguientes componentes y materiales:

• Arduino Uno -
• Sensor de corriente ACS712 -
• Attiny85 -
• Zócalo IC -
• Relé de estado sólido -
• Relé mecánico de 5 V -
• Fuente de alimentación HLK-PM01 5V -
• Prototipo de PCB -
• Alambre -
• Cables Dupont -
• Caja de plástico -
• Soldador -
• Soldar -
• Tijeras de alambre -

Paso 1: Detección de la corriente con ACS712

La estrella del proyecto es este sensor de corriente ACS712 que funciona según el principio del efecto Hall. La corriente que fluye a través del chip genera un campo magnético que luego lee un sensor de efecto Hall y emite un voltaje que es proporcional a la corriente que fluye a través de él.

Cuando no fluye corriente, el voltaje de salida está a la mitad del voltaje de entrada y, dado que mide la corriente CA y la CC cuando la corriente fluye en una dirección, el voltaje aumenta, mientras que cuando la corriente cambia de dirección, el voltaje disminuye.

Si conectamos el sensor a un Arduino y graficamos la salida del sensor podemos seguir este comportamiento al medir la corriente que fluye a través de una bombilla.

Si echamos un vistazo más de cerca a los valores trazados en la pantalla, podemos notar que el sensor es realmente sensible al ruido, por lo que, aunque da lecturas bastante buenas, no se puede usar en situaciones en las que se requiere precisión.

En nuestro caso, solo necesitamos información general si está fluyendo una corriente significativa o no para que no nos afecte el ruido que capta.

Paso 2: Medición adecuada de la corriente CA

El interruptor que estamos construyendo detectará los aparatos de CA, por lo que debemos medir la corriente de CA. Si simplemente medimos el valor actual de la corriente que fluye, podemos medir en cualquier momento dado y eso podría darnos una indicación incorrecta. Por ejemplo, si medimos en el pico de la onda sinusoidal, registraremos un flujo de corriente alto y luego activaremos el vacío. Sin embargo, si medimos en el punto de cruce por cero, no registraremos ninguna corriente y asumiremos erróneamente que la herramienta no está encendida.

Para mitigar este problema, necesitamos medir los valores varias veces durante un cierto período de tiempo e identificar los valores más altos y más bajos para la corriente. Luego podemos calcular la diferencia entre y con la ayuda de la fórmula en las imágenes, calcular el verdadero valor RMS para la corriente.

El verdadero valor RMS es la corriente CC equivalente que debe fluir en el mismo circuito para proporcionar la misma potencia de salida.

Paso 3: construya un circuito prototipo

Para comenzar a medir con el sensor, necesitamos romper una de las conexiones a la carga y colocar los dos terminales del sensor ACS712 en serie con la carga. Luego, el sensor se alimenta desde 5 V desde el Arduino y su pin de salida se conecta a una entrada analógica en el Uno.

Para el control de la aspiradora de taller, necesitamos un relé para controlar el enchufe de salida. Puede usar un relé de estado sólido o uno mecánico como lo estoy usando, pero asegúrese de que esté clasificado para la potencia de su aspiradora de taller. No tenía un relé de un solo canal en este momento, así que usaré este módulo de relé de 2 canales por ahora y lo reemplazaré más tarde.

El enchufe de salida para la aspiradora de taller se conectará a través del relé y su contacto normalmente abierto. Una vez que el relé esté ENCENDIDO, el circuito se cerrará y la aspiradora de taller se encenderá automáticamente.

El relé se controla a través del pin 7 en el Arduino en este momento, por lo que siempre que detectemos que fluye una corriente a través del sensor, podemos bajar ese pin y eso encenderá el vacío.

Paso 4: Explicación del código y características

Una característica realmente agradable que también agregué al código del proyecto es un ligero retraso para mantener la aspiradora funcionando durante 5 segundos más después de que se detiene la herramienta. Esto realmente ayudará con cualquier polvo residual que se cree mientras la herramienta se detiene por completo.

Para lograr eso en el código, utilizo dos variables donde primero obtengo el tiempo actual en milésimas cuando el interruptor está encendido y luego actualizo ese valor en cada iteración del código mientras la herramienta está encendida.

Cuando la herramienta se apaga, ahora obtenemos el valor actual en milies una vez más y luego verificamos si la diferencia entre esos dos es mayor que nuestro intervalo especificado. Si eso es cierto, apagamos el relé y actualizamos el valor anterior con el actual.

La función de medición principal en el código se llama medida y en él, primero asumimos los valores mínimo y máximo para los picos, pero para que se cambien definitivamente asumimos valores invertidos donde 0 es el pico alto y 1024 es el pico bajo..

En el transcurso de todo el período de intervalo definido por la variable de iteraciones, leemos el valor de la señal de entrada y actualizamos los valores mínimos y máximos reales para los picos.

Al final, calculamos la diferencia y luego este valor se usa con la fórmula RMS de antes. Esta fórmula se puede simplificar simplemente multiplicando la diferencia máxima por 0,3536 para obtener el valor RMS.

Cada una de las versiones del sensor para un amperaje diferente tiene una sensibilidad diferente, por lo que este valor debe multiplicarse nuevamente por un coeficiente que se calcula a partir del amperaje nominal del sensor.

El código completo está disponible en mi página de GitHub y el enlace de descarga está a continuación

Paso 5: Minifica la electrónica (opcional)

En este punto, la parte electrónica y de código del proyecto está básicamente terminada, pero aún no son muy prácticos. El Arduino Uno es ideal para prototipos como este, pero prácticamente es muy voluminoso, por lo que necesitaremos una carcasa más grande.

Quería colocar todos los componentes electrónicos en este accesorio de plástico que tiene unas bonitas tapas para los extremos y, para hacerlo, tendré que minimizar los componentes electrónicos. Al final, tuve que recurrir al uso de una caja más grande por ahora, pero una vez que tenga la placa de relés más pequeña, los cambiaré.

El Arduino Uno será reemplazado por un chip Attiny85 que se puede programar con el Uno. El proceso es sencillo e intentaré proporcionarte un tutorial aparte.

Para eliminar la necesidad de alimentación externa, usaré este módulo HLK-PM01 que convierte CA a 5 V y ocupa un espacio realmente pequeño. Toda la electrónica se colocará en un prototipo de PCB de doble cara y se conectará con cables.

El esquema final está disponible en EasyEDA y el enlace se puede encontrar a continuación.

Paso 6: Empaque los componentes electrónicos en un estuche

La placa final definitivamente no es mi mejor trabajo hasta ahora, ya que resultó un poco más desordenada de lo que quería. Estoy seguro de que si le dedico más tiempo será mejor, pero lo principal es que funcionó y es sustancialmente más pequeño que lo que era con el Uno.

Para empacarlo todo, primero instalé algunos cables en los enchufes de entrada y salida que tienen aproximadamente 20 cm de longitud. Como recinto, renuncié al accesorio porque al final era demasiado pequeño, pero logré encajar todo dentro de una caja de conexiones.

Luego, el cable de entrada se alimenta a través del orificio y se conecta al terminal de entrada en la placa y lo mismo se hace en el otro lado donde ahora están conectados los dos cables. Una salida es para la aspiradora de taller y la otra para la herramienta.

Con todo conectado, me aseguré de probar el interruptor antes de poner todo en el gabinete y cerrarlo todo con la tapa. El accesorio habría sido un recinto más agradable, ya que protegerá los componentes electrónicos de cualquier líquido o polvo que pueda terminar sobre ellos en mi taller, así que una vez que tenga la nueva placa de relés, moveré todo allí.

Paso 7: ¡Disfruta usándolo

Para usar este interruptor automático, primero debe conectar el enchufe de entrada a un tomacorriente de pared o un cable de extensión como en mi caso y luego la herramienta y la aspiradora de taller están conectadas en sus enchufes apropiados.

Cuando se enciende la herramienta, la aspiradora se enciende automáticamente y luego continuará funcionando durante otros 5 segundos antes de que se apague automáticamente.

Espero que hayas logrado aprender algo de este Instructable, así que presiona ese botón favorito si te gusta. Tengo muchos otros proyectos que puedes ver y no olvides suscribirte a mi canal de YouTube para no perderte mis próximos videos.

Saludos y gracias por leer!