Probador de diodos Arduino Zener: 6 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57

El probador de diodos Zener está controlado por Arduino Nano. El probador mide el voltaje Zener de ruptura para diodos de 1.8V a 48V. La potencia de disipación de los diodos medidos podría oscilar entre 250 mW y unos pocos vatios. La medición es simple, simplemente conecte el diodo y presione el botón INICIO.

Arduino Nano conecta gradualmente el rango de voltajes de menor a mayor, en cuatro pasos. Para cada paso, la corriente se verifica a través del diodo Zener medido. Si la corriente está por encima del valor cero (no cero), significa: Se detectó voltaje Zener. En este caso, el voltaje se muestra durante cierto tiempo (ajustado por software a 10 segundos) y la medición se detiene. La corriente en cada paso es constante a través de todos los voltajes en ese rango y disminuye al aumentar el número de paso - rango de voltaje.

Para mantener la disipación de potencia para voltajes más altos, se debe reducir la corriente en este rango. El probador está diseñado para medir diodos de 250 mW y 500 mW. Los diodos Zener con mayor potencia podrían medirse de la misma manera, pero el valor de voltaje medido es más bajo en aproximadamente un 5%.

ADVERTENCIA: tenga mucho cuidado. En este proyecto se utiliza alto voltaje 110 / 220V. Si no está familiarizado con el riesgo de tocar el voltaje principal, ¡no intente este Instructable!

Paso 1: diodo Zener

El diodo Zener es un tipo especial de diodo que se utiliza principalmente en circuitos como el componente de voltaje de referencia o el regulador de voltaje. En la dirección de voltaje directo, las características I-V son las mismas que las del diodo de uso general. La caída de voltaje es de aproximadamente 0,6 V. Con sesgo en la dirección inversa, hay un punto donde la corriente aumenta muy bruscamente: voltaje de ruptura. Este voltaje se conoce como voltaje Zener. En este punto, el diodo Zener conectado directamente a la fuente de alimentación con salida de voltaje constante, se quemaría inmediatamente. Esta es la razón por la cual la corriente a través del diodo Zener debe estar limitada por la resistencia.

Las características I-V se muestran en la imagen. Cada tipo de diodo Zener define el valor actual en el que se especifica el voltaje Zener correcto. (Este voltaje podría cambiarse ligeramente aumentando la corriente). La corriente típica para diodos con disipación de potencia de 250 a 500 mW es de 3 a 10 mA y depende del valor de voltaje.

El voltaje de ruptura es relativamente estable para una amplia gama de corrientes y es típico y diferente para cada diodo. Su valor puede ser de aproximadamente 2 V a más de 100 V. Los diodos Zener, que se utilizan principalmente en circuitos habituales prácticos, se especifican con voltajes inferiores a 50 V.

Paso 2: Partes

Lista de piezas usadas:

• Caja de OKW, tipo carcasa OKW 9408331
• Adaptador Hi-Link AC / DC 220V / 12V, 2 piezas, eBay
• Adaptador Hi-Link AC / DC 220V / 5V, 2 piezas, eBay
• Adaptador AC / DC 220V / 24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Condensadores M1 2 piezas, M33 1 pieza, tienda local
• Diodos 1N4148 5 piezas, Banggood
• IC1, LM317T, versión de alto voltaje, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistores 2N222 5 piezas, Banggood
• Relé 351, 5V, 4 piezas, eBay
• Relé de lengüeta, 5 V, eBay
• Resistencias 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, tienda local
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2 piezas, eBay
• Bloque de terminales de tornillo, Banggood
• Conector Molex 2 pines, Banggood
• Conector Molex 3 pines, Banggood
• Pequeño mini interruptor principal, eBay
• Pantalla LED 0-100V, 3 líneas, eBay
• Toma de corriente, eBay
• Terminal de resorte de audio, eBay
• Microinterruptor y botón, Banggood
• LED de 3 mm verde y rojo, 2 piezas, Banggood
• Fusible 0.5A y portafusibles 5x20mm, eBay
• Cable de alimentación principal para instrumentos pequeños

Instrumentos:

• Taladro eléctrico
• Soldador
• Pistola de calor
• Pistola de pegamento termofusible
• Pelacables y cortador
• Juego de destornilladores
• Juego de alicates
• Multimetro

La lista detallada de piezas está aquí:

Paso 3: descripción del circuito

La descripción del circuito se refiere al diagrama de conexión adjunto:

En el lado izquierdo, hay una parte de alto voltaje. Bloque de terminales para conexión de 220V y los cinco adaptadores AC / DC. Los adaptadores entregan voltajes de medición en cuatro pasos - rangos: 12V, 24V, 36V, 48V.

Los módulos 5VA y 5VB están dedicados para MCU Arduino Nano y voltímetro LED digital. Los módulos 12VA suministran el primer rango 12V y el módulo 12VB agrega otros 12V al valor del segundo rango 24V. El siguiente módulo de 24 V agrega otros 24 V para totalizar el voltaje de cuarto rango de 48 V. Dentro del último módulo de 24 V hay un circuito regulador de 12 V, que proporciona 12 V como tercer valor de rango a 36 V. Esta solución era necesaria porque el tamaño de la placa no permitía montar seis módulos en ella.

En la parte media se encuentra IC1 LM317. IC1 debe estar en versión para voltaje más alto (50V). Está conectado como circuito regulador de corriente constante y proporciona corriente constante en todo el rango de cada paso de voltaje. Esta corriente es estable en un rango, pero diferente en cada paso. Los valores son ajustables y son 20 mA (12 V), 10 mA (24 V), 7 mA (36 V), 5 mA (48 V). Los valores se eligen como límites superiores para diodos con 250 mW de potencia y son lo suficientemente buenos para diodos más potentes.

En ambos lados de IC1 hay relés, conectados el paso de voltaje correcto a su entrada y el resistor de ajuste derecho a su salida. La resistencia de ajuste especifica el valor actual en la salida y esta corriente se alimenta al diodo Zener medido a través de la resistencia R14. Arduino comprueba la corriente en esta resistencia. El divisor de voltaje R1, R2 toma una muestra reducida de voltaje en R2 y lo conecta al pin analógico A1.

GND de tierra analógica es común para todos los adaptadores de voltaje, adaptador de voltímetro digital e IC1. Ojo, hay otro terreno, digital para Arduino y su adaptador. La tierra digital es necesaria para Arduino y su entrada analógica como punto de referencia de medición.

Salidas digitales Arduino D4 a D7, relés de control para cada paso, voltímetro digital de control D8 y led ERROR de control D9 en color rojo. El led ERROR se enciende si no se detecta corriente en ningún paso. En este caso, el diodo Zener puede tener un voltaje Zener más alto, como 48V, o podría estar defectuoso (abierto). Si hay cortocircuito en los terminales de medición, el led ERROR no se activa y el voltaje detectado es muy pequeño, inferior a 1V.

Después de haber terminado el proyecto, decidí agregar un led más: POWER, porque si el voltímetro está oscuro (apagado), no es muy claro si el instrumento en sí está encendido o apagado. Led Power está conectado en serie con la resistencia 470 entre puntos fuera del PCB, desde Start X3-1 hasta Zener X2-1. La resistencia está montada en una placa pequeña con un botón.

Paso 4: Construcción

Como caja para el proyecto, he utilizado el gabinete OKW, que se encuentra en una antigua tienda de repuestos electrónicos. Esta caja todavía está disponible en OKW como una caja tipo carcasa. La caja no es muy adecuada porque es demasiado pequeña para la placa, pero algunas mejoras de la caja y el PCB permiten colocar todas las piezas en su interior. PCB fue diseñado en Eagle con un tamaño máximo para la versión gratuita de 8x10cm. En el primer momento parece imposible poner todos los componentes a bordo, pero finalmente lo logré.

La actualización de la caja requiere quitar algunas piezas de plástico del interior y soportes para tornillos. La actualización de las piezas requiere modificar la caja de plástico para el voltímetro digital y hacer un corte redondo en dos esquinas, cerca de los conectores de alimentación principal y de error. Las actualizaciones son visibles en las imágenes. Lo importante es hacer la ventana para el voltímetro lo más cerca posible del borde de la caja. El botón de INICIO está ubicado en un tablero pequeño y montado con un ángulo de metal.

Las ventanas y los orificios en la cubierta superior están hechos para voltímetro digital, botón pulsador, terminal de resorte, LED Error, LED Power y conector USB Arduino Nano. En la parte inferior hay un corte para el interruptor de encendido y la entrada del enchufe. El voltímetro digital y el interruptor de encendido se fijan en su lugar con pegamento termofusible. De la misma forma se fijan ambos indicadores de diodo Led de 3mm.

El diodo medido se conecta, no muy típicamente, mediante un conector de resorte de audio. Buscaba una conexión simple y rápida. Esta solución parece ser la mejor.

Después de soldar todos los componentes en la placa, he aislado dos pistas de 220V en la parte inferior, con una pistola de pegamento termofusible. Los cables que van desde la placa hasta el interruptor de encendido y la entrada del enchufe de alimentación están aislados por un tubo termocontraíble. Hágalo con cuidado, no debe haber ningún cable de 220V expuesto o riel de cobre. El PCB se fija en su lugar mediante espaciadores de goma adhesiva, que evitan que se mueva verticalmente.

En el panel frontal hay impresión de etiquetas en papel fotográfico adhesivo. La etiqueta se realiza en Paint, que es una herramienta en los accesorios de Windows 10. Esta herramienta es adecuada para hacer etiquetas de instrumentos, porque las etiquetas se pueden hacer exactamente en tamaño real.

PCB está diseñado por el software gratuito Eagle. La placa se encargó a la empresa JLCPCB por un buen precio. No hay ninguna razón para hacerlo en casa. Recomiendo encargar la placa y por este motivo se adjunta zip Gerber. expediente.

Paso 5: Programación y configuración

Software Arduino - archivo ino se adjunta. Intento documentar todas las partes principales del código y espero que sea mejor comprensible que mi inglés. Lo que hay que explicar del código es la función "servicio". Es el modo de servicio y podría usarse para configurar el instrumento si lo cambia por primera vez.

La función para leer la corriente "readCurrent" se introdujo en el código para evitar una lectura de corriente aleatoria accidental. En esta función, la lectura se realiza diez veces y el valor máximo se elige entre diez valores. El valor máximo de corriente se toma como muestra a la entrada analógica de Arduino.

En el modo de servicio, ajusta cuatro resistencias ajustables R4 a R7. Cada recortador es responsable de la corriente en un rango de voltaje. R4 para 12V, R5 para 24V, R6 para 36V y R7 para 48V. En este modo, los voltajes mencionados se presentan gradualmente en los terminales de salida y permiten ajustar el valor requerido de corriente (20 mA, 10 mA, 7 mA, 5 mA).

Para ingresar al modo de servicio, presione INICIO justo después de encender el instrumento dentro de 2 segundos. Se activa el primer paso (12V) y el led ERROR parpadea una vez. Ahora es el momento de ajustar la corriente. Si se ajusta la corriente, active el siguiente paso (24 V) presionando START nuevamente. El led ERROR parpadea dos veces. Repita los siguientes pasos de la misma manera, usando el botón INICIO. Salga del modo de servicio con el botón INICIO. En cada momento, el mejor momento para presionar START es el tiempo si el LED ERROR se apaga después de una serie de parpadeos.

El ajuste de corriente se realiza conectando cualquier diodo Zener con voltaje alrededor del rango medio, para el rango de 12 V debe ser un diodo de 6 a 7 V. Este diodo Zener debe conectarse en serie con un amperímetro o multímetro. El valor ajustado de la corriente no debe ser preciso, menos 15% a más 5% está bien.

Paso 6: Conclusión

La solución presentada para medir diodos Zener por Arduino es completamente nueva. Todavía hay algunas desventajas, como la fuente de alimentación de 220 V, el voltímetro LED y el voltaje máximo medido de 48 V. El instrumento podría mejorarse en las debilidades mencionadas. Originalmente planeo alimentarlo con batería, pero alimentar Arduino y medir voltaje relativamente alto con uno o más convertidores de voltaje elevado requiere una batería grande y el instrumento sería de mayor tamaño.

Hay muchos probadores de componentes muy buenos en el mercado. Pueden probar todo tipo de transistores, diodos, otros semiconductores y muchos componentes pasivos, pero medir el voltaje Zener es problemático debido al pequeño voltaje de la batería. Espero que disfrutes de mi proyecto y te diviertas jugando con la construcción.