Przełącznik automatycznego obciążenia (podciśnienia) z ACS712 i Arduino: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Cześć wszystkim, Prowadzenie elektronarzędzia w zamkniętej przestrzeni to zamieszanie, ponieważ cały kurz powstający w powietrzu i pył w powietrzu oznacza kurz w twoich płucach. Uruchamianie odkurzacza w sklepie może wyeliminować część tego ryzyka, ale włączanie i wyłączanie go za każdym razem, gdy używasz narzędzia, jest uciążliwe.

Aby złagodzić ten ból, zbudowałem ten automatyczny przełącznik, w którym mieści się Arduino z czujnikiem prądu, który wykrywa, kiedy elektronarzędzie jest uruchomione i automatycznie włącza odkurzacz. Pięć sekund po zatrzymaniu narzędzia zatrzymuje się również podciśnienie.

Kieszonkowe dzieci

Do wykonania tego przełącznika wykorzystałem następujące elementy i materiały:

• Arduino Uno -
• Czujnik prądu ACS712 -
• Attiny85 -
• Gniazdo IC-Https://s.click.aliexpress.com/e/_d8N1rAd
• Przekaźnik półprzewodnikowy -
• Przekaźnik mechaniczny 5 V-https://s.click.aliexpress.com/e/_dVu7qTb
• Zasilacz HLK-PM01 5 V-https://s.click.aliexpress.com/e/_dXlYci1
• Płytka prototypowa -
• Drut-Https://s.click.aliexpress.com/e/_d6Pekgl
• Kable Dupont-https://s.click.aliexpress.com/e/_dVMj1EH
• Plastikowa obudowa -
• Lutownica -
• Lutowane-Https://s.click.aliexpress.com/e/_dYHVW21
• Nożyce do drutu -

Krok 1: Wykrywanie prądu za pomocą ACS712

Gwiazdą projektu jest czujnik prądu ACS712, który działa na zasadzie efektu Halla. Prąd przepływający przez chip generuje pole magnetyczne, które następnie odczytuje czujnik z efektem Halla i generuje napięcie proporcjonalne do prądu, który przez niego przepływa.

Gdy prąd nie płynie, napięcie wyjściowe wynosi połowę napięcia wejściowego, a ponieważ mierzy prąd przemienny i stały, gdy prąd płynie w jednym kierunku, napięcie rośnie, a gdy prąd zmienia kierunek, napięcie spada.

Jeśli podłączymy czujnik do Arduino i wykreślimy wyjście czujnika, możemy śledzić to zachowanie podczas pomiaru prądu płynącego przez żarówkę.

Jeśli przyjrzymy się bliżej wartościom wykreślonym na ekranie, zauważymy, że sensor jest bardzo czuły na szumy, więc mimo, że daje całkiem dobre odczyty, nie nadaje się do zastosowania w sytuacjach, w których wymagana jest precyzja.

W naszym przypadku potrzebujemy tylko ogólnych informacji, czy przepływa znaczny prąd, czy nie, więc nie ma na nas wpływu odbierany przez niego szum.

Krok 2: Właściwy pomiar prądu AC

Przełącznik, który budujemy, będzie wykrywał urządzenia prądu przemiennego, więc musimy mierzyć prąd prądu przemiennego. Jeśli mamy po prostu zmierzyć aktualną wartość płynącego prądu, możemy mierzyć w dowolnym momencie, a to może dać nam błędną wskazówkę. Np. jeśli mierzymy na szczycie fali sinusoidalnej, zarejestrujemy duży przepływ prądu, a następnie włączymy podciśnienie. Jeśli jednak mierzymy w punkcie przejścia przez zero, nie zarejestrujemy żadnego prądu i błędnie założymy, że narzędzie nie jest włączone.

Aby złagodzić ten problem, musimy wielokrotnie mierzyć wartości w określonym czasie i identyfikować najwyższe i najniższe wartości dla prądu. Następnie możemy obliczyć różnicę pomiędzy i za pomocą wzoru na obrazach obliczyć rzeczywistą wartość RMS dla prądu.

Prawdziwa wartość skuteczna to równoważny prąd stały, który powinien płynąć w tym samym obwodzie, aby zapewnić taką samą moc wyjściową.

Krok 3: Zbuduj prototypowy obwód

Aby rozpocząć pomiar z czujnikiem, musimy przerwać jedno z połączeń z obciążeniem i umieścić dwa zaciski czujnika ACS712 szeregowo z obciążeniem. Czujnik jest wtedy zasilany z 5V z Arduino, a jego pin wyjściowy jest podłączony do wejścia analogowego na Uno.

Do sterowania odkurzaczem sklepowym potrzebujemy przekaźnika do sterowania wtyczką wyjściową. Możesz użyć przekaźnika półprzewodnikowego lub mechanicznego, tak jak używam, ale upewnij się, że jest on przystosowany do mocy odkurzacza sklepowego. W tej chwili nie posiadałem przekaźnika jednokanałowego, więc na razie użyję tego modułu przekaźnika dwukanałowego i wymienię go później.

Wtyczka wyjściowa odkurzacza sklepowego zostanie podłączona przez przekaźnik i jego normalnie otwarty styk. Gdy przekaźnik jest włączony, obwód zostanie zamknięty, a odkurzacz sklepowy zostanie włączony automatycznie.

Przekaźnik jest obecnie sterowany przez pin 7 na Arduino, więc za każdym razem, gdy wykryjemy, że przez czujnik przepływa prąd, możemy obniżyć ten pin, co spowoduje włączenie próżni.

Krok 4: Wyjaśnienie kodu i funkcje

Naprawdę fajną funkcją, którą dodałem również do kodu projektu, jest niewielkie opóźnienie, aby utrzymać próżnię jeszcze przez 5 sekund po zatrzymaniu narzędzia. To naprawdę pomoże w przypadku resztkowego pyłu, który powstaje, gdy narzędzie całkowicie się zatrzymuje.

Aby to osiągnąć w kodzie, używam dwóch zmiennych, w których najpierw otrzymuję bieżący czas w milionach, gdy przełącznik jest włączony, a następnie aktualizuję tę wartość przy każdej iteracji kodu, gdy narzędzie jest włączone.

Gdy narzędzie się wyłączy, teraz ponownie otrzymujemy aktualną wartość w milisekundach, a następnie sprawdzamy, czy różnica między tymi dwoma jest większa niż określony przez nas przedział. Jeśli to prawda, to wyłączamy przekaźnik i aktualizujemy poprzednią wartość na aktualną.

Główna funkcja pomiarowa w kodzie nazywana jest miarą i w niej najpierw przyjmujemy wartości minimalne i maksymalne dla pików, ale aby je definitywnie zmienić przyjmujemy wartości odwrócone gdzie 0 to wysoki szczyt a 1024 to niski pik.

W ciągu całego okresu interwału określonego przez zmienną iteracji odczytujemy wartość sygnału wejściowego i aktualizujemy rzeczywiste wartości minimalne i maksymalne dla szczytów.

Na koniec obliczamy różnicę, a następnie ta wartość jest używana z formułą RMS z wcześniej. Ten wzór można uprościć, po prostu mnożąc różnicę szczytów przez 0,3536, aby uzyskać wartość RMS.

Każda z wersji czujnika dla innego natężenia prądu ma inną czułość, dlatego wartość tę należy ponownie pomnożyć przez współczynnik wyliczany z natężenia prądu czujnika.

Pełny kod jest dostępny na mojej stronie GitHub, a link do pobrania znajduje się poniżej

Krok 5: Zminimalizuj elektronikę (opcjonalnie)

W tym momencie część projektu dotycząca elektroniki i kodu jest już w zasadzie skończona, ale nie są one jeszcze zbyt praktyczne. Arduino Uno świetnie nadaje się do prototypowania w ten sposób, ale praktycznie jest naprawdę nieporęczny, więc będziemy potrzebować większej obudowy.

Chciałem zmieścić całą elektronikę w tej plastikowej oprawie, która ma ładne zaślepki na końcach, a żeby to zrobić, muszę zminimalizować elektronikę. W końcu musiałem na razie uciekać się do większej obudowy, ale kiedy dostanę mniejszą płytkę przekaźnikową, zmienię je.

Arduino Uno zostanie zastąpiony układem Attiny85, który można zaprogramować za pomocą Uno. Proces jest prosty i postaram się przedstawić osobny samouczek.

Aby wyeliminować potrzebę zewnętrznego zasilania, użyję tego modułu HLK-PM01, który konwertuje prąd zmienny na 5 V i ma naprawdę niewielkie rozmiary. Cała elektronika zostanie umieszczona na dwustronnej prototypowej płytce drukowanej i połączona przewodami.

Ostateczny schemat jest dostępny na EasyEDA, a link do niego można znaleźć poniżej.https://easyeda.com/bkolicoski/Automated-Vacuum-Sw…

Krok 6: Zapakuj elektronikę do etui

Ostateczna plansza zdecydowanie nie jest moją najlepszą pracą, ponieważ okazała się nieco bardziej chaotyczna, niż chciałem. Jestem pewien, że jeśli spędzę nad nim trochę więcej czasu, będzie ładniej, ale najważniejsze jest to, że zadziałał i jest znacznie mniejszy niż to, co było z Uno.

Aby to wszystko spakować, najpierw zainstalowałem kilka kabli do wtyków wejściowych i wyjściowych, które mają około 20 cm długości. Jako obudowę zrezygnowałem z oprawy, która ostatecznie była za mała, ale udało mi się zmieścić wszystko w puszce połączeniowej.

Kabel wejściowy jest następnie wprowadzany przez otwór i podłączany do zacisku wejściowego na płycie i to samo dzieje się po drugiej stronie, gdzie są teraz połączone dwa kable. Jedno wyjście jest przeznaczone dla odkurzacza warsztatowego, a drugie dla narzędzia.

Gdy wszystko jest połączone, upewniłem się, że przetestowałem przełącznik przed włożeniem wszystkiego do obudowy i zamknięciem wszystkiego pokrywą. Oprawa byłaby ładniejszą obudową, ponieważ ochroni elektronikę przed wszelkimi płynami lub kurzem, które mogą na nią trafić w moim warsztacie, więc jak już będę miał nową płytkę przekaźników, przeniosę tam wszystko.

Krok 7: Miłego korzystania z niego

Aby użyć tego automatycznego przełącznika, musisz najpierw podłączyć wtyczkę wejściową do gniazdka ściennego lub przedłużacza, jak w moim przypadku, a następnie narzędzie i odkurzacz sklepowy są podłączone w odpowiednich wtyczkach.

Po uruchomieniu narzędzia próżnia włącza się automatycznie, a następnie będzie działać przez kolejne 5 sekund, po czym automatycznie się wyłączy.

Mam nadzieję, że udało Ci się nauczyć czegoś z tego Instruktażu, więc proszę, naciśnij ten ulubiony przycisk, jeśli Ci się spodoba. Mam wiele innych projektów, które możesz sprawdzić i nie zapomnij zasubskrybować mojego kanału na YouTube, aby nie przegapić moich następnych filmów.

Pozdrawiam i dziękuję za przeczytanie!