Arduino Zener diode testeris: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Zener diodes testeri kontrolē Arduino Nano. Tests mēra sadalījumu Zenera spriegums diodēm no 1,8 V līdz 48 V. Izmērīto diodes izkliedes jauda varētu būt no 250 mW līdz dažiem vatiem. Mērīšana ir vienkārša, vienkārši pievienojiet diode un nospiediet pogu START.

Arduino Nano četros posmos pakāpeniski savieno spriegumu diapazonu no zemāka uz augstāku. Katrā solī strāva tiek pārbaudīta, izmantojot izmērīto Zenera diode. Ja strāva pārsniedz nulles vērtību (nevis nulli), tas nozīmē: tika konstatēts Zenera spriegums. Šajā gadījumā uz noteiktu laiku tiek parādīts spriegums (ar programmatūru noregulēts uz 10 sekundēm) un mērīšana tiek pārtraukta. Strāva katrā solī ir nemainīga visos spriegumos šajā diapazonā un samazinās, palielinot soļu skaitu - sprieguma diapazonu.

Lai saglabātu jaudas izkliedi augstākam spriegumam, strāva šajā diapazonā ir jāsamazina. Tester ir paredzēts, lai izmērītu diodes no 250mW un 500mW. Zener diodes ar lielāku jaudu varētu izmērīt tāpat, bet izmērītā sprieguma vērtība ir zemāka par aptuveni 5%.

BRĪDINĀJUMS: Lūdzu, esiet ļoti uzmanīgs. Šajā projektā tiek izmantots augstspriegums 110/220V. Ja neesat pazīstams ar risku pieskarties galvenajam spriegumam, nemēģiniet šo pamācību!

1. solis: Zener diode

Zenera diode ir īpaša veida diode, ko galvenokārt izmanto tādās shēmās kā atskaites sprieguma komponents vai sprieguma regulators. Priekšējā sprieguma virzienā I-V raksturlielumi ir tādi paši kā vispārējas nozīmes diodei. Sprieguma kritums ir aptuveni 0,6 V. Neobjektīvs pretējā virzienā ir punkts, kur strāva palielinās ļoti strauji - sabrukšanas spriegums. Šo spriegumu sauc par Zenera spriegumu. Šajā brīdī Zenera diode, kas tieši pievienota barošanas avotam ar nemainīgu sprieguma izeju, nekavējoties sadedzinās. Šī iemesla dēļ strāva caur Zenera diodi ir jāierobežo ar rezistoru.

IV raksturlielumi ir parādīti attēlā. Katrs Zenera diodes veids nosaka pašreizējo vērtību, pie kuras ir norādīts pareizais Zenera spriegums. (Šo spriegumu var nedaudz mainīt, palielinot strāvu). Tipiska strāva diodēm ar jaudas izkliedi aptuveni 250 līdz 500mW, ir no 3 līdz 10mA un atkarīga no sprieguma vērtības.

Sadalīšanās spriegums ir salīdzinoši stabils plašam strāvu diapazonam, un tas ir tipisks un atšķirīgs katrai diodei. Tās vērtība var būt no aptuveni 2 V līdz vairāk nekā 100 V. Zener diodes, kuras lielākoties tiek izmantotas parastajās parastajās shēmās, ir norādītas ar spriegumu, kas mazāks par 50 V.

2. darbība. Daļas

Lietoto detaļu saraksts:

• Korpuss no OKW, apvalka tipa OKW 9408331
• Hi-Link maiņstrāvas/līdzstrāvas adapteris 220V/12V, 2gab., EBay
• Hi-Link maiņstrāvas/līdzstrāvas adapteris 220V/5V, 2gab., EBay
• Maiņstrāvas/līdzstrāvas adapteris 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kondensatori M1 2gab., M33 1gab., Vietējais veikals
• Diodes 1N4148 5gab., Banggood
• IC1, LM317T, augstsprieguma versija, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Tranzistori 2N222 5gab., Banggood
• Relejs 351, 5V, 4gab., EBay
• Niedru relejs, 5V, eBay
• Rezistori 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, vietējais veikals
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2gab., EBay
• Skrūvju spaiļu bloks, Banggood
• Savienotājs Molex 2pins, Banggood
• Savienotājs Molex 3pins, Banggood
• Neliels mini galvenais slēdzis, eBay
• LED displejs 0-100V, 3 rindas, eBay
• Strāvas kontaktdakša, eBay
• Audio atsperes terminālis, eBay
• Mikroslēdzis un poga, Banggood
• LED 3mm zaļa un sarkana, 2gab., Banggood
• Drošinātājs 0,5A un drošinātāja turētājs 5x20mm, eBay
• Galvenais strāvas vads maziem instrumentiem

Rīki:

• Spēka urbis
• Lodāmurs
• Siltuma lielgabals
• Karstās kausēšanas līmes pistole
• Stiepļu noņēmējs un griezējs
• Skrūvgriežu komplekts
• Knaibles komplekts
• Multimetrs

Detalizēts detaļu saraksts ir šeit:

3. darbība: shēmas apraksts

Ķēdes apraksts attiecas uz pievienoto savienojuma shēmu:

Kreisajā pusē ir augstsprieguma daļa. Spaiļu bloks 220V savienojumam un visi pieci maiņstrāvas/līdzstrāvas adapteri. Adapteri nodrošina mērīšanas spriegumu četros posmos - diapazonos: 12V, 24V, 36V, 48V.

5VA un 5VB moduļi ir paredzēti MCU Arduino Nano un digitālajiem LED voltmetriem. 12VA moduļi piegādā pirmo 12V diapazonu, un 12VB modulis pievieno vēl 12V otrā diapazona vērtībai 24V. Nākamais 24V modulis pievieno vēl 24V, lai kopā izveidotu ceturtā diapazona spriegumu 48V. Pēdējā 24V moduļa iekšpusē ir 12V regulatora ķēde, kas nodrošina 12V kā trešo diapazona vērtību līdz 36V. Šis risinājums bija nepieciešams, jo tāfeles izmērs neļauj uz tā uzstādīt sešus moduļus.

Vidējā daļā atrodas IC1 LM317. IC1 jābūt versijai augstākam spriegumam (50 V). Tas ir savienots kā pastāvīgas strāvas regulatora ķēde un nodrošina nemainīgu strāvu visā katra sprieguma soļa diapazonā. Šī strāva ir stabila vienā diapazonā, bet katrā solī atšķirīga. Vērtības ir regulējamas un ir 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Vērtības tiek izvēlētas kā augšējās robežas diodei ar 250mW jaudu, un tās ir pietiekami labas jaudīgākām diodēm.

Abās IC1 pusēs ir releji, kas pievienoti pareizajam sprieguma solim pie ieejas un pareizo trimmera rezistoru pie izejas. Trimmera rezistors norāda izejas strāvas vērtību, un šī strāva tiek padota izmērītajai Zenera diodei caur rezistoru R14. Šajā rezistorā strāvu pārbauda Arduino. Sprieguma dalītājs R1, R2 ņem samazinātu sprieguma paraugu uz R2 un savieno to ar analogo tapu A1.

Analogās zemes GND ir kopīgs visiem sprieguma adapteriem, digitālajam voltmetra adapterim un IC1. Esiet piesardzīgs, Arduino un tā adapterim ir vēl viens digitāls pamats. Digitālais zemējums ir nepieciešams Arduino un tā analogā ieeja kā mērījumu atskaites punkts.

Arduino digitālie izvadi D4 līdz D7 vadības releji katram solim, D8 vadība Digitālais voltmetrs un D9 vadības kļūda sarkanā krāsā. Kļūdas indikators iedegas, ja nevienā solī netiek konstatēta strāva. Šajā gadījumā Zenera diodei var būt augstāks Zenera spriegums kā 48 V vai arī tā var būt bojāta (atvērta). Ja mērīšanas spailēs ir īssavienojums, ERROR gaismas diode netiek aktivizēta un konstatētais spriegums ir ļoti mazs, zemāks par 1 V.

Pēc projekta pabeigšanas es nolēmu pievienot vēl vienu LED - POWER, jo, ja voltmetrs ir tumšs (izslēgts), nav īsti skaidrs, vai pats instruments ir ieslēgts vai izslēgts. Led Power ir savienots virknē ar rezistoru 470 starp punktiem ārpus PCB, no sākuma X3-1 līdz Zener X2-1. Rezistors ir uzstādīts uz neliela dēļa ar spiedpogu.

4. solis: būvniecība

Kā projekta kaste esmu izmantojis korpusu OKW, kas atrodams vecajā elektronisko detaļu veikalā. Šī kaste joprojām ir pieejama OKW kā apvalka tipa korpuss. Kastīte nav ļoti piemērota, jo tā ir pārāk maza plāksnei, taču daži pašas kastes un PCB jauninājumi ļauj ievietot visas detaļas iekšā. PCB tika izstrādāts Eagle kā maksimālais izmērs bezmaksas versijai 8x10cm. Pirmajā mirklī šķiet neiespējami ievietot visus komponentus, bet beidzot man izdevās.

Kastes jaunināšanai ir nepieciešams noņemt dažas plastmasas detaļas un skrūvju statīvus. Lai atjauninātu detaļas, ir jāmaina plastmasas kārba digitālajam voltmetram un jāizveido apaļš izgriezums divos stūros, netālu no kļūdas un galvenās barošanas savienotājiem. Uzlabojumi ir redzami attēlos. Svarīgi ir izveidot voltmetra logu pēc iespējas tuvāk kastes malai. Spiedpoga START atrodas uz maza dēļa un ir uzstādīta ar metāla leņķi.

Logi un caurumi augšējā vākā ir paredzēti digitālajam voltmetram, spiedpogai, atsperes spailei, LED kļūdai, LED barošanai un USB Arduino Nano savienotājam. Apakšējā daļā ir izslēgts strāvas slēdzis un kontaktdakšas ieeja. Digitālais voltmetrs un strāvas slēdzis ir fiksēti vietā ar karsta kausējuma līmi. Tādā pašā veidā tiek fiksēti abi 3 mm LED diode indikatori.

Izmērīto diode ir savienota, ne īpaši parasti, ar audio atsperes savienotāju. Es meklēju vienkāršu un ātru savienojumu. Šķiet, ka šis risinājums ir labākais.

Pēc visu tāfeles komponentu lodēšanas es esmu izolējis divus 220 V sliežu ceļus apakšējā daļā ar karstās kausēšanas līmes pistoli. Vadi, kas ved no paneļa uz barošanas slēdzi un strāvas kontaktdakšu, ir izolēti ar termiski saraušanās caurulēm. Dariet to uzmanīgi, nedrīkst būt neviena 220V stieples vai vara sliežu ceļa. PCB ir piestiprināts ar līmējošām gumijas starplikām, kas neļauj tam vertikāli pārvietoties.

Uz priekšējā paneļa ir uzlīmēta uzlīme uz fotopapīra. Etiķete tiek veikta programmā Paint, kas ir rīks Windows 10 piederumos. Šis rīks ir piemērots instrumentu etiķešu izgatavošanai, jo etiķeti var izgatavot tieši reālā izmērā.

PCB ir izstrādājusi Eagle bezmaksas programmatūra. Tāfele tika pasūtīta JLCPCB uzņēmumā par labu cenu. Nav iemesla to darīt mājās. Es iesaku pasūtīt dēli, un šī iemesla dēļ ir pievienots Gerber rāvējslēdzējs. failu.

5. darbība: programmēšana un iestatīšana

Arduino programmatūra - pievienots ino fails. Es cenšos dokumentēt visas galvenās koda daļas un ceru, ka tā ir labāk saprotama nekā mana angļu valoda. Tas, kas jāizskaidro no koda, ir funkcija "pakalpojums". Tas ir servisa režīms, un to var izmantot instrumenta iestatīšanai, ja to pārslēdzat pirmo reizi.

Funkcija strāvas nolasīšanai "readCurrent" tika ieviesta kodā, lai novērstu nejaušu izlases strāvas nolasīšanu. Šajā funkcijā lasīšana tiek veikta desmit reizes, un maksimālā vērtība tiek izvēlēta no desmit vērtībām. Maksimālā strāvas vērtība tiek ņemta par paraugu Arduino analogajai ieejai.

Servisa režīmā jūs noregulējat četrus regulējamos rezistorus R4 līdz R7. Katrs trimmeris ir atbildīgs par strāvu vienā sprieguma diapazonā. R4 12V, R5 24V, R6 36V un R7 48V. Šajā režīmā minētie spriegumi tiek pakāpeniski parādīti izejas spailēs un ļauj pielāgot nepieciešamo strāvas vērtību (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Lai ieietu servisa režīmā, nospiediet START tūlīt pēc instrumenta ieslēgšanas 2 sekunžu laikā. Pirmais solis (12V) ir aktivizēts, un kļūdas indikators mirgo vienu reizi. Tagad ir laiks pielāgot strāvu. Ja strāva ir noregulēta, aktivizējiet nākamo soli (24V), vēlreiz nospiežot START. Kļūdas indikators mirgo divas reizes. Atkārtojiet nākamās darbības tāpat, izmantojot pogu START. Iziet no servisa režīma, nospiežot pogu START. Katru reizi labākais brīdis START nospiešanai ir laiks, ja gaismas diode KĻŪDA pēc mirgošanas sērijas ir tumša.

Pašreizējo regulēšanu veic, pievienojot jebkuru Zener diodi ar spriegumu ap diapazona vidu, 12 V diapazonam tam jābūt no 6 līdz 7 V diodei. Šai Zener diodei jābūt savienotai virknē ar ampērmetru vai multimetru. Pielāgotajai strāvas vērtībai nevajadzētu būt precīzai, mīnus 15% līdz plus 5% ir labi.

6. darbība. Secinājums

Arduino piedāvātais risinājums Zener diodes mērīšanai ir pilnīgi jauns. Joprojām ir daži trūkumi, piemēram, 220 V barošanas avots, Led voltmetrs un maksimālais izmērītais spriegums 48 V. Instrumentu varētu uzlabot minētajos trūkumos. Sākotnēji es plānoju to darbināt ar akumulatoru, bet, lai darbinātu Arduino un salīdzinoši augstu spriegumu ar vienu vai vairākiem pastiprinātiem sprieguma pārveidotājiem, ir nepieciešams liels akumulators, un instruments būtu lielāka izmēra.

Tirgū ir daudz ļoti labu komponentu testētāju. Viņi var pārbaudīt visu veidu tranzistorus, diodes, citus pusvadītājus un daudzus pasīvos komponentus, taču Zener sprieguma mērīšana ir problemātiska, jo akumulators ir mazs. Es ceru, ka jums patiks mans projekts un jauki pavadīs laiku, spēlējoties ar celtniecību.