- Απαιτούμενα στοιχεία:
- Επεξήγηση εργασίας:
- Επεξήγηση κυκλώματος:
- Επεξήγηση προγραμματισμού:
- Σχεδιασμός κυκλώματος και PCB χρησιμοποιώντας το EasyEDA:
- Υπολογισμός και παραγγελία PCB online:
Συχνά βλέπουμε διακυμάνσεις τάσης στην παροχή ηλεκτρικού ρεύματος στο σπίτι μας, κάτι που μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία στις οικιακές συσκευές AC. Σήμερα κατασκευάζουμε ένα κύκλωμα προστασίας χαμηλού κόστους υψηλής και χαμηλής τάσης, το οποίο θα διακόψει την παροχή ρεύματος στις συσκευές σε περίπτωση υψηλής ή χαμηλής τάσης. Θα εμφανίσει επίσης ένα μήνυμα προειδοποίησης σε οθόνη LCD 16x2. Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιήσαμε τον μικροελεγκτή PIC για να διαβάσουμε και να συγκρίνουμε την τάση εισόδου με την τάση αναφοράς και να αναλάβουμε την ανάλογη ενέργεια.
Έχουμε δημιουργήσει αυτό το κύκλωμα στο PCB και προσθέσαμε ένα επιπλέον κύκλωμα στο PCB για τον ίδιο σκοπό, αλλά αυτή τη φορά χρησιμοποιώντας το op-amp LM358 (χωρίς μικροελεγκτή). Για λόγους επίδειξης, έχουμε επιλέξει όριο χαμηλής τάσης ως 150v και όριο υψηλής τάσης ως 200v. Εδώ σε αυτό το έργο, δεν έχουμε χρησιμοποιήσει κανένα ρελέ για αποκοπή, το δείξαμε χρησιμοποιώντας LCD, ελέγξτε το βίντεο στο τέλος αυτού του άρθρου. Αλλά ο χρήστης μπορεί να συνδέσει ένα ρελέ με αυτό το κύκλωμα και να το συνδέσει με το GPIO του PIC.
Δείτε παρακάτω τα άλλα μας έργα PCB εδώ.
Απαιτούμενα στοιχεία:
- Μικροελεγκτής PIC PIC18F2520
- PCB (παραγγελία από την EasyEDA)
- IC LM358
- Ακροδέκτης 3 ακίδων (προαιρετικό)
- LCD 16x2
- Τρανζίστορ BC547
- 1 k αντίσταση
- 2k2 αντίσταση
- 30K αντίσταση SMD
- 10k SMD
- Πυκνωτές - 0.1uf, 10uF, 1000uF
- Βάση IC 28 ακίδων
- Αρσενικά / θηλυκά χείλη
- 7805 Ρυθμιστές τάσης - 7805, 7812
- Προγραμματιστής Pickit2
- LED
- Δίοδος Zener - 5.1v, 7.5v, 9.2v
- Μετασχηματιστής 12-0-12
- 12MHz κρύσταλλο
- Πυκνωτής 33pF
- Ρυθμιστής τάσης (ρυθμιστής ταχύτητας ανεμιστήρα)
Επεξήγηση εργασίας:
Σε αυτό το κύκλωμα αποκοπής υψηλής και χαμηλής τάσης, έχουμε διαβάσει την τάση AC χρησιμοποιώντας μικροελεγκτή PIC με τη βοήθεια του μετασχηματιστή, του ανορθωτή γέφυρας και του κυκλώματος διαχωριστή τάσης και εμφανίζεται πάνω από LCD 16x2. Στη συνέχεια, συγκρίναμε την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος με τα προκαθορισμένα όρια και εμφανίσαμε αντίστοιχα το μήνυμα προειδοποίησης μέσω της οθόνης LCD. Όπως εάν η τάση είναι κάτω από 150v τότε έχουμε δείξει «Χαμηλή τάση» και αν η τάση είναι πάνω από 200v τότε έχουμε δείξει κείμενο «Υψηλής τάσης» πάνω από την οθόνη LCD. Μπορούμε να αλλάξουμε αυτά τα όρια στον κώδικα PIC που δίνονται στο τέλος αυτού του έργου. Εδώ χρησιμοποιήσαμε το Fan Regulator για να αυξήσουμε και να μειώσουμε την εισερχόμενη τάση για σκοπούς επίδειξης στο βίντεο.
Σε αυτό το κύκλωμα, έχουμε προσθέσει επίσης ένα απλό κύκλωμα προστασίας κάτω και υπέρτασης χωρίς να χρησιμοποιούμε κανένα μικροελεγκτή. Σε αυτό το απλό κύκλωμα χρησιμοποιήσαμε το συγκριτικό LM358 για να συγκρίνουμε την τάση εισόδου και αναφοράς. Εδώ έχουμε τρεις επιλογές σε αυτό το έργο:
- Μετρήστε και συγκρίνετε την τάση AC με τη βοήθεια του μετασχηματιστή, του ανορθωτή γέφυρας, του κυκλώματος διαχωριστή τάσης και του μικροελεγκτή PIC.
- Ανίχνευση υπέρτασης και τάσης με χρήση LM358 με τη βοήθεια μετασχηματιστή, ανορθωτή και συγκριτή LM358 (χωρίς μικροελεγκτή)
- Εντοπίστε την τάση κάτω και πάνω από τη χρήση ενός συγκριτή LM358 και τροφοδοτήστε την έξοδο του σε μικροελεγκτή PIC για δράση ανά κωδικό.
Εδώ έχουμε δείξει την πρώτη επιλογή αυτού του έργου. Στην οποία έχουμε μειώσει την τάση εισόδου AC και στη συνέχεια τη μετατρέψαμε σε DC χρησιμοποιώντας έναν ανορθωτή γέφυρας και στη συνέχεια χαρτογράψαμε ξανά αυτήν την τάση DC στα 5v και τελικά τροφοδοτήσαμε αυτήν την τάση στον μικροελεγκτή PIC για σύγκριση και προβολή.
Στον μικροελεγκτή PIC έχουμε διαβάσει αυτήν την αντιστοιχισμένη τάση DC και με βάση αυτήν την αντιστοιχισμένη τιμή υπολογίσαμε την εισερχόμενη τάση AC με τη βοήθεια του δεδομένου τύπου:
volt = ((adcValue * 240) / 1023)
όπου adcValue είναι ισοδύναμη τιμή τάσης εισόδου DC στον ελεγκτή PIC ADC pin και volt είναι η εφαρμοζόμενη τάση AC. Εδώ έχουμε λάβει 240v ως μέγιστη τάση εισόδου.
ή εναλλακτικά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε δεδομένη μέθοδο για τη χαρτογράφηση ισοδύναμης τιμής εισόδου DC.
volt = χάρτης (adcVlaue, 530, 895, 100, 240)
όπου η τιμή adcValue είναι ισοδύναμη τιμή τάσης εισόδου DC στον ακροδέκτη ADC του ελεγκτή PIC, το 530 είναι το ελάχιστο ισοδύναμο τάσης DC και το 895 είναι η μέγιστη ισοδύναμη τιμή τάσης DC. Και το 100v είναι η ελάχιστη τάση χαρτογράφησης και το 240v είναι η μέγιστη τάση χαρτογράφησης.
Μέση είσοδος 10mV DC στο PIC ADC pin είναι ίση με 2.046 ισοδύναμη τιμή. Εδώ έχουμε επιλέξει 530 ως μέσο ελάχιστη τιμή, η τάση στον πείρο ADC του PIC θα είναι:
(((530 / 2.046) * 10) / 1000) Volt
2.6v που θα αντιστοιχιστεί ελάχιστη τιμή 100VAC
(Ίδιος υπολογισμός για μέγιστο όριο).
Ελέγξτε ότι η λειτουργία χάρτη δίνεται στον κωδικό προγράμματος PIC στο τέλος. Μάθετε περισσότερα για το Voltage Divider Circuit και τη χαρτογράφηση των τάσεων χρησιμοποιώντας το ADC εδώ.
Η εργασία αυτού του έργου είναι εύκολη. Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιήσαμε έναν ρυθμιστή ανεμιστήρα τάσης AC για να το δείξουμε. Έχουμε συνδέσει τον ρυθμιστή ανεμιστήρα στην είσοδο του μετασχηματιστή. Και μετά αυξάνοντας ή μειώνοντας την αντίστασή του, έχουμε την επιθυμητή έξοδο τάσης.
Στον κώδικα, έχουμε σταθερές τιμές μέγιστης και ελάχιστης τάσης για ανίχνευση υψηλής τάσης και χαμηλής τάσης. Έχουμε καθορίσει 200v ως όριο υπέρτασης και 150v ως χαμηλότερο όριο τάσης. Τώρα μετά την ενεργοποίηση του κυκλώματος, μπορούμε να δούμε την τάση εισόδου AC μέσω της οθόνης LCD. Όταν η τάση εισόδου αυξάνεται τότε μπορούμε να δούμε αλλαγές τάσης πάνω από το LCD και αν η τάση γίνει μεγαλύτερη από το όριο τάσης, τότε η LCD θα μας ειδοποιήσει με την ένδειξη "Υψηλή τάση προειδοποίησης" και εάν η τάση πάει χαμηλή από ό, τι κάτω από το όριο τάσης, τότε η LCD θα μας ειδοποιήσει δείχνοντας " Μήνυμα LOW Voltage Alert. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως ηλεκτρονικός διακόπτης κυκλώματος.
Μπορούμε περαιτέρω να προσθέσουμε ένα ρελέ για να συνδέσουμε όλες τις συσκευές AC σε αυτόματη διακοπή σε χαμηλές ή υψηλές τάσεις. Πρέπει απλώς να προσθέσουμε μια γραμμή κώδικα για να απενεργοποιήσουμε τη συσκευή, κάτω από το μήνυμα ειδοποίησης LCD που δείχνει τον κωδικό. Ελέγξτε εδώ για να χρησιμοποιήσετε το ρελέ με συσκευές AC.
Επεξήγηση κυκλώματος:
Στο κύκλωμα προστασίας υψηλής και χαμηλής τάσης, έχουμε χρησιμοποιήσει έναν LM358 op-amp που έχει δύο εξόδους συνδεδεμένες σε 2 και 3 αριθμούς ακροδέκτες του μικροελεγκτή PIC. Και ένας διαχωριστής τάσης χρησιμοποιείται για να διαιρέσει την τάση και συνδέει την έξοδο του στον 4ο αριθμό ακροδεκτών του μικροελεγκτή PIC. Η LCD είναι συνδεδεμένη στο PORTB του PIC σε λειτουργία 4-bit. Τα RS και EN συνδέονται απευθείας στα B0 και B1 και οι ακροδέκτες δεδομένων D4, D5, D6 και D7of LCD συνδέονται στα B2, B3, B4 και B5 αντίστοιχα. Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιήσαμε δύο ρυθμιστές τάσης: 7805 για παροχή μικροελεγκτή και 7812 για το κύκλωμα LM358. Και ένας μετασχηματιστής 12v-0-12v step-down χρησιμοποιείται επίσης για τη μείωση της τάσης AC. Τα υπόλοιπα εξαρτήματα φαίνονται στο διάγραμμα κυκλώματος παρακάτω.
Επεξήγηση προγραμματισμού:
Ο προγραμματισμός μέρους αυτού του έργου είναι εύκολος. Σε αυτόν τον κώδικα, απλώς πρέπει να υπολογίσουμε την τάση AC χρησιμοποιώντας αντιστοιχισμένη τάση 0-5v που προέρχεται από το Voltage Divider Circuit και στη συνέχεια να τη συγκρίνουμε με προκαθορισμένες τιμές. Μπορείτε να ελέγξετε τον πλήρη κωδικό PIC μετά από αυτό το έργο.
Πρώτον, στον κώδικα, έχουμε συμπεριλάβει μια κεφαλίδα και διαμορφώσαμε τα bit ρυθμίσεων μικροελεγκτή PIC. Εάν είστε νέοι στην κωδικοποίηση PIC, μάθετε τον μικροελεγκτή PIC και τα bit διαμόρφωσής του εδώ.
Στη συνέχεια, χρησιμοποιήσαμε μερικές λειτουργίες για την οδήγηση LCD, όπως το κενό lcdbegin () για την προετοιμασία της οθόνης LCD, το κενό lcdcmd (char ch) για την αποστολή εντολής σε LCD, το κενό lcdwrite (char ch) για την αποστολή δεδομένων σε LCD και το κενό vcdprint (char * str) για αποστολή συμβολοσειράς σε LCD. Ελέγξτε όλες τις λειτουργίες στον παρακάτω κώδικα.
Η παρακάτω συνάρτηση χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση των τιμών:
μακρύς χάρτης (long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max) {return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }
Δεδομένου int analogRead (int ch) η συνάρτηση χρησιμοποιείται για την προετοιμασία και ανάγνωση ADC:
int analogRead (int ch) {int adcData = 0; εάν (ch == 0) ADCON0 = 0x03; // adc κανάλι 0 άλλο αν (ch == 1) ADCON0 = 0x0b; // επιλέξτε κανάλι adc 1 άλλο αν (ch == 2) ADCON0 = 0x0b; // επιλέξτε κανάλι adc 2 ADCON1 = 0b00001100; // επιλέξτε αναλογικό i / p 0,1 και 2 κανάλι ADC ADCON2 = 0b10001010; // χρόνος εξόφλησης που κρατάει το ανώτατο όριο ενώ (GODONE == 1) // έναρξη μετατροπής adc value adcData = (ADRESL) + (ADRESH << 8); // Αποθήκευση 10 bit εξόδου ADON = 0; // adc off return adcData; }
Οι δεδομένες γραμμές χρησιμοποιούνται για τη λήψη δειγμάτων ADC και τον υπολογισμό του μέσου όρου τους και στη συνέχεια για τον υπολογισμό της τάσης:
ενώ (1) {long adcValue = 0; int volt = 0; για (int i = 0; i <100; i ++) // λήψη δειγμάτων {adcValue + = analogRead (2); καθυστέρηση (1) } adcValue / = 100; #if μέθοδος == 1 βολτ = (((float) adcValue * 240.0) /1023.0); #else volt = χάρτης (adcValue, 530, 895, 100, 240); #endif sprintf (αποτέλεσμα, "% d", volt);
Και τελικά η δεδομένη συνάρτηση χρησιμοποιείται για την ανάληψη δράσης:
εάν (volt> 200) {lcdcmd (1); lcdprint ("Υψηλή τάση"); lcdcmd (192); lcdprint ("Ειδοποίηση"); καθυστέρηση (1000) } αλλιώς εάν (volt <150) {lcdcmd (1); lcdprint ("Χαμηλή τάση"); lcdcmd (192); lcdprint ("Ειδοποίηση"); καθυστέρηση (1000) }
Σχεδιασμός κυκλώματος και PCB χρησιμοποιώντας το EasyEDA:
Για να σχεδιάσουμε αυτό το κύκλωμα ανιχνευτή υψηλής και χαμηλής τάσης, έχουμε επιλέξει το ηλεκτρονικό εργαλείο EDA που ονομάζεται EasyEDA. Έχουμε χρησιμοποιήσει στο παρελθόν το EasyEDA πολλές φορές και το βρήκαμε πολύ βολικό σε σύγκριση με άλλους κατασκευαστές PCB. Δείτε εδώ όλα τα έργα PCB. Η EasyEDA δεν είναι μόνο η λύση μίας στάσης για σχηματική λήψη, προσομοίωση κυκλώματος και σχεδίαση PCB, αλλά προσφέρουν επίσης χαμηλού κόστους πρωτότυπο PCB και υπηρεσία Sourcing Components. Πρόσφατα ξεκίνησαν την υπηρεσία προμήθειας συστατικών όπου διαθέτουν μεγάλο απόθεμα ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και οι χρήστες μπορούν να παραγγείλουν τα απαιτούμενα συστατικά τους μαζί με την παραγγελία PCB.
Κατά τον σχεδιασμό των κυκλωμάτων και των PCB σας, μπορείτε επίσης να κάνετε τα σχέδια κυκλωμάτων και PCB σας δημόσια, ώστε άλλοι χρήστες να μπορούν να τα αντιγράψουν ή να τα επεξεργαστούν και να επωφεληθούν από εκεί, έχουμε επίσης δημοσιοποιήσει ολόκληρες τις διατάξεις κυκλωμάτων και PCB για αυτήν την υψηλή και χαμηλή τάση Κύκλωμα προστασίας, ελέγξτε τον παρακάτω σύνδεσμο:
easyeda.com/circuitdigest/HIGH_LOW_Voltage_Detector-4dc240b0fde140719c2401096e2410e6
Παρακάτω είναι το Στιγμιότυπο του κορυφαίου επιπέδου διάταξης PCB από το EasyEDA, μπορείτε να δείτε οποιοδήποτε επίπεδο (Top, Bottom, Topsilk, bottomsilk κ.λπ.) του PCB επιλέγοντας το επίπεδο από το παράθυρο «Layers».
Μπορείτε επίσης να ελέγξετε την προβολή φωτογραφιών του PCB χρησιμοποιώντας το EasyEDA:
Υπολογισμός και παραγγελία PCB online:
Αφού ολοκληρώσετε τη σχεδίαση του PCB, μπορείτε να κάνετε κλικ στο εικονίδιο της παραγωγής εξόδου παραπάνω. Στη συνέχεια, θα έχετε πρόσβαση στη σελίδα PCB προκειμένου να κατεβάσετε αρχεία Gerber του PCB σας και να τα στείλετε σε οποιονδήποτε κατασκευαστή, είναι επίσης πολύ πιο εύκολο (και φθηνότερο) να το παραγγείλετε απευθείας στο EasyEDA. Εδώ μπορείτε να επιλέξετε τον αριθμό των PCB που θέλετε να παραγγείλετε, πόσα στρώματα χαλκού χρειάζεστε, το πάχος PCB, το βάρος του χαλκού, ακόμη και το χρώμα PCB. Αφού ορίσετε όλες τις επιλογές, κάντε κλικ στο "Αποθήκευση στο καλάθι" και ολοκληρώστε την παραγγελία σας, και στη συνέχεια θα λάβετε τα PCB σας λίγες μέρες αργότερα. Ο χρήστης μπορεί επίσης να πάει με τον τοπικό προμηθευτή PCB για να δημιουργήσει PCB χρησιμοποιώντας το αρχείο Gerber.
Η παράδοση της EasyEDA είναι πολύ γρήγορη και μετά από λίγες μέρες παραγγελίας PCB έλαβα δείγματα PCB:
Ακολουθούν οι εικόνες μετά τη συγκόλληση των εξαρτημάτων στο PCB:
Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε εύκολα να κατασκευάσουμε το κύκλωμα προστασίας χαμηλής τάσης για το σπίτι μας. Επιπλέον, πρέπει απλώς να προσθέσετε ένα ρελέ για να συνδέσετε οποιεσδήποτε συσκευές AC σε αυτό, για να το προστατέψετε από διακυμάνσεις τάσης. Απλώς συνδέστε το ρελέ με οποιονδήποτε γενικό σκοπό Pin of PIC MCU και γράψτε τον κωδικό για να το κάνετε αυτό το pin High και low μαζί με τον κωδικό μηνύματος LCD.