Διακόπτης αυτόματου φορτίου (κενού) με ACS712 και Arduino: 7 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Γεια σε όλους, Η λειτουργία ενός ηλεκτρικού εργαλείου σε έναν κλειστό χώρο είναι μια φασαρία, λόγω όλης της σκόνης που δημιουργείται στον αέρα και της σκόνης στον αέρα, σημαίνει σκόνη στους πνεύμονές σας. Η εκκίνηση του καταστήματος σας μπορεί να εξαλείψει κάποιον από αυτόν τον κίνδυνο, αλλά η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του κάθε φορά που χρησιμοποιείτε ένα εργαλείο είναι πόνος.

Για να ανακουφίσω αυτόν τον πόνο, έφτιαξα αυτόν τον αυτόματο διακόπτη που στεγάζει ένα Arduino με αισθητήρα ρεύματος για να αντιλαμβάνεται πότε λειτουργεί ένα ηλεκτρικό εργαλείο και να ενεργοποιεί αυτόματα την ηλεκτρική σκούπα. Πέντε δευτερόλεπτα μετά τη διακοπή του εργαλείου, σταματά επίσης το κενό.

Προμήθειες

Για την κατασκευή αυτού του διακόπτη χρησιμοποίησα τα ακόλουθα εξαρτήματα και υλικά:

• Arduino Uno -
• ACS712 τρέχων αισθητήρας -
• Attiny85 -
• Υποδοχή IC -
• Ρελέ Solid State -
• Μηχανικό ρελέ 5V -
• Τροφοδοτικό HLK -PM01 5V -
• Πρωτότυπο PCB -
• Σύρμα -
• Καλώδια Dupont -
• Πλαστικό περίβλημα -
• Συγκολλητικό σίδερο -
• Συγκολλητής -
• Καλώδια καλωδίων -

Βήμα 1: Αίσθηση του ρεύματος με ACS712

Το αστέρι του έργου είναι αυτός ο αισθητήρας ρεύματος ACS712 που λειτουργεί με την αρχή του φαινομένου Hall. Το ρεύμα που ρέει μέσα από το τσιπ δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που ο αισθητήρας εφέ Hall διαβάζει και εξάγει μια τάση ανάλογη με το ρεύμα που διαρρέει.

Όταν δεν ρέει ρεύμα, η τάση εξόδου είναι στο μισό της τάσης εισόδου και επειδή μετρά το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος καθώς και το ρεύμα συνεχούς ρεύματος όταν το ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση, η τάση γίνεται υψηλότερη ενώ όταν το ρεύμα αλλάζει κατεύθυνση, η τάση μειώνεται.

Εάν συνδέσουμε τον αισθητήρα σε ένα Arduino και σχεδιάσουμε την έξοδο του αισθητήρα, μπορούμε να ακολουθήσουμε αυτήν τη συμπεριφορά κατά τη μέτρηση του ρεύματος που ρέει μέσω ενός λαμπτήρα.

Αν ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις τιμές που απεικονίζονται στην οθόνη, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι ο αισθητήρας είναι πραγματικά ευαίσθητος στο θόρυβο, παρόλο που δίνει αρκετά καλές ενδείξεις, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταστάσεις όπου απαιτείται ακρίβεια.

Στην περίπτωσή μας, χρειαζόμαστε απλώς γενικές πληροφορίες εάν ένα σημαντικό ρεύμα ρέει ή όχι, οπότε δεν επηρεαζόμαστε από τον θόρυβο που παίρνει.

Βήμα 2: Σωστή μέτρηση ρεύματος εναλλασσόμενου ρεύματος

Ο διακόπτης που χτίζουμε θα αντιλαμβάνεται τις συσκευές εναλλασσόμενου ρεύματος, οπότε πρέπει να μετρήσουμε το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Εάν πρόκειται απλά να μετρήσουμε την τρέχουσα τιμή του ρεύματος που ρέει, μπορούμε να μετρήσουμε σε οποιαδήποτε δεδομένη χρονική στιγμή και αυτό μπορεί να μας δώσει μια λανθασμένη ένδειξη. Για παράδειγμα, αν μετρήσουμε στην κορυφή του ημιτονοειδούς κύματος, θα καταγράψουμε υψηλή ροή ρεύματος και στη συνέχεια θα ενεργοποιήσουμε το κενό. Ωστόσο, εάν μετρήσουμε στο σημείο μηδενικής διέλευσης, δεν θα καταχωρήσουμε κανένα ρεύμα και λανθασμένα υποθέτουμε ότι το εργαλείο δεν είναι ενεργοποιημένο.

Για να μετριάσουμε αυτό το ζήτημα, πρέπει να μετρήσουμε τις τιμές πολλές φορές κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου και να προσδιορίσουμε τις υψηλότερες και χαμηλότερες τιμές για το ρεύμα. Στη συνέχεια, μπορούμε να υπολογίσουμε τη διαφορά μεταξύ και με τη βοήθεια του τύπου στις εικόνες, να υπολογίσουμε την πραγματική τιμή RMS για το ρεύμα.

Η πραγματική τιμή RMS είναι το ισοδύναμο ρεύμα DC που πρέπει να ρέει στο ίδιο κύκλωμα για να παρέχει την ίδια ισχύ εξόδου.

Βήμα 3: Δημιουργήστε ένα πρωτότυπο κύκλωμα

Για να ξεκινήσουμε τη μέτρηση με τον αισθητήρα, πρέπει να σπάσουμε μία από τις συνδέσεις στο φορτίο και να τοποθετήσουμε τους δύο ακροδέκτες του αισθητήρα ACS712 σε σειρά με το φορτίο. Ο αισθητήρας τροφοδοτείται από 5V από το Arduino και ο πείρος εξόδου συνδέεται με μια αναλογική είσοδο στο Uno.

Για τον έλεγχο του κενού καταστήματος, χρειαζόμαστε ένα ρελέ για τον έλεγχο του βύσματος εξόδου. Μπορείτε είτε να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ στερεάς κατάστασης είτε ένα μηχανικό όπως χρησιμοποιώ, αλλά βεβαιωθείτε ότι έχει βαθμολογηθεί για την ισχύ του κενού καταστήματός σας. Δεν είχα έναν ρελέ ενός καναλιού αυτή τη στιγμή, οπότε θα χρησιμοποιήσω αυτήν τη μονάδα ρελέ 2 καναλιών προς το παρόν και θα την αντικαταστήσω αργότερα.

Το βύσμα εξόδου για το κενό κατάστημα θα συνδεθεί μέσω του ρελέ και της κανονικά ανοιχτής επαφής του. Μόλις το ρελέ είναι ενεργοποιημένο, το κύκλωμα θα κλείσει και το κενό του καταστήματος θα ενεργοποιηθεί αυτόματα.

Ο ηλεκτρονόμος ελέγχεται μέσω του πείρου 7 στο Arduino αυτήν τη στιγμή, οπότε όποτε εντοπίζουμε ότι ρεύμα ρέει μέσω του αισθητήρα, μπορούμε να τραβήξουμε αυτόν τον πείρο χαμηλά και να ενεργοποιήσει το κενό.

Βήμα 4: Επεξήγηση κώδικα και δυνατότητες

Ένα πραγματικά ωραίο χαρακτηριστικό που έχω προσθέσει επίσης στον κώδικα του έργου είναι μια μικρή καθυστέρηση για να διατηρηθεί το κενό σε λειτουργία για 5 δευτερόλεπτα περισσότερο μετά τη διακοπή του εργαλείου. Αυτό θα βοηθήσει πραγματικά σε κάθε υπολειμματική σκόνη που δημιουργείται ενώ το εργαλείο σταματά εντελώς.

Για να το πετύχω αυτό στον κώδικα, χρησιμοποιώ δύο μεταβλητές όπου λαμβάνω πρώτα τον τρέχοντα χιλιάδες χρόνο όταν είναι ενεργοποιημένος ο διακόπτης και στη συνέχεια ενημερώνω αυτήν την τιμή σε κάθε επανάληψη του κώδικα ενώ το εργαλείο είναι ενεργοποιημένο.

Όταν απενεργοποιηθεί το εργαλείο, παίρνουμε ξανά την τρέχουσα τιμή millies και στη συνέχεια ελέγχουμε αν η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο είναι μεγαλύτερη από το καθορισμένο διάστημα μας. Εάν αυτό ισχύει, τότε απενεργοποιούμε το ρελέ και ενημερώνουμε την προηγούμενη τιμή με την τρέχουσα.

Η κύρια συνάρτηση μέτρησης στον κώδικα ονομάζεται μέτρο και σε αυτόν, υποθέτουμε πρώτα τις ελάχιστες και μέγιστες τιμές για τις κορυφές, αλλά για να αλλάξουν οριστικά υποθέτουμε ανεστραμμένες τιμές όπου 0 είναι η υψηλή κορυφή και 1024 είναι η χαμηλή κορυφή Το

Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της χρονικής περιόδου που ορίζεται από τη μεταβλητή επαναλήψεων, διαβάζουμε την τιμή του σήματος εισόδου και ενημερώνουμε τις πραγματικές ελάχιστες και μέγιστες τιμές για τις κορυφές.

Στο τέλος, υπολογίζουμε τη διαφορά και αυτή η τιμή χρησιμοποιείται στη συνέχεια με τον τύπο RMS από πριν. Αυτός ο τύπος μπορεί να απλοποιηθεί απλά πολλαπλασιάζοντας τη διαφορά αιχμής με 0,3536 για να λάβετε την τιμή RMS.

Κάθε μία από τις εκδόσεις του αισθητήρα για διαφορετικό ρεύμα έχει διαφορετική ευαισθησία, οπότε αυτή η τιμή πρέπει να πολλαπλασιαστεί ξανά με έναν συντελεστή που υπολογίζεται εκτός της ονομαστικής έντασης του αισθητήρα.

Ο πλήρης κωδικός είναι διαθέσιμος στη σελίδα μου στο GitHub και ο σύνδεσμος λήψης είναι παρακάτω

Βήμα 5: Ελαχιστοποιήστε τα Ηλεκτρονικά (προαιρετικά)

Σε αυτό το σημείο, τα ηλεκτρονικά και ο κωδικός μέρος του έργου έχουν γίνει βασικά, αλλά δεν είναι ακόμα πολύ πρακτικά ακόμα. Το Arduino Uno είναι ιδανικό για πρωτότυπο όπως αυτό, αλλά πρακτικά είναι πραγματικά ογκώδες, οπότε θα χρειαστούμε ένα μεγαλύτερο περίβλημα.

Wantedθελα να χωρέσω όλα τα ηλεκτρονικά σε αυτό το πλαστικό εξάρτημα που έχει ωραία καλύμματα για τα άκρα και για να το κάνω αυτό, θα πρέπει να μειώσω τα ηλεκτρονικά. Στο τέλος έπρεπε να καταφύγω στη χρήση ενός μεγαλύτερου περιβλήματος προς το παρόν, αλλά μόλις πάρω τον μικρότερο πίνακα ρελέ θα τους αλλάξω.

Το Arduino Uno θα αντικατασταθεί με ένα τσιπ Attiny85 που μπορεί να προγραμματιστεί με το Uno. Η διαδικασία είναι απλή και θα προσπαθήσω να παράσχω ξεχωριστό σεμινάριο γι 'αυτήν.

Για να καταργήσω την ανάγκη για εξωτερική τροφοδοσία, θα χρησιμοποιήσω αυτήν τη μονάδα HLK-PM01 που μετατρέπει το AC σε 5V και έχει ένα πραγματικά μικρό αποτύπωμα. Όλα τα ηλεκτρονικά θα τοποθετηθούν σε ένα πρωτότυπο PCB διπλής όψης και θα συνδεθούν με καλώδια.

Το τελικό σχήμα είναι διαθέσιμο στο EasyEDA και ο σύνδεσμος προς αυτόν βρίσκεται παρακάτω.

Βήμα 6: Συσκευάστε τα Ηλεκτρονικά σε Θήκη

Ο τελικός πίνακας σίγουρα δεν είναι η καλύτερη δουλειά μου μέχρι στιγμής, καθώς αποδείχθηκε λίγο πιο ακατάστατο από ό, τι ήθελα. Είμαι βέβαιος ότι αν αφιερώσω περισσότερο χρόνο σε αυτό θα είναι πιο ωραίο, αλλά το κυριότερο είναι ότι λειτούργησε και είναι σημαντικά μικρότερο από αυτό που ήταν με το Uno.

Για να τα μαζέψω όλα, εγκατέστησα πρώτα μερικά καλώδια στα βύσματα εισόδου και εξόδου που έχουν μήκος περίπου 20 εκατοστά. Ως περίβλημα, εγκατέλειψα το εξάρτημα καθώς ήταν πολύ μικρό στο τέλος, αλλά κατάφερα να χωρέσω τα πάντα μέσα σε ένα κουτί διακλάδωσης.

Το καλώδιο εισόδου τροφοδοτείται στη συνέχεια μέσω της οπής και συνδέεται στον ακροδέκτη εισόδου στην πλακέτα και το ίδιο γίνεται και στην άλλη πλευρά όπου τα δύο καλώδια είναι τώρα συνδεδεμένα. Η μία έξοδος είναι για το κατάστημα vac και η άλλη για το εργαλείο.

Με όλα συνδεδεμένα, φρόντισα να δοκιμάσω τον διακόπτη πριν τα βάλω όλα στο περίβλημα και τα κλείσω όλα με το κάλυμμα. Το εξάρτημα θα ήταν ένα πιο όμορφο περίβλημα καθώς θα προστατεύει τα ηλεκτρονικά από τυχόν υγρά ή σκόνη που μπορεί να καταλήξουν σε αυτά στο εργαστήριό μου, οπότε μόλις έχω τη νέα πλακέτα ρελέ θα τα μεταφέρω όλα εκεί.

Βήμα 7: Απολαύστε τη χρήση του

Για να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον αυτοματοποιημένο διακόπτη, πρέπει πρώτα να συνδέσετε το βύσμα εισόδου σε πρίζα τοίχου ή καλώδιο επέκτασης όπως στην περίπτωσή μου και, στη συνέχεια, το εργαλείο και το κενό του καταστήματος συνδέονται στα κατάλληλα βύσματα.

Όταν ξεκινήσει το εργαλείο, η σκούπα ενεργοποιείται αυτόματα και στη συνέχεια θα συνεχίσει να λειτουργεί για άλλα 5 δευτερόλεπτα προτού απενεργοποιηθεί αυτόματα.

Ελπίζω ότι καταφέρατε να μάθετε κάτι από αυτό το Instructable, οπότε πατήστε αυτό το αγαπημένο κουμπί αν σας αρέσει. Έχω πολλά άλλα έργα που μπορείτε να δείτε και μην ξεχάσετε να εγγραφείτε στο κανάλι μου στο YouTube για να μην χάσετε τα επόμενα βίντεό μου.

Μπράβο και ευχαριστώ που διαβάσατε!