Arduino Zener Diode Tester: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Тестер за ценерови диоди се контролира от Arduino Nano. Тестер измерва пробив Ценерово напрежение за диоди от 1.8V до 48V. Мощността на разсейване на измерените диоди може да бъде от 250mW до няколко вата. Измерването е просто, просто свържете диод и натиснете бутона СТАРТ.

Arduino Nano постепенно свързва диапазон от напрежения от по -ниско към по -високо, в четири стъпки. За всяка стъпка токът се проверява чрез измерен ценеров диод. Ако токът е над нулевата стойност (не е нула), това означава: Стабилизирано напрежение е открито. В този случай напрежението се показва за известно време (настроено от софтуера до 10 секунди) и измерването се спира. Токът във всяка стъпка е постоянен през всички напрежения в този диапазон и намалява с увеличаване на номера на стъпката - диапазона на напрежението.

За да се поддържа разсейването на мощността при по -високи напрежения, токът в този диапазон трябва да бъде намален. Тестерът е предназначен за измерване на диоди от 250mW и 500mW. Стабилитронните диоди с по -висока мощност могат да бъдат измерени по същия начин, но измерената стойност на напрежението е по -ниска за около 5%.

ВНИМАНИЕ: Моля, бъдете много внимателни. В този проект се използва високо напрежение 110/220V. Ако не сте запознати с риск от докосване на основното напрежение, не опитвайте това Инструкция!

Стъпка 1: Ценеров диод

Ценеровият диод е специален тип диод, който се използва главно в схеми като компонент за референтно напрежение или регулатор на напрежение. В директно напрежение I-V характеристиките са същите като диодите с общо предназначение. Спадът на напрежението е около 0.6V. Отклонено в обратна посока, има точка, където токът се увеличава много рязко - напрежение на пробив. Това напрежение се нарича Zener напрежение. В този момент ценеровият диод, свързан директно към захранването с постоянно изходно напрежение, веднага ще изгори. Това е причината, поради която токът през ценеровия диод трябва да бъде ограничен от резистор.

I-V характеристиките са показани на снимката. Всеки тип ценерови диоди определят текущата стойност, при която е посочено правилното напрежение на стабилитрон. (Това напрежение може леко да се промени чрез увеличаване на тока). Типичен ток за диоди с разсейване на мощността около 250 до 500mW, е 3 до 10mA и зависи от стойността на напрежението.

Пробивното напрежение е относително стабилно за широк диапазон от токове и е типично и различно за всеки диод. Стойността му може да бъде от около 2V до над 100V. Стабилитронните диоди, които се използват най -вече в практични обичайни схеми, са посочени с напрежение по -малко от 50V.

Стъпка 2: Части

Списък на използваните части:

• Корпус от OKW, тип Shell OKW 9408331
• Hi-Link AC/DC адаптер 220V/12V, 2бр, eBay
• Hi-Link AC/DC адаптер 220V/5V, 2бр, eBay
• AC/DC адаптер 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Кондензатори M1 2бр, M33 1бр, местен магазин
• Диоди 1N4148 5бр, Banggood
• IC1, LM317T, версия с високо напрежение, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Транзистори 2N222 5бр, Banggood
• Реле 351, 5V, 4бр, eBay
• Reed реле, 5V, eBay
• Резистори 33R, 470R, 1k 4бр, 4.7k, 10k, 15k 2бр, местен магазин
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2бр, eBay
• Винтов клемен блок, Banggood
• Конектор Molex 2pins, Banggood
• Конектор Molex 3pins, Banggood
• Малък мини главен превключвател, eBay
• LED дисплей 0-100V, 3 линия, eBay
• Вход за захранване, eBay
• Аудио пружинен терминал, eBay
• Микропревключвател и бутон, Banggood
• LED 3 мм зелен и червен, 2бр, Banggood
• Предпазител 0.5A и държач за предпазители 5x20mm, eBay
• Основен захранващ кабел за малки инструменти

Инструменти:

• Бормашина
• Поялник
• Пистолет за горещ въздух
• Пистолет за топене на лепило
• Машина за рязане и рязане на тел
• Комплект отвертки
• Комплект клещи
• Мултиметър

Подробен списък на частите е тук:

Стъпка 3: Описание на веригата

Описание на веригата вижте приложената схема на свързване:

От лявата страна има част с високо напрежение. Клемен блок за 220V връзка и всичките пет AC/DC адаптера. Адаптерите доставят измервателни напрежения в четири стъпки - диапазони: 12V, 24V, 36V, 48V.

Модулите 5VA и 5VB са предназначени за MCU Arduino Nano и цифров светодиоден волтметър. Модулите 12VA захранват първия диапазон 12V, а модулът 12VB добавят още 12V към стойността на втория диапазон 24V. Следващ модул 24V добавете още 24V към общото напрежение на четвъртия диапазон 48V. Вътре в последния 24V модул е 12V регулаторна верига, осигуряваща 12V като стойност на третия диапазон до 36V. Това решение беше необходимо, тъй като размерът на дъската не позволява да се монтират шест модула върху нея.

В средната част е разположен IC1 LM317. IC1 трябва да бъде във версия за по -високо напрежение (50V). Той е свързан като регулатор на постоянен ток и осигурява постоянен ток през целия диапазон на всяка стъпка на напрежение. Този ток е стабилен в един диапазон, но различен във всяка стъпка. Стойностите са регулируеми и са 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Стойностите се избират като горни граници за диоди с мощност 250mW и са достатъчно добри за по -мощни диоди.

От двете страни на IC1 има релета, свързани с дясната стъпка на напрежението към входа и десния тример резистор към изхода. Резисторът на тримера определя стойността на тока на изхода и този ток се подава към измерения ценеров диод чрез резистор R14. Токът се проверява на този резистор от Arduino. Делителят на напрежение R1, R2 вземете намалена проба от напрежение на R2 и го свържете към аналогов щифт A1.

GND за аналогово заземяване е общ за всички адаптери за напрежение, адаптер за цифров волтметър и IC1. Бъдете внимателни, има и друго заземяване, цифрово за Arduino и неговия адаптер. Цифровото заземяване е необходимо за Arduino и неговия аналогов вход като отправна точка за измерване.

Arduino цифрови изходи D4 до D7 контролни релета за всяка стъпка, D8 управление Цифров волтметър и D9 контролна грешка LED в червен цвят. Светодиодът ERROR свети, ако в нито една стъпка не е открит ток. В този случай ценеровият диод може да бъде с по -високо напрежение на ценера като 48V или може да бъде дефектен (отворен). Ако има късо съединение на измервателните клеми, светодиодът ERROR не се активира и откритото напрежение е много малко, по -ниско от 1V.

След като завърших проекта, реших да добавя още един светодиод - POWER, защото ако волтметърът е тъмен (изключен), не е много ясно дали самият инструмент е включен или изключен. Led Power е свързан последователно с резистор 470 между точки извън печатната платка, от Старт X3-1 до Станер X2-1. Резисторът е монтиран на малка платка с бутон.

Стъпка 4: Строителство

Като кутия за проекта използвах заграждение OKW, намерено в магазина за стари електронни части. Тази кутия все още се предлага в OKW като корпус тип корпус. Кутията не е много подходяща, защото е твърде малка за платката, но някои подобрения на самата кутия и печатната платка позволяват да се поставят всички части вътре. ПХБ е проектирана в Eagle като максимален размер за безплатна версия 8x10cm. В първия момент изглеждаше невъзможно да се поставят всички компоненти на борда, но накрая успях.

Надстройката на кутията изисква отстраняване на някои пластмасови части вътре и стойки за винтове. Обновяването на части изисква модифициране на пластмасова кутия за цифров волтметър и кръгъл изрез на два ъгъла, близо до конектори за грешка и основно захранване. Надстройките се виждат на снимките. Важното е да направите прозореца за волтметър възможно най -близо до ръба на кутията. Бутонът START се намира на малка дъска и е монтиран с метален ъгъл.

Прозорците и отворите на горния капак са направени за цифров волтметър, бутон, пружинен терминал, LED грешка, LED захранване и USB Arduino Nano конектор. В долната част има прекъсвач за захранващия превключвател и захранващия щепсел. Цифровият волтметър и превключвателят на захранването се фиксират на място чрез лепило за топене. По същия начин са фиксирани и двата 3 мм светодиодни индикатора.

Измерваният диод е свързан, не особено типично, чрез аудио пружинен конектор. Търсех някаква проста и бърза връзка. Това решение изглежда най -доброто.

След запояване на всички компоненти на дъската, аз изолирах две 220V коловози в долната част, чрез пистолет за лепило за топене. Проводниците, водещи от платката към превключвателя на захранването и към входа на захранващия щепсел, са изолирани чрез термосвиваеми тръби. Направете го внимателно, не трябва да има открита 220V тел или медна коловодна печатна платка. PCB се фиксира на място чрез самозалепващи се гумени дистанционни елементи, които я предпазват от вертикално движение.

На предния панел има отпечатване на етикет върху лепяща фотохартия. Етикетът се извършва в Paint, който е инструмент в аксесоарите за Windows 10. Този инструмент е подходящ за изработка на етикети на инструменти, тъй като етикетът може да бъде направен точно в реален размер.

ПХБ е проектиран от безплатен софтуер на Eagle. Таблото е поръчано от компанията JLCPCB на добра цена. Няма причина да го правите у дома. Препоръчвам да поръчате дъската и поради тази причина е прикрепен Gerber цип. файл.

Стъпка 5: Програмиране и настройка

Софтуер Arduino - приложен е ino файл. Опитвам се да документирам всички основни части на кода и се надявам да е по -разбираем от моя английски. Това, което трябва да се обясни от кода, е функция "услуга". Това е сервизен режим и може да се използва за настройка на инструмента, ако го превключите за първи път.

Функцията за четене на текущия "readCurrent" е въведена в кода, за да се предотврати случайно четене на случаен ток. В тази функция четенето се прави десет пъти и максималната стойност се избира от десет стойности. Максималната стойност на тока се взема като проба към аналоговия вход на Arduino.

В сервизен режим настройвате четири регулируеми резистора R4 до R7. Всеки тример отговаря за тока в един диапазон на напрежение. R4 за 12V, R5 за 24V, R6 за 36V и R7 за 48V. В този режим споменатите напрежения постепенно се представят на изходните клеми и позволяват да се регулира необходимата стойност на тока (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

За да влезете в сервизен режим, натиснете START веднага след включване на инструмента в рамките на 2 секунди. Първата стъпка (12V) се активира и светодиодът ERROR мига веднъж. Време е да коригираме тока. Ако токът се регулира, активирайте следващата стъпка (24V), като натиснете отново START. Светодиодът ERROR мига два пъти. Повторете следващите стъпки по същия начин, като използвате бутона СТАРТ. Напуснете сервизния режим чрез бутона СТАРТ. Всеки път най -добрият момент за натискане на START е времето, ако светодиодната грешка е тъмна след поредица от мигания.

Регулирането на тока се извършва чрез свързване на всеки ценеров диод със напрежение около средата на обхвата, за диапазон 12V той трябва да бъде 6 до 7V диод. Този ценеров диод трябва да бъде свързан последователно с амперметър или мултицет. Коригираната стойност на тока не трябва да бъде точна, минус 15% до плюс 5% е ОК.

Стъпка 6: Заключение

Представеното решение за измерване на стабилитрони от Arduino е напълно ново. Все още има някои недостатъци, като захранване 220V, Led волтметър и максимално измерено напрежение 48V. Инструментът може да бъде подобрен при споменатите слабости. Първоначално планирам да го захранвам от батерия, но захранването на Arduino и сравнително високо напрежение с един или повече усилващ преобразувател на напрежение изискват голяма батерия и инструментът ще бъде с по -голям размер.

На пазара има много много добри тестери за компоненти. Те могат да тестват всички видове транзистори, диоди, други полупроводници и много пасивни компоненти, но измерването на ценеровото напрежение е проблематично поради малкото напрежение на батерията. Надявам се, че проектът ви ще ви хареса и ще ви е приятно да играете със строителството.