Arduino Zener Diode Tester: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Zener Diode Tester dikendalikan oleh Arduino Nano. Tester mengukur kerosakan Zener voltan untuk diod dari 1.8V hingga 48V. Daya penyebaran dioda yang diukur dapat dari 250mW hingga beberapa Watt. Pengukurannya mudah, cukup sambungkan diod dan tekan butang MULAI.

Arduino Nano secara beransur-ansur menghubungkan julat voltan dari rendah ke lebih tinggi, dalam empat langkah. Untuk setiap langkah, arus diperiksa melalui diod Zener yang diukur. Sekiranya arus melebihi nilai sifar (bukan sifar), ini bermaksud: Voltan Zener dikesan. Dalam kes ini voltan dipaparkan untuk waktu tertentu (disesuaikan dengan perisian hingga 10 saat) dan pengukuran dihentikan. Arus dalam setiap langkah tetap melalui semua voltan dalam julat itu dan semakin berkurang dengan meningkatkan bilangan langkah - julat voltan.

Untuk mengekalkan pelesapan kuasa untuk voltan yang lebih tinggi, arus dalam julat ini mesti dikurangkan. Penguji direka untuk mengukur diod dari 250mW dan 500mW. Zener diod dengan daya yang lebih tinggi, dapat diukur dengan cara yang sama, tetapi nilai voltan yang diukur lebih rendah sekitar 5%.

PERINGATAN: Harap berhati-hati. Dalam projek ini voltan tinggi 110 / 220V digunakan. Sekiranya anda tidak biasa dengan risiko menyentuh voltan utama, jangan cuba Kaedah ini!

Langkah 1: Zener Diode

Diod Zener adalah jenis diod khas yang digunakan terutamanya dalam litar seperti komponen voltan rujukan atau pengatur voltan. Dalam arah voltan hadapan Ciri-ciri I-V adalah sama seperti diod tujuan am. Kejatuhan voltan sekitar 0.6V. Bias dalam arah terbalik, ada titik di mana arus meningkat dengan sangat mendadak - voltan kerosakan. Voltan ini disebut sebagai voltan Zener. Pada ketika ini, diod Zener yang disambungkan terus ke bekalan kuasa dengan output voltan berterusan, akan terbakar serta-merta. Inilah sebabnya, mengapa arus melalui diod Zener, mesti dibatasi oleh perintang.

Ciri-ciri I-V dipaparkan pada gambar. Setiap jenis diod Zener menentukan nilai semasa di mana voltan Zener yang betul ditentukan. (Voltan ini dapat sedikit berubah dengan peningkatan arus). Arus khas untuk diod dengan pelesapan kuasa sekitar 250 hingga 500mW, adalah 3 hingga 10mA dan bergantung pada nilai voltan.

Voltan kerosakan relatif stabil untuk pelbagai arus dan tipikal dan berbeza untuk setiap diod. Nilainya boleh dari sekitar 2V hingga lebih dari 100V. Diod Zener, yang kebanyakannya digunakan dalam litar biasa praktikal, ditentukan dengan voltan kurang dari 50V.

Langkah 2: Bahagian

Senarai bahagian terpakai:

• Lampiran dari OKW, jenis Shell OKW 9408331
• Hi-Link penyesuai AC / DC 220V / 12V, 2pcs, eBay
• Hi-Link penyesuai AC / DC 220V / 5V, 2pcs, eBay
• Penyesuai AC / DC 220V / 24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kapasitor M1 2pcs, M33 1pc, kedai tempatan
• Diod 1N4148 5pcs, Banggood
• IC1, LM317T, versi voltan tinggi, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistor 2N222 5pcs, Banggood
• Relay 351, 5V, 4pcs, eBay
• Reed relay, 5V, eBay
• Resistor 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, kedai tempatan
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2pcs, eBay
• Blok terminal skru, Banggood
• Penyambung Molex 2pins, Banggood
• Penyambung Molex 3pins, Banggood
• Suis utama mini kecil, eBay
• Paparan LED 0-100V, 3 baris, eBay
• Inlet palam kuasa, eBay
• Terminal spring audio, eBay
• Mikrowitch dan butang, Banggood
• LED 3mm hijau dan merah, 2pcs, Banggood
• Fius 0.5A dan pemegang fius 5x20mm, eBay
• Kabel kuasa utama untuk instrumen kecil

Alat:

• Gerudi Kuasa
• Besi pematerian
• Pistol haba
• Senapang Leleh Panas
• Stripper dan Pemotong Kawat
• Set Pemutar Skru
• Set Tang
• Multimeter

Senarai bahagian terperinci ada di sini:

Langkah 3: Penerangan Litar

Huraian litar merujuk kepada rajah sambungan yang dilampirkan:

Di sebelah kiri, terdapat bahagian voltan tinggi. Blok terminal untuk sambungan 220V dan kelima-lima penyesuai AC / DC. Adaptor memberikan voltan pengukuran dalam empat langkah - julat: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modul 5VA dan 5VB dikhaskan untuk MCU Arduino Nano dan Digital Led Voltmeter. Modul 12VA membekalkan julat pertama 12V dan modul 12VB menambah nilai 12V hingga julat kedua 24V. Modul seterusnya 24V menambah 24V lagi untuk jumlah voltan julat keempat 48V. Di dalam modul 24V terakhir terdapat litar pengatur 12V, memberikan 12V sebagai nilai julat ketiga hingga 36V. Penyelesaian ini diperlukan kerana ukuran papan tidak membenarkan enam modul dipasang di atasnya.

Di bahagian tengah terletak IC1 LM317. IC1 mesti ada dalam versi untuk voltan yang lebih tinggi (50V). Ia disambungkan sebagai litar pengatur arus tetap dan memberikan arus tetap sepanjang julat setiap langkah voltan. Arus ini stabil dalam satu julat, tetapi berbeza dalam setiap langkah. Nilai boleh laras dan 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Nilai dipilih sebagai had atas untuk diod dengan daya 250mW dan ia cukup baik untuk diod yang lebih kuat.

Pada kedua sisi IC1 adalah relay, sambungkan langkah voltan kanan ke inputnya dan perintang perapi kanan ke outputnya. Perintang pemangkas menentukan nilai semasa pada output dan arus ini dimasukkan ke diod Zener yang diukur melalui perintang R14. Arus diperiksa pada perintang ini oleh Arduino. Pembahagi voltan R1, R2 mengambil sampel voltan yang dikurangkan pada R2 dan sambungkannya ke pin analog A1.

GND tanah analog adalah biasa untuk semua penyesuai voltan, penyesuai voltmeter digital dan IC1. Hati-hati, ada asas lain, digital untuk Arduino dan penyesuainya. Tanah digital diperlukan untuk Arduino dan input analognya sebagai titik rujukan pengukuran.

Arduino output digital D4 hingga D7 relay kawalan untuk setiap langkah, D8 kawalan Digital voltmeter dan D9 control ERROR dipimpin dengan warna merah. ERROR led dihidupkan jika tidak ada arus yang dikesan dalam langkah apa pun. Dalam kes ini, diod Zener boleh dengan voltan Zener yang lebih tinggi sebagai 48V, atau mungkin rosak (terbuka). Sekiranya terdapat litar pintas pada terminal mesuring, LED ERROR tidak diaktifkan dan voltan yang dikesan sangat kecil, lebih rendah daripada 1V.

Setelah saya menyelesaikan projek, saya memutuskan untuk menambahkan satu lagi LED - POWER, kerana jika voltmeter gelap (mati), tidak jelas jika instrumen itu sendiri hidup atau mati. Daya Led dihubungkan secara bersiri dengan perintang 470 antara titik di luar PCB, dari Mula X3-1 hingga Zener X2-1. Resistor dipasang di papan kecil dengan butang tekan.

Langkah 4: Pembinaan

Sebagai kotak untuk projek ini, saya telah menggunakan lampiran OKW, yang terdapat di kedai alat ganti elektronik lama. Kotak ini masih boleh didapati di OKW sebagai penutup jenis shell. Kotak itu tidak begitu sesuai kerana terlalu kecil untuk papan, tetapi beberapa peningkatan kotak itu sendiri dan PCB memungkinkan untuk memasukkan semua bahagian ke dalam. PCB direka dalam Eagle sebagai ukuran maksimum untuk versi percuma 8x10cm. Pada saat pertama nampaknya mustahil untuk meletakkan semua komponen, tetapi akhirnya saya berjaya.

Peningkatan kotak memerlukan mengeluarkan beberapa bahagian plastik di dalamnya dan bermaksud skru. Penambahbaikan bahagian memerlukan pengubahsuaian kotak plastik untuk voltmeter digital, dan membuat potongan bulat di dua penjuru, berhampiran Penyambung kuasa Ralat dan Utama. Peningkatan dapat dilihat pada gambar. Perkara penting ialah membuat tingkap voltmeter sedekat mungkin dengan tepi kotak. Tombol tekan START terletak di papan kecil dan dipasang dengan sudut logam.

Tingkap dan lubang pada penutup atas dibuat untuk voltmeter Digital, butang tekan, terminal spring, Ralat LED, Daya LED dan penyambung USB Arduino Nano. Di bahagian bawah terdapat potongan untuk suis kuasa dan soket masuk. Voltmeter digital dan suis kuasa dipasang di tempat dengan gam lebur panas. Dengan cara yang sama adalah penunjuk kedua-dua diod Led 3mm.

Diod yang diukur disambungkan, tidak biasanya, dengan penyambung spring audio. Saya mencari sambungan yang ringkas dan pantas. Penyelesaian ini nampaknya adalah yang terbaik.

Setelah menyolder semua komponen di papan, saya telah mengasingkan dua trek 220V di bahagian bawah, dengan pistol lebur panas. Kabel yang menuju dari papan ke suis kuasa dan masuk ke plag kuasa diasingkan oleh tiub yang dapat disusutkan panas. Lakukan dengan berhati-hati, tidak boleh ada wayar 220V atau trek coper yang terdedah. PCB dipasang di tempatnya oleh spacer getah pelekat, yang menghalangnya daripada bergerak menegak.

Pada panel depan terdapat cetakan label pada kertas foto pelekat. Label dilakukan di Paint, yang merupakan alat pada aksesori Windows 10. Alat ini sesuai untuk membuat label instrumen, kerana label dapat dilakukan dengan ukuran sebenarnya.

PCB direka oleh perisian percuma Eagle. Papan dipesan di syarikat JLCPCB dengan harga yang baik. Tidak ada alasan untuk melakukannya di rumah. Saya cadangkan untuk memesan papan dan untuk alasan ini dilampirkan zip Gerber. fail.

Langkah 5: Pengaturcaraan dan Penetapan

Perisian Arduino - fail ino dilampirkan. Saya cuba mendokumentasikan semua bahagian utama kod dan berharap ia lebih difahami daripada bahasa Inggeris saya. Apa yang perlu dijelaskan dari kodnya adalah fungsi "service". Ini adalah mod servis dan dapat digunakan untuk mengatur instrumen jika Anda menukarnya untuk pertama kalinya.

Fungsi untuk membaca arus "readCurrent" diperkenalkan kepada kod untuk mengelakkan pembacaan arus rawak secara tidak sengaja. Dalam fungsi ini, membaca dilakukan sepuluh kali dan nilai maksimum dipilih daripada sepuluh nilai. Nilai maksimum arus diambil sebagai sampel ke input analog Arduino.

Dalam mod perkhidmatan anda menyesuaikan empat perintang boleh laras R4 hingga R7. Setiap perapi bertanggungjawab untuk arus dalam satu julat voltan. R4 untuk12V, R5 untuk 24V, R6 untuk 36V dan R7 untuk 48V. Dalam mod ini voltan yang disebutkan secara beransur-ansur ditunjukkan pada terminal output dan memungkinkan untuk menyesuaikan nilai arus yang diperlukan (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Untuk memasuki mod perkhidmatan tekan MULAI setelah menghidupkan instrumen dalam 2 saat. Langkah pertama (12V) diaktifkan dan LED ERROR berkelip sekali. Sekarang adalah masa untuk menyesuaikan arus. Sekiranya arus diselaraskan, aktifkan langkah seterusnya (24V) dengan menekan MULAI sekali lagi. KESALAHAN dipimpin berkelip dua kali. Ulangi langkah seterusnya dengan cara yang sama, menggunakan butang MULAI. Tinggalkan mod perkhidmatan dengan butang MULAI. Pada setiap masa, saat terbaik untuk menekan MULAI adalah masa jika KESALAHAN dipimpin gelap setelah sekelip mata berkelip.

Penyesuaian semasa dilakukan dengan menghubungkan mana-mana diod Zener dengan voltan sekitar julat tengah, untuk julat 12V mestilah dioda 6 hingga 7V. Diod Zener ini mesti dihubungkan secara siri dengan ammeter atau multimeter. Nilai arus yang disesuaikan tidak seharusnya tepat, tolak 15% hingga 5% adalah OK.

Langkah 6: Kesimpulannya

Penyelesaian yang dikemukakan untuk mengukur diod Zener oleh Arduino adalah sesuatu yang baru. Masih ada beberapa kelemahan, seperti bekalan kuasa 220V, voltmeter Led dan voltan terukur maksimum 48V. Instrumen dapat diperbaiki dalam kelemahan yang disebutkan. Pada asalnya saya merancang untuk menghidupkannya dengan bateri, tetapi mengaktifkan Arduino dan voltan ukuran yang relatif tinggi dengan satu atau lebih penukar voltan naik memerlukan bateri yang besar dan instrumen akan lebih besar ukurannya.

Terdapat banyak penguji komponen yang sangat baik di pasaran. Mereka boleh menguji semua jenis transistor, dioda, semikonduktor lain dan banyak komponen pasif, tetapi mengukur voltan Zener bermasalah, kerana voltan bateri kecil. Saya harap, anda menikmati projek saya dan bersenang-senang bermain dengan pembinaan.