Prepínač automatického zaťaženia (vákuum) s ACS712 a Arduino: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Ahoj všetci, Prevádzka elektrického náradia v uzavretom priestore je uponáhľaná, pretože všetok prach vytvorený vo vzduchu a prach vo vzduchu znamená prach v pľúcach. Prevádzkovanie vysávača v obchode môže eliminovať niektoré z týchto rizík, ale zapínať a vypínať ho pri každom použití nástroja je utrpenie.

Na zmiernenie tejto bolesti som postavil tento automatický spínač, v ktorom je umiestnené Arduino so snímačom prúdu, ktoré rozpoznáva, kedy beží elektrické náradie, a automaticky zapína vysávač. Päť sekúnd po zastavení nástroja sa zastaví aj vákuum.

Zásoby

Na výrobu tohto prepínača som použil nasledujúce komponenty a materiály:

• Arduino Uno -
• Aktuálny snímač ACS712 -
• Attiny85 -
• Zásuvka IC -
• Polovodičové relé -
• 5V mechanické relé -
• Napájací zdroj HLK -PM01 5V -
• Prototyp DPS -
• Wire -
• Káble Dupont -
• Plastový kryt -
• Spájkovačka -
• Spájka -
• Ostrekovače drôtov -

Krok 1: Snímanie prúdu pomocou ACS712

Hviezdou projektu je tento prúdový snímač ACS712, ktorý funguje na Hallovom princípe. Prúd, ktorý preteká čipom, generuje magnetické pole, ktoré snímač s Hallovým efektom potom číta a vydáva napätie, ktoré je úmerné prúdu, ktorý ním preteká.

Keď netečie žiadny prúd, výstupné napätie je na polovici vstupného napätia a keďže meria striedavý aj jednosmerný prúd, keď prúd prúdi v jednom smere, napätie sa zvyšuje, pričom keď prúd mení smer, napätie sa znižuje.

Ak pripojíme senzor k Arduinu a vykreslíme výstup senzora, môžeme sa týmto správaním riadiť pri meraní prúdu, ktorý preteká žiarovkou.

Ak sa bližšie pozrieme na hodnoty vykreslené na obrazovke, môžeme si všimnúť, že snímač je skutočne citlivý na hluk, takže aj keď poskytuje celkom dobré hodnoty, nemožno ho použiť v situáciách, kde je potrebná presnosť.

V našom prípade potrebujeme iba všeobecné informácie o tom, či tečie významný prúd alebo nie, takže nie sme ovplyvnení hlukom, ktorý zachytáva.

Krok 2: Správne meranie striedavého prúdu

Prepínač, ktorý vyrábame, bude snímať striedavé spotrebiče, takže musíme merať striedavý prúd. Ak máme jednoducho zmerať aktuálnu hodnotu pretekajúceho prúdu, môžeme ju merať v ktoromkoľvek danom časovom bode a to nám môže poskytnúť nesprávnu indikáciu. Ak napríklad meriame na vrchole sínusovej vlny, zaregistrujeme vysoký tok prúdu a potom zapneme vákuum. Ak však meriame v bode prechodu nulou, nezaregistrujeme žiadny prúd a mylne predpokladáme, že nástroj nie je zapnutý.

Aby sme tento problém zmiernili, musíme hodnoty merať viackrát počas určitého časového obdobia a identifikovať najvyššie a najnižšie hodnoty pre prúd. Potom môžeme vypočítať rozdiel medzi a pomocou vzorca na obrázkoch vypočítať skutočnú hodnotu RMS pre prúd.

Skutočná hodnota RMS je ekvivalentný jednosmerný prúd, ktorý by mal prúdiť v rovnakom obvode, aby poskytoval rovnaký výstupný výkon.

Krok 3: Vybudujte prototypový obvod

Aby sme mohli začať merať so senzorom, musíme prerušiť jedno z pripojení k záťaži a umiestniť dve svorky senzora ACS712 do série so záťažou. Senzor je potom napájaný z 5 V z Arduina a jeho výstupný kolík je pripojený k analógovému vstupu na Uno.

Na ovládanie obchodného vysávača potrebujeme relé na ovládanie výstupnej zástrčky. Môžete použiť buď polovodičové relé, alebo mechanické, ako používam, ale uistite sa, že je dimenzované na výkon vášho obchodného vysávača. V tejto chvíli som nemal jednokanálové relé, takže zatiaľ použijem tento 2 -kanálový reléový modul a neskôr ho vymením.

Výstupná zástrčka pre obchodný vysávač bude pripojená cez relé a jeho normálne otvorený kontakt. Akonáhle je relé zapnuté, obvod sa uzavrie a automaticky sa zapne obchodný vysávač.

Relé je v súčasnosti ovládané pomocou kolíka 7 na Arduine, takže kedykoľvek zistíme, že senzorom preteká prúd, môžeme tento kolík vytiahnuť nízko a tým sa zapne vákuum.

Krok 4: Vysvetlenie kódu a funkcie

Naozaj pekná funkcia, ktorú som tiež pridal do kódu projektu, je malé oneskorenie, aby sa vákuum udržalo v prevádzke ešte 5 sekúnd po zastavení nástroja. To skutočne pomôže s akýmkoľvek zvyškovým prachom, ktorý sa vytvorí, keď sa nástroj úplne zastaví.

Aby som to dosiahol v kóde, používam dve premenné, v ktorých najskôr získam aktuálny čas v míľach, keď je spínač zapnutý, a potom aktualizujem túto hodnotu pri každej iterácii kódu, keď je nástroj zapnutý.

Keď sa nástroj vypne, teraz znova dostaneme hodnotu aktuálnych míľ a potom skontrolujeme, či je rozdiel medzi týmito dvoma väčšími ako náš zadaný interval. Ak je to pravda, potom relé vypneme a aktualizujeme predchádzajúcu hodnotu aktuálnou.

Hlavná funkcia merania v kóde sa nazýva meranie a v nej najskôr predpokladáme minimálne a maximálne hodnoty pre píky, ale aby sa dali definitívne zmeniť, predpokladáme invertované hodnoty, kde 0 je vysoký vrchol a 1024 je nízky vrchol..

V priebehu celého intervalu definovaného iteračnou premennou odčítame hodnotu vstupného signálu a aktualizujeme skutočné minimálne a maximálne hodnoty pre špičky.

Nakoniec vypočítame rozdiel a táto hodnota sa potom použije so vzorcom RMS predtým. Tento vzorec je možné zjednodušiť jednoduchým vynásobením rozdielu vrcholov hodnotou 0,3536, aby sa získala hodnota RMS.

Každá z verzií snímača pre iný prúd má inú citlivosť, takže túto hodnotu je potrebné znova vynásobiť koeficientom, ktorý sa vypočíta z menovitého prúdu senzora.

Úplný kód je k dispozícii na mojej stránke GitHub a odkaz na stiahnutie je uvedený nižšie

Krok 5: Minimalizujte elektroniku (voliteľné)

V tomto mieste je elektronická a kódová časť projektu v podstate hotová, ale zatiaľ nie sú veľmi praktické. Arduino Uno je skvelé na prototypovanie, ako je tento, ale prakticky je skutočne objemný, takže budeme potrebovať väčší kryt.

Chcel som zmestiť všetku elektroniku do tohto plastového kovania, ktoré má na koncoch pekné kryty, a aby som to urobil, budem musieť elektroniku minimalizovať. Nakoniec som sa musel uchýliť k použitiu väčšieho krytu, ale akonáhle dostanem menšiu reléovú dosku, prepnem ich.

Arduino Uno bude nahradené čipom Attiny85, ktorý je možné naprogramovať pomocou Uno. Tento proces je jednoduchý a pokúsim sa preň poskytnúť samostatný návod.

Aby som odstránil potrebu externého napájania, použijem tento modul HLK-PM01, ktorý prevádza striedavý prúd na 5 V a má skutočne malú stopu. Celá elektronika bude umiestnená na obojstrannom prototype DPS a prepojená káblami.

Finálna schéma je k dispozícii na EasyEDA a odkaz na ňu nájdete nižšie.

Krok 6: Zabaľte elektroniku do puzdra

Záverečná tabuľa rozhodne nie je mojím najlepším dielom, pretože sa ukázala trochu chaotickejšia, ako som chcel. Som si istý, že ak tomu budem venovať viac času, bude to krajšie, ale hlavné je, že to fungovalo a je to podstatne menšie, ako to bolo s Uno.

Aby som to zabalil, najskôr som nainštaloval niekoľko káblov na vstupné a výstupné zástrčky, ktoré sú dlhé asi 20 cm. Ako kryt som to s kovaním vzdal, pretože bol nakoniec príliš malý, ale podarilo sa mi zmestiť všetko do spojovacej skrinky.

Vstupný kábel je potom vedený otvorom a pripojený k vstupnému terminálu na doske a to isté sa vykoná na druhej strane, kde sú teraz prepojené dva káble. Jeden výstup je pre obchodný vysávač a druhý pre nástroj.

Keď bolo všetko pripojené, pred vložením všetkého do krytu a zatvorením krytu vekom som sa ubezpečil, že som spínač vyskúšal. Kovanie by bolo krajším krytom, pretože bude chrániť elektroniku pred akýmikoľvek tekutinami alebo prachom, ktorý by na nich mohol skončiť v mojej dielni, takže akonáhle budem mať novú reléovú dosku, presuniem tam všetko.

Krok 7: Užite si to

Aby ste mohli používať tento automatický spínač, musíte najskôr zapojiť vstupnú zástrčku do zásuvky v stene alebo predlžovací kábel, ako je to v mojom prípade, a potom sa nástroj a obchodný vysávač zapoja do príslušných zástrčiek.

Keď sa nástroj spustí, vákuum sa automaticky zapne a potom bude pokračovať ďalších 5 sekúnd, než sa automaticky vypne.

Dúfam, že sa vám z tohto návodu podarilo niečo naučiť, takže ak sa vám páči, kliknite na toto obľúbené tlačidlo. Mám mnoho ďalších projektov, ktoré si môžete pozrieť a nezabudnite sa prihlásiť na odber môjho kanála YouTube, aby vám neunikli moje ďalšie videá.

Na zdravie a ďakujem za prečítanie!