Tester de diodă Arduino Zener: 6 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Zener Diode Tester este controlat de Arduino Nano. Tester măsura defecțiunea Tensiune Zener pentru diode de la 1,8V la 48V. Puterea de disipare a diodelor măsurate ar putea fi de la 250mW la câțiva wați. Măsurarea este simplă, trebuie doar să conectați dioda și să apăsați butonul START.

Arduino Nano conectează treptat gama de tensiuni de la mai mică la mai mare, în patru pași. Pentru fiecare pas, curentul este verificat prin dioda Zener măsurată. Dacă curentul este peste valoarea zero (nu zero), înseamnă: a fost detectată tensiunea Zener. În acest caz, tensiunea este afișată pentru un anumit timp (ajustată de software la 10 secunde) și măsurarea este oprită. Curentul în fiecare pas este constant prin toate tensiunile din acest domeniu și scade prin creșterea numărului de trepte - domeniul de tensiune.

Pentru a menține disiparea puterii pentru tensiuni mai mari, curentul din acest interval trebuie redus. Testerul este conceput pentru a măsura diode de la 250mW și 500mW. Diodele Zener cu putere mai mare, ar putea fi măsurate la fel, dar valoarea tensiunii măsurate este mai mică pentru aproximativ 5%.

AVERTISMENT: Vă rugăm să fiți foarte atenți. În acest proiect este utilizată tensiunea înaltă 110 / 220V. Dacă nu sunteți familiarizați cu riscul de a atinge tensiunea principală, nu încercați acest instructabil!

Pasul 1: Zener Diode

Dioda Zener este un tip special de diodă utilizată în principal în circuite precum componenta tensiunii de referință sau regulatorul de tensiune. În direcția de tensiune directă, caracteristicile I-V sunt identice cu dioda de uz general. Scăderea tensiunii este de aproximativ 0,6V. Părtinit în direcția inversă, există un punct, în care curentul crește foarte brusc - tensiunea de avarie. Această tensiune este denumită tensiune Zener. În acest moment, dioda Zener conectată direct la sursa de alimentare cu tensiune constantă ar arde imediat. Acesta este motivul pentru care curentul prin dioda Zener trebuie limitat de rezistor.

Caracteristicile I-V sunt afișate pe imagine. Fiecare tip de diodă Zener definește valoarea curentă la care este specificată tensiunea corectă Zener. (Această tensiune ar putea fi ușor modificată prin creșterea curentului). Curentul tipic pentru diode cu disipare a puterii de aproximativ 250 la 500mW, este de la 3 la 10mA și depinde de valoarea tensiunii.

Tensiunea de avarie este relativ stabilă pentru o gamă largă de curenți și este tipică și diferită pentru fiecare diodă. Valoarea sa ar putea fi de la aproximativ 2V la peste 100V. Diodele Zener, care sunt utilizate mai ales în circuite obișnuite practice, sunt specificate cu tensiuni mai mici de 50V.

Pasul 2: Piese

Lista pieselor uzate:

• Carcasă de la OKW, tip Shell OKW 9408331
• Adaptor AC / DC Hi-Link 220V / 12V, 2buc, eBay
• Adaptor AC / DC Hi-Link 220V / 5V, 2buc, eBay
• Adaptor AC / DC 220V / 24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Condensatoare M1 2buc, M33 1buc, magazin local
• Diode 1N4148 5buc, Banggood
• IC1, LM317T, versiune de înaltă tensiune, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Tranzistori 2N222 5buc, Banggood
• Releu 351, 5V, 4buc, eBay
• Releu Reed, 5V, eBay
• Rezistoare 33R, 470R, 1k 4buc, 4.7k, 10k, 15k 2buc, magazin local
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2buc, eBay
• Bloc terminal cu șurub, Banggood
• Conector Molex 2 pini, Banggood
• Conector Molex 3 pini, Banggood
• Mic mini comutator principal, eBay
• Afișaj LED 0-100V, 3 linii, eBay
• Priză de alimentare, eBay
• Terminal cu arc audio, eBay
• Microswitch și buton, Banggood
• LED 3mm verde și roșu, 2buc, Banggood
• Siguranță 0,5A și suport siguranță 5x20mm, eBay
• Cablu principal de alimentare pentru instrumente mici

Instrumente:

• Burghiu electric
• Ciocan de lipit
• Pistol cu aer cald
• Hot Melt Glue Gun
• Decupator și tăietor de sârmă
• Set șurubelniță
• Set de clești
• Multimetru

Lista detaliată a pieselor este aici:

Pasul 3: Descrierea circuitului

Descrierea circuitului se referă la schema de conectare atașată:

În partea stângă, există o parte de înaltă tensiune. Bloc terminal pentru conexiune 220V și toate cele cinci adaptoare AC / DC. Adaptoarele livrează tensiuni de măsurare în patru pași - intervale: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modulele 5VA și 5VB sunt dedicate pentru voltmetrul digital MCU Arduino Nano și digital. Modulele 12VA furnizează prima gamă 12V și modulul 12VB adaugă încă 12V la valoarea a doua gamă 24V. Următorul modul 24V adaugă încă 24V pentru a totaliza a patra tensiune de gamă 48V. În interiorul ultimului modul de 24V este un circuit de reglare de 12V, oferind 12V ca a treia valoare de gamă la 36V. Această soluție a fost necesară deoarece dimensiunea plăcii nu permite montarea a șase module pe ea.

În partea de mijloc se află IC1 LM317. IC1 trebuie să fie în versiune pentru tensiune mai mare (50V). Este conectat ca un circuit regulator de curent constant și asigură curent constant prin întreaga gamă a fiecărei trepte de tensiune. Acest curent este stabil într-un interval, dar diferit în fiecare pas. Valorile sunt reglabile și sunt 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Valorile sunt alese ca limite superioare pentru diode cu putere de 250mW și sunt suficient de bune pentru diode mai puternice.

Pe ambele părți ale IC1 sunt relee, conectate treapta de tensiune corectă la intrarea sa și rezistența trimmer dreaptă la ieșirea sa. Trimmer rezistor specifică valoarea curentului la ieșire și acest curent este alimentat la dioda Zener măsurată prin intermediul rezistorului R14. Curentul este verificat pe acest rezistor de către Arduino. Divizorul de tensiune R1, R2 ia probă redusă de tensiune pe R2 și conectează-l la pinul analogic A1.

Masa analogică GND este comună pentru toate adaptoarele de tensiune, adaptorul voltmetrului digital și IC1. Aveți grijă, există o altă bază, digitală pentru Arduino și adaptorul său. Masa digitală este necesară pentru Arduino și intrarea sa analogică ca punct de referință pentru măsurare.

Ieșirile digitale Arduino ieșesc relee de control D4 până la D7 pentru fiecare etapă, control D8 Voltmetru digital și control D9 EROARE led în culoare roșie. Ledul EROARE este aprins dacă nu este detectat curent în niciun pas. În acest caz, dioda Zener poate avea o tensiune Zener mai mare ca 48V sau poate fi defectă (deschisă). Dacă există scurtcircuit la bornele de măsurare, ledul ERROR nu este activat și tensiunea detectată este foarte mică, mai mică de 1V.

După ce am terminat proiectul, am decis să mai adaug un led - POWER, deoarece dacă voltmetrul este întunecat (oprit), nu este foarte clar dacă instrumentul în sine este pornit sau oprit. Led Power este conectat în serie cu rezistorul 470 între punctele din afara PCB, de la Start X3-1 la Zener X2-1. Rezistorul este montat pe o tablă mică cu buton.

Pasul 4: Construcție

Ca o cutie pentru proiect, am folosit carcasa OKW, găsită în vechiul magazin de piese electronice. Această cutie este încă disponibilă la OKW ca o incintă de tip shell. Cutia nu este foarte potrivită, deoarece este prea mică pentru placă, dar unele îmbunătățiri ale cutiei în sine și ale PCB-ului permit introducerea tuturor pieselor în interior. PCB a fost proiectat în Eagle ca dimensiune maximă pentru versiunea gratuită de 8x10cm. În primul moment, pare imposibil să pun toate componentele la bord, dar în cele din urmă am avut succes.

Actualizarea cutiei necesită îndepărtarea unor piese din plastic din interior și suporturi pentru șuruburi. Actualizarea pieselor necesită modificarea cutiei de plastic pentru voltmetrul digital și realizarea decupajului rotund pe două colțuri, lângă conectorii de alimentare de eroare și principali. Actualizările sunt vizibile pe imagini. Important este să faceți fereastra pentru voltmetru cât mai aproape de marginea cutiei. Butonul START este amplasat pe o tablă mică și montat cu unghi metalic.

Ferestrele și găurile de pe capacul superior sunt realizate pentru voltmetru digital, buton, arc terminal, eroare LED, alimentare LED și conector USB Arduino Nano. În partea inferioară există un decupaj pentru întrerupătorul de alimentare și priza de alimentare. Voltmetrul digital și comutatorul de alimentare sunt fixate pe loc prin lipici de topire la cald. În același mod sunt fixate ambele indicatoare cu diode LED de 3 mm.

Dioda măsurată este conectată, nu foarte tipic, prin conector audio cu arc. Căutam o conexiune simplă și rapidă. Această soluție pare a fi cea mai bună.

După ce am lipit toate componentele de pe placă, am izolat două piese de 220V pe partea de jos, prin pistol de lipit la cald. Cablurile care conduc de la placă la comutatorul de alimentare și la intrarea fișei de alimentare sunt izolate prin tuburi termocontractabile. Faceți-o cu atenție, nu ar trebui să existe niciun fir expus de 220V sau pistă de coper.

Pe panoul frontal este imprimată eticheta pe hârtie foto adezivă. Eticheta se face în Paint, care este un instrument în accesoriile Windows 10. Acest instrument este potrivit pentru realizarea etichetelor instrumentelor, deoarece eticheta ar putea fi realizată exact în mărime reală.

PCB este proiectat de software-ul gratuit Eagle. Consiliul a fost comandat la compania JLCPCB la un preț bun. Nu există niciun motiv să o faci acasă. Recomand să comandați placa și din acest motiv este atașat Gerber zip. fişier.

Pasul 5: Programare și setare

Software Arduino - fișierul ino este atașat. Încerc să documentez toate părțile principale ale codului și sper că este mai ușor de înțeles decât engleza mea. Ceea ce trebuie explicat din cod este funcția „serviciu”. Este modul de service și poate fi utilizat pentru setarea instrumentului dacă îl comutați pentru prima dată.

Funcția pentru citirea curentului "readCurrent" a fost introdusă în cod pentru a preveni citirea accidentală a curentului. În această funcție, citirea se face de zece ori și valoarea maximă este aleasă din zece valori. Valoarea maximă a curentului este luată ca eșantion la intrarea analogică a Arduino.

În modul de service, reglați patru rezistențe reglabile R4 la R7. Fiecare aparat de tuns este responsabil pentru curentul într-un interval de tensiune. R4 pentru 12V, R5 pentru 24V, R6 pentru 36V și R7 pentru 48V. În acest mod, tensiunile menționate sunt prezentate treptat la bornele de ieșire și permit reglarea valorii necesare a curentului (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

Pentru a intra în modul de service apăsați START imediat după pornirea instrumentului în decurs de 2 secunde. Primul pas (12V) este activat și ledul ERROR clipește o dată. Acum este timpul să reglați curentul. Dacă curentul este reglat, activați pasul următor (24V) apăsând din nou START. Ledul EROARE clipește de două ori. Repetați pașii următori în același mod, utilizând butonul START. Părăsiți modul de service prin butonul START. În fiecare moment, cel mai bun moment pentru apăsarea START este timpul dacă eroarea LED este întunecată după o serie de clipiri.

Reglarea curentului se face prin conectarea oricărei diode Zener cu tensiune în jurul valorii de mijloc, pentru o gamă de 12V ar trebui să fie de 6 până la 7V diodă. Această diodă Zener trebuie conectată în serie cu ampermetru sau multimetru. Valoarea ajustată a curentului nu trebuie să fie precisă, minus 15% până la plus 5% este OK.

Pasul 6: Concluzie

Soluția prezentată pentru măsurarea diodelor Zener de către Arduino este complet nouă. Există încă unele dezavantaje, cum ar fi alimentarea cu energie electrică 220V, voltmetrul Led și tensiunea maximă măsurată 48V. Instrumentul ar putea fi îmbunătățit în punctele slabe menționate. Inițial intenționez să-l alimentez cu baterie, dar alimentarea cu Arduino și tensiunea de măsurare relativ ridicată cu unul sau mai multe convertoare de tensiune treptată necesită o baterie mare, iar instrumentul ar avea dimensiuni mai mari.

Există multe testere de componente foarte bune pe piață. Pot testa toate tipurile de tranzistoare, diode, alți semiconductori și multe componente pasive, dar măsurarea tensiunii Zener este problematică, din cauza tensiunii mici a bateriei. Sper, vă place proiectul meu și vă veți distra frumos jucându-vă cu construcțiile.