Augsta / zema sprieguma noteikšanas un aizsardzības ķēde, izmantojot pic mikrokontrolleru

Mēs bieži redzam sprieguma svārstības elektroenerģijas piegādē mūsu mājās, kas var izraisīt mūsu mājas maiņstrāvas ierīču darbības traucējumus. Šodien mēs būvējam zemu izmaksu augsta un zema sprieguma aizsardzības shēmu, kas pārtrauks elektroenerģijas padevi ierīcēm augsta vai zema sprieguma gadījumā. Tas parādīs arī brīdinājuma ziņojumu 16x2 LCD ekrānā. Šajā projektā mēs esam izmantojuši PIC mikrokontrolleru, lai nolasītu un salīdzinātu ieejas spriegumu ar atsauces spriegumu un attiecīgi rīkotos.

Mēs esam izveidojuši šo shēmu PCB un tam pašam nolūkam pievienojuši papildu shēmu PCB, taču šoreiz izmantojot op-amp LM358 (bez mikrokontrollera). Demonstrācijas nolūkā mēs esam izvēlējušies zema sprieguma robežu kā 150v un augstsprieguma robežu kā 200v. Šajā projektā mēs neesam izmantojuši nevienu releju, lai to nogrieztu, mēs to vienkārši demonstrējām, izmantojot LCD, pārbaudiet video šī raksta beigās. Bet lietotājs var pievienot šai ķēdei releju un savienot to ar PIC GPIO.

Turpmāk pārbaudiet citus mūsu PCB projektus šeit.

Nepieciešamās sastāvdaļas:

PIC mikrokontrolleris PIC18F2520
PCB (pasūtīts no EasyEDA)
IC LM358
3 kontaktu termināla savienotājs (pēc izvēles)
16x2 LCD
BC547 tranzistors
1k rezistors
2k2 rezistors
30K rezistors SMD
10k SMD
Kondensatori - 0.1uf, 10uF, 1000uF
28 kontaktu IC pamatne
Vīriešu / sieviešu burgsticks
7805 Sprieguma regulatori - 7805, 7812
Programmētājs Pickit2
LED
Zenera diode - 5.1v, 7.5v, 9.2v
Transformators 12-0-12
12MHz kristāls
33pF kondensators
Sprieguma regulators (ventilatora ātruma regulators)

Darba skaidrojums:

Šajā augsts un zemsprieguma izslēgšanas ķēdē mēs esam nolasījuši maiņstrāvas spriegumu, izmantojot PIC mikrokontrolleru ar transformatora, tilta taisngrieža un sprieguma dalītāja ķēdes palīdzību un parādot pa 16x2 LCD. Tad mēs esam salīdzinājuši maiņstrāvas spriegumu ar iepriekš noteiktajām robežām un attiecīgi parādījuši brīdinājuma ziņojumu virs LCD. Piemēram, ja spriegums ir mazāks par 150 V, tad mēs esam parādījuši “Zems spriegums” un, ja spriegums ir virs 200 V, tad LCD ekrānā esam parādījuši tekstu “Augsts spriegums”. Mēs varam mainīt šos ierobežojumus PIC kodā, kas norādīts šī projekta beigās. Šeit mēs izmantojām ventilatora regulatoru, lai palielinātu un samazinātu ienākošo spriegumu demonstrēšanas nolūkā Video.

Šajā ķēdē mēs esam pievienojuši arī vienkāršu zem un sprieguma aizsardzības ķēdi, neizmantojot mikrokontrolleru. Šajā vienkāršajā ķēdē mēs izmantojām LM358 salīdzinātāju, lai salīdzinātu ieejas un atsauces spriegumu. Tātad šeit mums ir trīs iespējas šajā projektā:

Izmēriet un salīdziniet maiņstrāvas spriegumu ar transformatora, tilta taisngrieža, sprieguma dalītāja ķēdes un PIC mikrokontrollera palīdzību.
Pārsprieguma un zemas sprieguma noteikšana, izmantojot LM358 ar transformatora, taisngrieža un salīdzinātāja LM358 palīdzību (bez mikrokontrollera)
Nosakiet zem un pārspriegumu, izmantojot salīdzinājumu LM358, un ievadiet tā izvadi PIC mikrokontrollerī, lai veiktu darbības pēc koda.

Šeit mēs esam parādījuši šī projekta pirmo variantu. Kurā gadījumā mēs esam samazinājuši maiņstrāvas ieejas spriegumu un pēc tam pārveidojuši to līdzstrāvā, izmantojot tilta taisngriezi, un pēc tam vēlreiz iezīmēja šo līdzstrāvas spriegumu līdz 5v un pēc tam beidzot padeva šo spriegumu PIC mikrokontrolleram salīdzināšanai un parādīšanai.

PIC mikrokontrolierī mēs esam izlasījuši šo kartēto līdzstrāvas spriegumu un, pamatojoties uz šo kartēto vērtību, ar norādītās formulas palīdzību esam aprēķinājuši ienākošo maiņstrāvas spriegumu:

volt = ((adcValue * 240) / 1023)

kur adcValue ir līdzvērtīga līdzstrāvas ieejas sprieguma vērtība PIC kontroliera ADC tapā un spriegums ir pielietotais maiņstrāvas spriegums. Šeit mēs esam ņēmuši 240v kā maksimālo ieejas spriegumu.

vai arī mēs varam izmantot noteikto metodi līdzvērtīgas līdzstrāvas ieejas vērtības kartēšanai.

volt = karte (adcVlaue, 530, 895, 100, 240)

kur adcValue ir līdzvērtīga līdzstrāvas ieejas sprieguma vērtība pie PIC kontroliera ADC kontakta, 530 ir minimālais līdzstrāvas sprieguma ekvivalents un 895 ir maksimālā līdzstrāvas sprieguma ekvivalenta vērtība. 100v ir minimālais kartēšanas spriegums un 240v ir maksimālais kartēšanas spriegums.

Nozīmē, ka 10 mV līdzstrāvas ieeja PIC ADC tapā ir vienāda ar 2,046 ADC ekvivalentu vērtību. Tātad šeit mēs izvēlējāmies 530 kā minimālās vērtības nozīmi, spriegums PIC ADC tapā būs:

(((530 / 2,046) * 10) / 1000) Volt

2.6v, kas tiks kartēta minimālā vērtība 100VAC

(Tas pats aprēķins maksimālajai robežai).

Pārbaudiet, vai kartes funkcija ir norādīta PIC programmas kodā. Uzziniet vairāk par sprieguma dalītāja shēmu un spriegumu kartēšanu, izmantojot ADC šeit.

Darbs ar šo projektu ir vienkāršs. Šajā projektā tā demonstrēšanai esam izmantojuši maiņstrāvas ventilatora regulatoru. Mēs pie transformatora ieejas esam pievienojuši ventilatora regulatoru. Un tad, palielinot vai samazinot tā pretestību, mēs saņēmām vēlamo sprieguma izeju.

Kodā mums ir fiksētas maksimālā un minimālā sprieguma vērtības augstsprieguma un zemsprieguma noteikšanai. Mēs esam fiksējuši 200 V kā pārsprieguma robežu un 150 V kā zemāko sprieguma robežu. Tagad pēc ķēdes ieslēgšanas mēs varam redzēt maiņstrāvas ieejas spriegumu LCD. Kad ieejas spriegums palielinās, mēs varam redzēt sprieguma izmaiņas LCD ekrānā un, ja spriegums kļūst lielāks par sprieguma robežu, LCD to brīdinās ar “HIGH Voltage Alert” un, ja spriegums būs zems, nekā zem sprieguma robežas, LCD mūs brīdinās, parādot “ Zems sprieguma brīdinājums ”. Tādā veidā to var izmantot arī kā automātisko automātisko slēdzi.

Mēs varam pievienot releju, lai pievienotu visas maiņstrāvas ierīces automātiskai izslēgšanai no zema vai augsta sprieguma. Mums tikai jāpievieno koda rindiņa, lai izslēgtu ierīci, zem LCD brīdinājuma ziņojuma, kurā redzams kods. Pārbaudiet šeit, lai izmantotu releju ar maiņstrāvas ierīcēm.

Ķēdes skaidrojums:

Jo augsta un zema sprieguma aizsardzības Circuit, mēs izmantojām LM358 op-amp, kas ir divas izejas, kas saistīti ar 2. un 3. numuru tapas PIC mikrokontrolleru. Sprieguma dalītājs tiek izmantots sprieguma sadalīšanai un savieno tā izvadi ar PIC mikrokontrollera 4. numura tapu. LCD ir pievienots PIC PORTB 4 bitu režīmā. RS un EN ir tieši savienoti pie B0 un B1, un LCD tapas D4, D5, D6 un D7 ir savienotas attiecīgi pie B2, B3, B4 un B5. Šajā projektā mēs izmantojām divus sprieguma regulatorus: 7805 mikrokontrolleru piegādei un 7812 LM358 ķēdei. Maiņstrāvas sprieguma samazināšanai tiek izmantots arī 12v-0-12v transformators. Pārējie komponenti ir parādīti zemāk esošajā shēmā.

Programmēšanas skaidrojums:

Šī projekta daļu ir viegli ieprogrammēt. Šajā kodā mums vienkārši jāaprēķina maiņstrāvas spriegums, izmantojot kartēto 0-5v spriegumu, kas nāk no sprieguma dalītāja ķēdes, un pēc tam salīdziniet to ar iepriekš definētām vērtībām. Pēc šī projekta varat pārbaudīt pilnu PIC kodu.

Pirmkārt, kodā mēs esam iekļāvuši galveni un konfigurējuši PIC mikrokontrollera konfigurācijas bitus. Ja esat PIC kodēšanas lietotājs, šeit uzziniet PIC mikrokontrolleru un tā konfigurācijas bitus.

Tad mēs esam izmantojuši dažus LCD vadīšanas elementus, piemēram, void lcdbegin (), lai inicializētu LCD, void lcdcmd (char ch) komandas nosūtīšanai uz LCD, void lcdwrite (char ch) datu nosūtīšanai uz LCD un void lcdprint (char *) str) virknes nosūtīšanai uz LCD. Pārbaudiet visas funkcijas zemāk esošajā kodā.

Zemāk dotā funkcija tiek izmantota vērtību kartēšanai:

gara karte (garš x, garš in_min, garš in_max, long out_min, long out_max) {return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }

Ņemot int analogRead (int ch) funkcija tiek izmantota inicializēšana un lasīšana ADC:

int analogRead (int ch) {int adcData = 0; ja (ch == 0) ADCON0 = 0x03; // adc kanāls 0 cits if (ch == 1) ADCON0 = 0x0b; // atlasiet 1. ADC kanālu, ja (ch == 2) ADCON0 = 0x0b; // atlasiet 2. ADC kanālu ADCON1 = 0b00001100; // izvēlieties analogo i / p 0,1 un 2 ADC kanālu ADCON2 = 0b10001010; // ekvivalences laika turēšanas vāciņa laiks, kamēr (GODONE == 1); // sākt reklāmguvumu adc vērtība adcData = (ADRESL) + (ADRESH << 8); // Saglabāt 10 bitu izvadi ADON = 0; // adc off atgriešanās adcData; }

Dotās līnijas tiek izmantotas ADC paraugu iegūšanai, aprēķinot to vidējo lielumu un pēc tam aprēķinot spriegumu:

while (1) {long adcValue = 0; int volt = 0; par (int i = 0; i <100; i ++) // paraugu ņemšana {adcValue + = analogRead (2); kavēšanās (1); } adcValue / = 100; #if metode == 1 volts = (((float) adcValue * 240.0) / 1023.0); #elts volt = karte (adcValue, 530, 895, 100, 240); #endif sprintf (rezultāts, "% d", volt);

Un visbeidzot dotā funkcija tiek izmantota, lai veiktu darbības:

ja (volts> 200) {lcdcmd (1); lcdprint ("augstspriegums"); lcdcmd (192); lcdprint ("Brīdinājums"); kavēšanās (1000); } else if (volts <150) {lcdcmd (1); lcdprint ("zemspriegums"); lcdcmd (192); lcdprint ("Brīdinājums"); kavēšanās (1000); }

Ķēdes un PCB dizains, izmantojot EasyEDA:

Lai projektētu šo AUGSTĀ un ZEMĀ sprieguma detektora shēmu, mēs esam izvēlējušies tiešsaistes EDA rīku ar nosaukumu EasyEDA. Mēs jau iepriekš daudzas reizes izmantojām EasyEDA un uzskatījām, ka to ir ļoti ērti izmantot salīdzinājumā ar citiem PCB izgatavotājiem. Pārbaudiet šeit visus mūsu PCB projektus. EasyEDA ir ne tikai vienas pieturas risinājums shematiskai uzņemšanai, ķēdes simulācijai un PCB projektēšanai, bet arī zemu izmaksu PCB prototipa un komponentu piegādes pakalpojums. Viņi nesen uzsāka savu komponentu iegādes pakalpojumu, kur viņiem ir liels elektronisko komponentu krājums, un lietotāji var pasūtīt nepieciešamos komponentus kopā ar PCB pasūtījumu.

Veidojot ķēdes un PCB, jūs varat arī padarīt savu shēmu un PCB dizainu publisku, lai citi lietotāji tos varētu kopēt vai rediģēt un gūt labumu no tā. Mēs esam arī publiskojuši visus mūsu shēmas un PCB izkārtojumus šim augsts un zemspriegumam Aizsardzības ķēde, pārbaudiet šo saiti:

easyeda.com/circuitdigest/HIGH_LOW_Voltage_Detector-4dc240b0fde140719c2401096e2410e6

Zemāk ir redzams EasyEDA PCB izkārtojuma augšējā slāņa momentuzņēmums. Jūs varat apskatīt jebkuru PCB slāni (augšējo, apakšējo, augšējo pienu, pudeļu pienu utt.), Atlasot slāni no loga “Slāņi”.

Izmantojot EasyEDA, varat arī pārbaudīt PCB fotoattēlu skatu:

PCB aprēķināšana un pasūtīšana tiešsaistē:

Pēc PCB dizaina pabeigšanas varat noklikšķināt uz augstāk esošās Fabrication output ikonas. Pēc tam jūs piekļūsit PCB lapai, lai lejupielādētu Gerber failus no sava PCB un nosūtītu tos jebkuram ražotājam. Tas ir arī daudz vieglāk (un lētāk) pasūtīt tieši EasyEDA. Šeit jūs varat izvēlēties PCB skaitu, kuru vēlaties pasūtīt, cik vara slāņu jums vajag, PCB biezumu, vara svaru un pat PCB krāsu. Kad esat atlasījis visas opcijas, noklikšķiniet uz “Saglabāt grozā” un pabeidziet pasūtījumu, pēc dažām dienām jūs saņemsiet savus PCB. Lietotājs var arī doties kopā ar savu vietējo PCB pārdevēju, lai izgatavotu PCB, izmantojot Gerber failu.

EasyEDA piegāde notiek ļoti ātri, un pēc dažām PCB pasūtīšanas dienām es saņēmu PCB paraugus:

Zemāk ir attēli pēc komponentu lodēšanas uz PCB:

Tā mēs varam viegli izveidot zema augstsprieguma aizsardzības ķēdi savai mājai. Jums vienkārši jāpievieno relejs, lai tam pievienotu visas maiņstrāvas ierīces, lai pasargātu to no sprieguma svārstībām. Vienkārši pievienojiet releju ar jebkuru vispārējas nozīmes PIC MCU tapu un uzrakstiet kodu, lai šī tapa būtu augsta un zema, kā arī LCD trauksmes ziņojuma kodu.