Arduino Zener Diyot Test Cihazı: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Zener Diyot Test Cihazı Arduino Nano tarafından kontrol edilmektedir. Test cihazı, 1.8V - 48V arası diyotlar için Zener voltajını ölçer. Ölçülen diyotların yayma gücü 250mW ile birkaç Watt arasında olabilir. Ölçüm basittir, sadece diyotu bağlayın ve BAŞLAT düğmesine basın.

Arduino Nano, dört adımda kademeli olarak voltaj aralığını düşükten yükseğe bağlar. Her adım için ölçülen Zener diyot üzerinden akım kontrol edilir. Akım sıfır değerinin üzerindeyse (sıfır değil), bunun anlamı: Zener Gerilimi algılandı. Bu durumda voltaj belirli bir süre görüntülenir (yazılım tarafından 10 saniyeye ayarlanır) ve ölçüm durdurulur. Her adımdaki akım, o aralıktaki tüm voltajlar boyunca sabittir ve adım sayısı - voltaj aralığının artmasıyla azalır.

Daha yüksek voltajlar için güç kaybını sürdürmek için bu aralıktaki akım azaltılmalıdır. Test cihazı, 250mW ve 500mW diyotları ölçmek için tasarlanmıştır. Daha yüksek güce sahip Zener diyotlar da aynı şekilde ölçülebilir, ancak ölçülen voltaj değeri yaklaşık %5 daha düşüktür.

UYARI: Lütfen çok dikkatli olun. Bu projede 110/220V yüksek gerilim kullanılmıştır. Ana voltaja dokunma riskine aşina değilseniz, bu Talimatı denemeyin!

Adım 1: Zener Diyot

Zener diyot, esas olarak referans voltaj bileşeni veya voltaj regülatörü gibi devrelerde kullanılan özel bir diyot türüdür. İleri gerilim yönünde I-V karakteristikleri genel amaçlı diyot ile aynıdır. Gerilim düşüşü yaklaşık 0.6V'dir. Ters yönde önyargılı, akımın çok keskin bir şekilde arttığı bir nokta var - arıza voltajı. Bu gerilime Zener gerilimi denir. Bu noktada, sabit voltaj çıkışı ile doğrudan güç kaynağına bağlanan Zener diyot hemen yanacaktır. Bu nedenle Zener diyottan geçen akımın dirençle sınırlandırılması gerekir.

I-V özellikleri resimde gösterilmektedir. Her Zener diyotu türü, belirtilen doğru Zener voltajı olan akım değerini tanımlar. (Bu voltaj, akımın artmasıyla biraz değiştirilebilir). Yaklaşık 250 ila 500mW güç tüketen diyotlar için tipik akım 3 ila 10mA'dır ve voltaj değerine bağlıdır.

Arıza voltajı, geniş bir akım aralığı için nispeten kararlıdır ve her diyot için tipik ve farklıdır. Değeri yaklaşık 2V ile 100V arasında olabilir. Daha çok pratik olağan devrelerde kullanılan Zener diyotlar, 50V'dan daha düşük voltajlarla belirtilir.

2. Adım: Parçalar

Kullanılan parçaların listesi:

• OKW'den muhafaza, Kabuk tipi OKW 9408331
• Hi-Link AC/DC adaptörü 220V/12V, 2 adet, eBay
• Hi-Link AC/DC adaptörü 220V/5V, 2 adet, eBay
• AC/DC adaptör 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kondansatörler M1 2 adet, M33 1 adet, yerel mağaza
• Diyotlar 1N4148 5 adet, Banggood
• IC1, LM317T, yüksek gerilim versiyonu, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistörler 2N222 5 adet, Banggood
• Röle 351, 5V, 4 adet, eBay
• Reed röle, 5V, eBay
• Dirençler 33R, 470R, 1k 4pcs, 4.7k, 10k, 15k 2pcs, yerel mağaza
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2 adet, eBay
• Vidalı terminal bloğu, Banggood
• Konektör Molex 2 pim, Banggood
• Konektör Molex 3 pimli, Banggood
• Küçük mini ana şalter, eBay
• LED ekran 0-100V, 3 satır, eBay
• Güç fişi girişi, eBay
• Ses yaylı terminal, eBay
• Mikro anahtar ve düğme, Banggood
• LED 3 mm yeşil ve kırmızı, 2 adet, Banggood
• 0,5A sigorta ve 5x20mm sigorta tutucu, eBay
• Küçük aletler için ana güç kablosu

Aletler:

• Elektrikli Matkap
• Havya
• Isı tabancası
• Sıcak Tutkal Tabancası
• Tel Sıyırıcı ve Kesici
• Tornavida Seti
• Pense Seti
• multimetre

Detaylı parça listesi burada:

Adım 3: Devre Açıklaması

Devre açıklaması ekli bağlantı şemasına bakın:

Sol tarafta yüksek gerilim kısmı bulunmaktadır. 220V bağlantı ve beş AC/DC adaptörün tümü için terminal bloğu. Adaptörler, dört adımda ölçüm voltajları sağlar - aralıklar: 12V, 24V, 36V, 48V.

5VA ve 5VB modülleri, MCU Arduino Nano ve Dijital Led Voltmetre için ayrılmıştır. 12VA modülleri, ilk 12V aralığını sağlar ve 12VB modülü, 24V ikinci aralık değerine 12V daha ekler. Sonraki modül 24V, dördüncü aralık voltajı 48V'yi toplamak için başka bir 24V ekler. Son 24V modülün içinde 12V regülatör devresi olup, üçüncü aralık değeri olarak 36V'a 12V sağlar. Bu çözüm gerekliydi çünkü kartın boyutu, üzerine altı modülün monte edilmesine izin vermiyor.

Orta kısımda IC1 LM317 bulunur. IC1, daha yüksek voltaj (50V) için versiyonda olmalıdır. Sabit akım regülatör devresi olarak bağlanır ve her voltaj adımının tüm aralığında sabit akım sağlar. Bu akım bir aralıkta kararlıdır, ancak her adımda farklıdır. Değerler ayarlanabilir ve 20mA (12V), 10mA(24V), 7mA(36V), 5mA(48V) şeklindedir. Değerler 250mW gücündeki diyotlar için üst limit olarak seçilmiştir ve daha güçlü diyotlar için yeterlidir.

IC1'in her iki tarafında, girişine doğru voltaj adımını ve çıkışına doğru trimer direncini bağlayan röleler bulunur. Trimmer direnci çıkıştaki akım değerini belirtir ve bu akım direnç R14 üzerinden ölçülen Zener diyotuna beslenir. Bu direnç üzerindeki akım Arduino tarafından kontrol edilir. Voltaj bölücü R1, R2, R2 üzerindeki azaltılmış voltaj örneğini alır ve onu analog pin A1'e bağlar.

Analog toprak GND, tüm voltaj adaptörleri, dijital voltmetre adaptörü ve IC1 için ortaktır. Dikkatli olun, Arduino ve adaptörü için dijital olan başka bir zemin daha var. Arduino ve analog girişi için ölçüm referans noktası olarak dijital topraklama gereklidir.

Arduino dijital çıkışları her adım için D4 - D7 kontrol röleleri, D8 kontrol Dijital voltmetre ve D9 kontrol ERROR kırmızı renkte led. Herhangi bir adımda algılanan akım yoksa HATA ledi yanar. Bu durumda Zener diyot, 48V kadar yüksek Zener voltajına sahip olabilir veya arızalı (açık) olabilir. Ölçüm terminallerinde kısa devre varsa HATA ledi yanmaz ve algılanan voltaj çok küçük, 1V'un altındadır.

Projeyi bitirdikten sonra bir led daha eklemeye karar verdim - GÜÇ, çünkü voltmetre karanlıksa (kapalı), cihazın kendisinin açık mı yoksa kapalı mı olduğu çok net değil. Led Power, Start X3-1'den Zener X2-1'e kadar PCB dışındaki noktalar arasında 470 rezistör ile seri olarak bağlanır. Direnç, buton ile küçük bir panoya monte edilmiştir.

Adım 4: İnşaat

Proje için bir kutu olarak, eski elektronik parça mağazasında bulunan OKW muhafazasını kullandım. Bu kutu, OKW'de kabuk tipi muhafaza olarak hala mevcuttur. Kutu, tahta için çok küçük olduğu için çok uygun değil, ancak kutunun kendisinin ve PCB'nin bazı yükseltmeleri, tüm parçaların içine yerleştirilmesine izin veriyor. PCB, Eagle'da ücretsiz sürüm 8x10cm için maksimum boyut olarak tasarlanmıştır. İlk anda tüm bileşenleri bir araya getirmek imkansız gibi görünse de sonunda başarılı oldum.

Kutu yükseltme, içindeki bazı plastik parçaların çıkarılmasını gerektirir ve vidalar anlamına gelir. Parça yükseltme, dijital voltmetre için plastik kutuyu değiştirmeyi ve Hata ve Ana güç konektörlerinin yakınında iki köşede yuvarlak kesim yapmayı gerektirir. Yükseltmeler resimlerde görülebilir. Önemli olan voltmetre için pencereyi kutu kenarına mümkün olduğunca yakın yapmaktır. Basma düğmesi BAŞLAT, küçük bir pano üzerinde bulunur ve metal açılı olarak monte edilir.

Üst kapakta bulunan pencere ve delikler Dijital voltmetre, basmalı buton, yaylı terminal, LED Hata, LED Güç ve USB Arduino Nano konnektör için yapılmıştır. Alt kısımda güç anahtarı ve elektrik fişi girişi için oyuk vardır. Dijital voltmetre ve güç anahtarı, sıcak tutkalla yerine sabitlenir. Aynı şekilde hem 3mm Led diyot göstergeleri sabitlenir.

Ölçülen diyot, çok tipik olmayan bir şekilde ses yay konektörü ile bağlanır. Basit ve hızlı bir bağlantı arıyordum. Bu çözüm en iyisi gibi görünüyor.

Kart üzerindeki tüm bileşenleri lehimledikten sonra, sıcak tutkal tabancası ile alt kısımda iki adet 220V'luk ray izole ettim. Karttan güç anahtarına ve güç fişi girişine giden teller, ısıyla büzüşebilen boru ile izole edilmiştir. Dikkatlice yapın, açıkta 220V kablo veya bakır ray olmamalıdır. PCB, dikey hareket etmesini engelleyen yapışkan kauçuk ara parçalar ile yerine sabitlenir.

Ön panelde yapışkanlı fotoğraf kağıdına etiket baskısı vardır. Etiketleme, Windows 10 aksesuarlarındaki araç olan Paint'te yapılır. Bu araç, alet etiketleri yapmak için uygundur, çünkü etiket tam olarak gerçek boyutta yapılabilir.

PCB, Eagle ücretsiz yazılımı tarafından tasarlanmıştır. Kurul, JLCPCB şirketine iyi bir fiyat karşılığında sipariş edildi. Evde yapmak için hiçbir sebep yok. Tahtayı sipariş etmenizi tavsiye ederim ve bu nedenle Gerber zip eklenmiştir. dosya.

Adım 5: Programlama ve Ayarlama

Arduino yazılımı - ino dosyası ektedir. Kodun tüm ana bölümlerini belgelemeye çalışıyorum ve bunun İngilizcemden daha anlaşılır olduğunu umuyorum. Koddan anlatılması gereken şey "hizmet" işlevidir. Servis modudur ve ilk kez değiştirirseniz enstrümanı ayarlamak için kullanılabilir.

Yanlışlıkla rastgele akım okumasını önlemek için mevcut "readCurrent" okuma işlevi koda eklenmiştir. Bu fonksiyonda okuma on defa yapılır ve on değer arasından maksimum değer seçilir. Akımın maksimum değeri Arduino'nun analog girişine örnek olarak alınır.

Servis modunda dört adet ayarlanabilir direnç R4'ü R7'ye ayarlarsınız. Her düzeltici, bir voltaj aralığındaki akımdan sorumludur. 12V için R4, 24V için R5, 36V için R6 ve 48V için R7. Bu modda bahsedilen gerilimler çıkış terminallerinde kademeli olarak sunulur ve gerekli akım değerinin (20mA, 10mA, 7mA, 5mA) ayarlanmasını sağlar.

Servis moduna girmek için cihazı 2 saniye içinde açtıktan hemen sonra BAŞLAT'a basın. İlk adım (12V) aktiftir ve ERROR ledi bir kez yanıp söner. Şimdi akımı ayarlama zamanı. Akım ayarlanırsa, tekrar BAŞLAT'a basarak bir sonraki adımı (24V) etkinleştirin. HATA ledi iki kez yanıp sönüyor. BAŞLAT düğmesini kullanarak sonraki adımları aynı şekilde tekrarlayın. BAŞLAT düğmesi ile servis modundan çıkın. Her seferinde, BAŞLAT'a basmak için en iyi an, seri yanıp söndükten sonra HATA ledi sönüyorsa zamandır.

Akım ayarı, voltaj aralığı orta civarında olan herhangi bir Zener diyotu bağlayarak yapılır, 12V aralığı için 6 ila 7V diyot olmalıdır. Bu Zener diyotu, ampermetre veya multimetre ile seri olarak bağlanmalıdır. Akımın ayarlanan değeri kesin olmamalıdır, eksi %15 ila artı %5 tamamdır.

6. Adım: Sonuç

Arduino'nun Zener diyotlarını ölçmek için sunduğu çözüm tamamen yenidir. Güç kaynağı 220V, Led voltmetre ve maksimum ölçülen voltaj 48V gibi hala bazı dezavantajlar var. Söz konusu zayıf yönlerde araç geliştirilebilir. Başlangıçta pille çalıştırmayı planlıyorum, ancak Arduino'ya ve bir veya daha fazla kademeli voltaj dönüştürücü ile nispeten yüksek ölçüm voltajına güç vermek büyük pil gerektiriyor ve enstrümanın boyutu daha büyük olurdu.

Piyasada çok sayıda çok iyi bileşen test cihazı vardır. Her tür transistörü, diyotu, diğer yarı iletkenleri ve birçok pasif bileşeni test edebilirler, ancak Zener voltajını ölçmek, düşük pil voltajı nedeniyle sorunludur. Umarım projemi beğenirsiniz ve inşaatla oynarken iyi vakit geçirirsiniz.