Arduino Zener Diode Tester: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Zener Diode Tester kontrolleres af Arduino Nano. Tester måler sammenbrud Zenerspænding for dioder fra 1,8V til 48V. Dissipationseffekten af målte dioder kan være fra 250mW til et par watt. Måling er enkel, bare tilslut diode og tryk på knappen START.

Arduino Nano forbinder gradvist spændingsområdet fra lavere til højere i fire trin. For hvert trin kontrolleres strømmen gennem målt Zener -diode. Hvis strømmen er over nulværdi (ikke nul), betyder det: Zener -spænding blev registreret. I dette tilfælde vises spænding i et bestemt tidsrum (justeret af software til 10 sekunder), og målingen stoppes. Strømmen i hvert trin er konstant gennem alle spændinger i dette område og falder ved at øge trintalet - spændingsområde.

For at opretholde strømafbrydelse ved højere spændinger skal strømmen i dette område reduceres. Tester er designet til at måle dioder fra 250mW og 500mW. Zenerdioder med højere effekt kan måles på samme måde, men den målte spændingsværdi er lavere for omkring 5%.

ADVARSEL: Vær meget forsigtig. I dette projekt bruges højspænding 110/220V. Hvis du ikke er bekendt med en risiko for at røre ved hovedspændingen, må du ikke prøve denne Instructable!

Trin 1: Zener -diode

Zener -dioden er en særlig type diode, der hovedsageligt bruges i kredsløb som referencespændingskomponent eller spændingsregulator. I fremspændingsretning I-V karakteristika er de samme som almindelige dioder. Spændingsfald er omkring 0,6V. Forspændt i omvendt retning er der et punkt, hvor strømmen stiger meget kraftigt - nedbrydningsspænding. Denne spænding kaldes Zener -spænding. På dette tidspunkt ville Zener -dioden tilsluttet direkte til strømforsyningen med konstant spændingsudgang brænde med det samme. Dette er grunden til, at strøm gennem Zener -diode skal begrænses af modstand.

IV egenskaber vises på billedet. Hver type zenerdiode definerer den aktuelle værdi, ved hvilken den rigtige zenerspænding er angivet. (Denne spænding kan ændres lidt ved at øge strømmen). Typisk strøm for dioder med effekttab omkring 250 til 500mW, er 3 til 10mA og afhænger af spændingsværdi.

Nedbrydningsspænding er relativt stabil for en lang række strømme og er typisk og forskellig for hver diode. Dens værdi kan være fra ca. 2V til over 100V. Zenerdioder, der for det meste bruges i praktiske sædvanlige kredsløb, er specificeret med spændinger mindre end 50V.

Trin 2: Dele

Liste over brugte dele:

• Kabinet fra OKW, Shell-type OKW 9408331
• Hi-Link AC/DC adapter 220V/12V, 2stk., EBay
• Hi-Link AC/DC adapter 220V/5V, 2stk., EBay
• AC/DC adapter 220V/24V 150mA, eBay
• Arduino Nano, Banggood
• Kondensatorer M1 2 stk., M33 1 stk., Lokal butik
• Dioder 1N4148 5stk, Banggood
• IC1, LM317T, højspændingsversion, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistorer 2N222 5stk., Banggood
• Relæ 351, 5V, 4stk, eBay
• Reed relæ, 5V, eBay
• Modstande 33R, 470R, 1k 4stk, 4,7k, 10k, 15k 2stk, lokal butik
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2stk, eBay
• Skrueklemme, Banggood
• Stik Molex 2pins, Banggood
• Stik Molex 3pins, Banggood
• Lille mini hovedafbryder, eBay
• LED display 0-100V, 3 linjer, eBay
• Indgang til strømstik, eBay
• Lydfjederterminal, eBay
• Mikrokontakt og knap, Banggood
• LED 3 mm grøn og rød, 2 stk., Banggood
• Sikring 0,5A og sikringsholder 5x20mm, eBay
• Hovedstrømledning til små instrumenter

Værktøjer:

• El -boremaskine
• Loddekolbe
• Varmepistol
• Hot Melt Limpistol
• Wire Stripper og Cutter
• Skruetrækker sæt
• Tang Set
• Multimeter

Detaljeret liste over dele er her:

Trin 3: Kredsløbsbeskrivelse

Kredsløbsbeskrivelse henviser til vedhæftede tilslutningsdiagram:

På venstre side er der højspændingsdel. Terminalblok til 220V tilslutning og alle fem AC/DC adaptere. Adaptere leverer målespændinger i fire trin - områder: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modulerne 5VA og 5VB er dedikeret til MCU Arduino Nano og Digital Led Voltmeter. Modulerne 12VA leverer det første område 12V og modulet 12VB tilføjer yderligere 12V til det andet område 24V. Næste modul 24V tilføjer yderligere 24V til at udgøre den fjerde områdespænding 48V. Inde i det sidste 24V modul er 12V regulator kredsløb, der giver 12V som den tredje område værdi til 36V. Denne løsning var nødvendig, fordi størrelsen på brættet ikke tillod seks moduler at blive monteret på den.

I den midterste del er placeret IC1 LM317. IC1 skal være i version for højere spænding (50V). Det er forbundet som konstant strømregulator kredsløb og giver konstant strøm gennem hele området for hvert spændingstrin. Denne strøm er stabil i et område, men forskellig i hvert trin. Værdierne er justerbare og er 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Værdier vælges som øvre grænser for diode med 250mW effekt, og de er gode nok til mere kraftfulde dioder.

På begge sider af IC1 er relæer, der er forbundet det rigtige spændingstrin til dets indgang og den rigtige trimmermodstand til dens udgang. Trimmermodstand angiver strømværdi på output, og denne strøm føres til målt Zener -diode via modstand R14. Strøm kontrolleres på denne modstand af Arduino. Spændingsdeler R1, R2 tager reduceret spændingsprøve på R2 og slutter den til analog pin A1.

Analog jord GND er almindelig for alle spændingsadaptere, digital voltmeteradapter og IC1. Vær forsigtig, der er en anden jord, digital til Arduino og dens adapter. Digital jord er nødvendig for Arduino og dens analoge input som måle referencepunkt.

Arduino digitale udgange D4 til D7 kontrolrelæer for hvert trin, D8 kontrol Digitalt voltmeter og D9 kontrol FEJL ført i rød farve. FEJL -LED er tændt, hvis der ikke er registreret strøm i noget trin. I dette tilfælde kan Zener -diode have en højere Zenerspænding som 48V eller være defekt (åben). Hvis der er kortslutning ved målingsterminaler, er ERROR LED ikke aktiveret, og detekteret spænding er meget lille, lavere end 1V.

Efter at jeg var færdig med projektet, besluttede jeg at tilføje endnu en LED - POWER, for hvis voltmeteret er mørkt (slukket), er det ikke særlig klart, om selve instrumentet er tændt eller slukket. Led Power er serieforbundet med modstand 470 mellem punkter uden for printkort, fra Start X3-1 til Zener X2-1. Modstand er monteret på lille bræt med trykknap.

Trin 4: Konstruktion

Som en kasse til projektet har jeg brugt kabinet OKW, fundet i gammel elektronisk reservedelsbutik. Denne boks er stadig tilgængelig på OKW som kabinet af skaltype. Boksen er ikke særlig velegnet, fordi den er for lille til brættet, men en eller anden opgradering af selve boksen og printkort gør det muligt at sætte alle dele indeni. PCB blev designet i Eagle som maksimal størrelse til gratis version 8x10cm. I det første øjeblik ligner det umuligt at sætte alle komponenter om bord, men endelig lykkedes det mig.

Kasseopgradering kræver fjernelse af nogle plastdele indeni og står for skruer. Dels opgradering kræver at ændre plastkasse til digitalt voltmeter og foretage runde udskæringer på to hjørner, nær fejl- og hovedstrømstik. Opgraderinger er synlige på billederne. Vigtigt er at gøre vindue til voltmeter så tæt på boksekanten som muligt. Trykknap START er placeret på lille bræt og monteret med metalvinkel.

Windows og huller på det øverste dæksel er lavet til Digital voltmeter, trykknap, fjederterminal, LED -fejl, LED -strøm og USB Arduino Nano -stik. På den nederste del er der afbrydelse til afbryder og indgang til strømstik. Digitalt voltmeter og afbryder fastgøres på plads af smeltelim. På samme måde er begge 3 mm LED -diodeindikatorer fastgjort.

Målt diode er forbundet, ikke særlig typisk, med lydfjederstik. Jeg ledte efter en enkel og hurtig forbindelse. Denne løsning synes at være den bedste.

Efter lodning af alle komponenter på brættet har jeg isoleret to 220V spor på bunddelen ved hjælp af smeltelimpistol. Ledninger, der fører fra tavlen til afbryderen og til strømstikets indgang, isoleres af varmekrympbare slanger. Gør det omhyggeligt, der må ikke være nogen udsat 220V ledning eller kobberspor. PCB fastgøres på plads af klæbende gummiafstandsstykker, som forhindrer det i at bevæge sig lodret.

På frontpanelet er der labelprint på klæbende fotopapir. Etiketten er udført i Paint, som er værktøj i Windows 10 -tilbehør. Dette værktøj er velegnet til fremstilling af instrumentetiketter, fordi etiketten kunne laves nøjagtigt i ægte størrelse.

PCB er designet af Eagle gratis software. Tavlen blev bestilt hos JLCPCB selskab til en god pris. Der er ingen grund til at gøre det derhjemme. Jeg anbefaler at bestille tavlen, og derfor er der vedhæftet Gerber lynlås. fil.

Trin 5: Programmering og indstilling

Arduino -software - ino -fil er vedhæftet. Jeg forsøger at dokumentere alle hoveddele af koden og håber, at det er bedre forståeligt end mit engelsk. Det, der skal forklares ud fra koden, er funktionen "service". Det er servicetilstand og kan bruges til at indstille instrument, hvis du skifter det for første gang.

Funktion til læsning af nuværende "readCurrent" blev introduceret til kode for at forhindre utilsigtet tilfældig strømaflæsning. I denne funktion udføres læsning ti gange, og maksimal værdi vælges blandt ti værdier. Den maksimale værdi af strøm tages som prøve til analog indgang af Arduino.

I servicetilstand justerer du fire justerbare modstande R4 til R7. Hver trimmer er ansvarlig for strøm i et spændingsområde. R4 for12V, R5 for 24V, R6 for 36V og R7 for 48V. I denne tilstand præsenteres nævnte spændinger gradvist ved udgangsterminaler og giver mulighed for at justere den nødvendige værdi af strøm (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

For at gå ind i servicetilstand skal du trykke på START lige efter at instrumentet er blevet tændt inden for 2 sekunder. Det første trin (12V) aktiveres, og ERROR -indikatoren blinker en gang. Nu er det tid til at justere strømmen. Hvis strømmen er justeret, aktiveres det næste trin (24V) ved at trykke på START igen. ERROR LED blinker to gange. Gentag de næste trin på samme måde ved hjælp af START -knappen. Forlad servicetilstand med knappen START. Hver gang er det bedste tidspunkt at trykke på START tid, hvis LED ERROR er mørkt efter en række blink.

Strømjustering udføres ved tilsluttet en hvilken som helst Zener -diode med spænding omkring intervallet i midten, for 12V -området skal det være 6 til 7V -diode. Denne Zener -diode skal være serieforbundet med amperemeter eller multimeter. Justeret værdi af strøm bør ikke være præcis, minus 15% til plus 5% er OK.

Trin 6: Konklusion

Præsenteret løsning til måling af Zener -dioder fra Arduino er helt ny. Der er stadig nogle ulemper, som strømforsyning 220V, Led voltmeter og maksimal målt spænding 48V. Instrumentet kan forbedres i nævnte svagheder. Jeg planlagde oprindeligt at forsyne det med batteri, men strømforsyning af Arduino og relativt høj målespænding med en eller flere trinopspændingsomformer kræver stort batteri og instrument ville være større i størrelse.

Der er mange meget gode komponenttestere på et marked. De kan teste alle typer transistorer, dioder, andre halvledere og mange passive komponenter, men måling af Zener -spænding er problematisk på grund af lille batterispænding. Jeg håber, du nyder mit projekt og vil have det sjovt med at lege med byggeri.