Arduino Zener Diode Tester: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Zener Diode Tester kontrolleres av Arduino Nano. Tester måler sammenbrudd Zenerspenning for dioder fra 1,8V til 48V. Spredningseffekten til målte dioder kan være fra 250mW til noen få watt. Måling er enkel, bare koble til dioden og trykk på knappen START.

Arduino Nano kobler gradvis spenningsområdet fra lavere til høyere, i fire trinn. For hvert trinn kontrolleres strømmen gjennom målt Zener -diode. Hvis strømmen er over nullverdi (ikke null), betyr det: Zenerspenning ble oppdaget. I dette tilfellet vises spenning i en viss tid (justert av programvaren til 10 sekunder) og målingen stoppes. Strømmen i hvert trinn er konstant gjennom alle spenninger i dette området og avtar ved å øke trinnnummeret - spenningsområdet.

For å opprettholde effekttap for høyere spenninger må strømmen i dette området reduseres. Tester er designet for å måle dioder fra 250mW og 500mW. Zenerdioder med høyere effekt kan måles på samme måte, men målt spenningsverdi er lavere for omtrent 5%.

ADVARSEL: Vær veldig forsiktig. I dette prosjektet brukes høyspenning 110/220V. Hvis du ikke er kjent med en risiko for å berøre hovedspenningen, ikke prøv denne instruksen!

Trinn 1: Zener -diode

Zenerdioden er en spesiell type diode som hovedsakelig brukes i kretser som referansespenningskomponent eller spenningsregulator. I fremspenningsretningen er I-V karakteristikkene de samme som en generell diode. Spenningsfall er ca 0,6V. Forspent i motsatt retning, er det et punkt, hvor strømmen øker veldig kraftig - nedbrytningsspenning. Denne spenningen kalles Zener -spenning. På dette tidspunktet ville Zener -dioden koblet direkte til strømforsyningen med konstant spenningsutgang brenne umiddelbart. Dette er grunnen til at strøm gjennom Zener -dioden må begrenses av motstand.

IV-egenskaper vises på bildet. Hver type zener -diode definerer strømverdien som er den riktige zener -spenningen som er angitt. (Denne spenningen kan endres litt ved å øke strømmen). Typisk strøm for dioder med effekttap ca 250 til 500mW, er 3 til 10mA og avhenger av spenningsverdi.

Nedbrytingsspenning er relativt stabil for et bredt spekter av strømmer og er typisk og forskjellig for hver diode. Verdien kan være fra omtrent 2V til over 100V. Zenerdioder, som for det meste brukes i praktiske vanlige kretser, er spesifisert med spenninger mindre enn 50V.

Trinn 2: Deler

Liste over brukte deler:

• Vedlegg 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 butikk
• Dioder 1N4148 5stk, Banggood
• IC1, LM317T, høyspenningsversjon, eBay
• IC2, 78L12, eBay
• Transistorer 2N222 5stk, Banggood
• Relé 351, 5V, 4stk, eBay
• Reed relé, 5V, eBay
• Motstander 33R, 470R, 1k 4stk, 4,7k, 10k, 15k 2stk, lokal butikk
• Trimm3296W 100R, 200R, 500R 2stk, eBay
• Skrueklemme, Banggood
• Kontakt Molex 2pins, Banggood
• Kontakt Molex 3pins, Banggood
• Liten mini hovedbryter, eBay
• LED-display 0-100V, 3 linjer, eBay
• Støpselinntak, eBay
• Lydfjærterminal, eBay
• Mikrobryter og knapp, Banggood
• LED 3 mm grønt og rødt, 2 stk., Banggood
• Sikring 0,5A og sikringsholder 5x20mm, eBay
• Hovedstrømledning for små instrumenter

Verktøy:

• Bormaskin
• Loddejern
• Varmepistol
• Hot Melt Limpistol
• Wire Stripper og Cutter
• Skrutrekkersett
• Tang sett
• Multimeter

Detaljert liste over deler er her:

Trinn 3: Kretsbeskrivelse

Kretsbeskrivelse referer til vedlagte tilkoblingsdiagram:

På venstre side er det høyspenningsdel. Terminalblokk for 220V -tilkobling og alle fem AC/DC -adaptere. Adaptere leverer målespenninger i fire trinn - områder: 12V, 24V, 36V, 48V.

Modulene 5VA og 5VB er dedikert til MCU Arduino Nano og Digital Led Voltmeter. Modulene 12VA leverer det første området 12V og modulen 12VB legger til ytterligere 12V til det andre området 24V. Neste modul 24V legger til ytterligere 24V for å utgjøre den fjerde områdespenningen 48V. Inne i den siste 24V modulen er 12V regulator krets, som gir 12V som den tredje rekkevidden til 36V. Denne løsningen var nødvendig fordi størrelsen på brettet ikke tillot seks moduler å monteres på den.

I den midtre delen ligger IC1 LM317. IC1 må være i versjon for høyere spenning (50V). Den er koblet til som en konstant strømregulator krets og gir konstant strøm gjennom hele området for hvert spenningstrinn. Denne strømmen er stabil i ett område, men forskjellig i hvert trinn. Verdiene er justerbare og er 20mA (12V), 10mA (24V), 7mA (36V), 5mA (48V). Verdier velges som øvre grenser for diode med 250mW effekt, og de er gode nok for kraftigere dioder.

På begge sider av IC1 er reléer, koblet riktig spenningstrinn til inngangen og høyre trimmermotstand til utgangen. Trimmermotstand angir nåværende verdi på utgang, og denne strømmen mates til målt zener -diode via motstand R14. Strøm sjekkes på denne motstanden av Arduino. Spenningsdeler R1, R2 tar redusert spenningsprøve på R2 og kobler den til analog pin A1.

Analog jordet GND er vanlig for alle spenningsadaptere, digital voltmeteradapter og IC1. Vær forsiktig, det er en annen bakken, digital for Arduino og adapteren. Digital jord er nødvendig for Arduino og den analoge inngangen som måle referansepunkt.

Arduino digitale utganger D4 til D7 kontrollreléer for hvert trinn, D8 kontroll Digital voltmeter og D9 kontroll ERROR ledet i rød farge. FEIL -lampe lyser hvis det ikke oppdages strøm i noe trinn. I dette tilfellet kan Zener -dioden være med høyere Zenerspenning som 48V, eller kan være defekt (åpen). Hvis det er kortslutning ved målingsterminaler, er ERROR LED ikke aktivert og detektert spenning er veldig liten, lavere enn 1V.

Etter at jeg har fullført prosjektet bestemte jeg meg for å legge til en ledning til - POWER, for hvis voltmeteret er mørkt (av), er det ikke veldig klart om selve instrumentet er på eller av. Led Power er seriekoblet med motstand 470 mellom punkter utenfor PCB, fra Start X3-1 til Zener X2-1. Motstand er montert på et lite brett med trykknapp.

Trinn 4: Konstruksjon

Som eske for prosjektet har jeg brukt kabinett OKW, funnet i gammel elektronisk delebutikk. Denne boksen er fremdeles tilgjengelig på OKW som et skall av typen. Boksen er ikke veldig egnet fordi den er for liten til brettet, men en oppgradering av selve boksen og kretskortet gjør det mulig å sette alle delene inne. PCB ble designet i Eagle som maksimal størrelse for gratisversjon 8x10cm. I det første øyeblikket ser det ut til å være umulig å sette alle komponentene om bord, men til slutt var jeg vellykket.

Boksoppgradering krever at du fjerner noen plastdeler inni og står for skruer. Oppgradering av deler krever endring av plastboks for digitalt voltmeter og runde avbrudd i to hjørner, nær feil- og hovedstrømkontakter. Oppgraderinger er synlige på bildene. Viktig ting er å lage vindu for voltmeter så nær boksekanten som mulig. Trykknapp START er plassert på et lite brett og montert med metallvinkel.

Vinduer og hull på det øvre dekselet er laget for digitalt voltmeter, trykknapp, fjærterminal, LED -feil, LED -strøm og USB Arduino Nano -kontakt. På den nedre delen er det avbrudd for strømbryter og strømuttak. Digitalt voltmeter og strømbryter festes på plass med smeltelim. På samme måte er begge 3 mm LED -diodeindikatorene fikset.

Målt diode er tilkoblet, ikke veldig typisk, med lydfjærkontakt. Jeg var på utkikk etter en enkel og rask tilkobling. Denne løsningen ser ut til å være den beste.

Etter å ha loddet alle komponentene på brettet, har jeg isolert to 220V -spor på bunndelen, med smeltelimpistol. Ledninger som går fra kortet til strømbryteren og til strømuttaket er isolert av varmekrympbare slanger. Gjør det forsiktig, det bør ikke være noen eksponert 220V ledning eller kobberspor. PCB festes på plass med klebende gummiavstandsstykker, som forhindrer at det beveger seg vertikalt.

På frontpanelet er det etikettutskrift på selvklebende fotopapir. Etiketten er utført i Paint, som er verktøy i Windows 10 -tilbehør. Dette verktøyet er egnet for å lage instrumentetiketter, fordi etiketten kan gjøres nøyaktig i ekte størrelse.

PCB er designet av Eagle gratis programvare. Tavlen ble bestilt hos JLCPCB company for en god pris. Det er ingen grunn til å gjøre det hjemme. Jeg anbefaler å bestille brettet, og av denne grunn er det festet Gerber -glidelås. fil.

Trinn 5: Programmering og innstilling

Arduino -programvare - ino -fil er vedlagt. Jeg prøver å dokumentere alle hoveddelene i koden og håper den er bedre forståelig enn min engelsk. Det som må forklares fra koden er funksjonen "service". Det er servicemodus og kan brukes til å sette instrumentet hvis du bytter det for første gang.

Funksjon for å lese nåværende "readCurrent" ble introdusert for kode for å forhindre utilsiktet tilfeldig strømavlesning. I denne funksjonen gjøres lesingen ti ganger og maksimal verdi velges blant ti verdier. Maksimal verdi av strøm er tatt som prøve til analog inngang til Arduino.

I servicemodus justerer du fire justerbare motstander R4 til R7. Hver trimmer er ansvarlig for strøm i ett spenningsområde. R4 for12V, R5 for 24V, R6 for 36V og R7 for 48V. I denne modusen blir nevnte spenninger gradvis presentert på utgangsterminalene og lar deg justere nødvendig verdi for strøm (20mA, 10mA, 7mA, 5mA).

For å gå inn i servicemodus trykker du på START like etter at instrumentet er slått på innen 2 sekunder. Det første trinnet (12V) aktiveres og ERROR -lampen blinker en gang. Nå er det på tide å justere strømmen. Hvis strømmen er justert, aktiverer du neste trinn (24V) ved å trykke på START igjen. FEIL -LED blinker to ganger. Gjenta neste trinn på samme måte ved å bruke START -knappen. Forlat servicemodus med START -knappen. Hver gang er det beste tidspunktet for å trykke på START tid hvis LED ERROR er mørkt etter en serie blink.

Gjeldende justering utføres ved å koble en hvilken som helst Zenerdiode med spenning rundt midten, for 12V -området bør den være 6 til 7V diode. Denne Zenerdioden må være seriekoblet med amperemeter eller multimeter. Justert verdi av strøm bør ikke være presis, minus 15% til pluss 5% er OK.

Trinn 6: Konklusjon

Presentert løsning for måling av Zener -dioder fra Arduino er helt ny. Det er fortsatt noen ulemper, som strømforsyning 220V, Led voltmeter og maksimal målt spenning 48V. Instrumentet kan forbedres ved nevnte svakheter. Jeg hadde opprinnelig tenkt å drive den med batteri, men strømforsyning av Arduino og relativt høy målespenning med en eller flere oppspenningsomformer krever et stort batteri, og instrumentet ville ha større størrelse.

Det er mange veldig gode komponenttester på et marked. De kan teste alle typer transistorer, dioder, andre halvledere og mange passive komponenter, men å måle Zener -spenning er problematisk på grunn av liten batterispenning. Jeg håper du liker prosjektet mitt og vil ha det gøy med å leke med konstruksjon.