Přepínač automatického zatížení (vakuum) s ACS712 a Arduino: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Ahoj všichni, Provozovat elektrické nářadí v uzavřeném prostoru je shon, protože veškerý prach vytvořený ve vzduchu a prach ve vzduchu znamená prach v plicích. Provozování vašeho vakuového obchodu může eliminovat některé z těchto rizik, ale jeho zapnutí a vypnutí při každém použití nástroje je bolestivé.

Abych zmírnil tuto bolest, postavil jsem tento automatický spínač, který obsahuje Arduino se snímačem proudu, aby cítil, kdy běží elektrické nářadí, a automaticky zapnul vysavač. Pět sekund po zastavení nástroje se zastaví i vakuum.

Zásoby

K výrobě tohoto přepínače jsem použil následující součásti a materiály:

• Arduino Uno -
• Aktuální snímač ACS712 -
• Attiny85 -
• Zásuvka IC -
• Solid State Relay -
• Mechanické relé 5V -
• Napájení HLK -PM01 5V -
• Prototyp PCB -
• Wire -
• Kabely Dupont -
• Plastová skříň -
• Páječka -
• Pájka -
• Odstřižky drátu -

Krok 1: Snímání proudu pomocí ACS712

Hvězdou projektu je tento proudový senzor ACS712, který pracuje na principu Hallova jevu. Proud, který protéká čipem, generuje magnetické pole, které snímač s Hallovým efektem poté čte a vydává napětí, které je úměrné proudu, který jím protéká.

Když neproudí žádný proud, je výstupní napětí na polovině vstupního napětí a protože měří proud střídavý i stejnosměrný, když proud teče jedním směrem, napětí se zvyšuje, zatímco když proud mění směr, napětí se snižuje.

Pokud připojíme senzor k Arduinu a vykreslíme výstup senzoru, můžeme toto chování sledovat při měření proudu, který protéká žárovkou.

Podíváme -li se blíže na hodnoty vynesené na obrazovce, můžeme si všimnout, že senzor je opravdu citlivý na hluk, takže i když poskytuje docela dobré hodnoty, nelze jej použít v situacích, kde je požadována přesnost.

V našem případě potřebujeme pouze obecné informace, zda teče významný proud nebo ne, takže na nás hluk, který zachytí, nepůsobí.

Krok 2: Správné měření střídavého proudu

Přepínač, který stavíme, bude snímat střídavé spotřebiče, takže potřebujeme změřit střídavý proud. Pokud máme jednoduše změřit aktuální hodnotu proudu, který teče, můžeme měřit v kterémkoli daném časovém okamžiku a to nám může poskytnout špatnou indikaci. Pokud například měříme na vrcholu sinusové vlny, zaregistrujeme vysoký tok proudu a poté zapneme vakuum. Pokud však měříme v bodě přechodu nuly, nezaregistrujeme žádný proud a mylně předpokládáme, že nástroj není zapnutý.

Abychom tento problém zmírnili, musíme změřit hodnoty vícekrát během určitého časového období a identifikovat nejvyšší a nejnižší hodnoty pro aktuální. Potom můžeme vypočítat rozdíl mezi a pomocí vzorce na obrázcích vypočítat skutečnou hodnotu RMS pro proud.

Skutečná efektivní hodnota je ekvivalentní stejnosměrný proud, který by měl protékat stejným obvodem, aby poskytoval stejný výstupní výkon.

Krok 3: Postavte prototypový obvod

Abychom mohli zahájit měření se snímačem, musíme přerušit jedno z připojení k zátěži a umístit dva vývody snímače ACS712 do série se zátěží. Senzor je pak napájen z 5V z Arduina a jeho výstupní pin je připojen k analogovému vstupu na Uno.

Pro ovládání obchodního vaku potřebujeme relé pro ovládání výstupní zástrčky. Můžete použít buď polovodičové relé, nebo mechanické, jak používám, ale ujistěte se, že je dimenzováno na výkon vašeho obchodního vysavače. V tuto chvíli jsem neměl jednokanálové relé, takže prozatím použiji tento 2kanálový reléový modul a později jej vyměním.

Výstupní zástrčka obchodního vaku bude připojena přes relé a jeho normálně otevřený kontakt. Jakmile je relé sepnuto, obvod se uzavře a automaticky se zapne Shop Vac.

Relé je v tuto chvíli ovládáno prostřednictvím pinu 7 na Arduinu, takže kdykoli zjistíme, že senzorem protéká proud, můžeme tento kolík vytáhnout nízko a tím se zapne vakuum.

Krok 4: Vysvětlení kódu a funkce

Opravdu pěkná funkce, kterou jsem také přidal do kódu projektu, je malé zpoždění, aby se vakuum nechalo běžet dalších 5 sekund po zastavení nástroje. To opravdu pomůže s jakýmkoli zbytkovým prachem, který se vytvoří, když se nástroj zcela zastaví.

Abych toho dosáhl v kódu, používám dvě proměnné, kde nejprve získám aktuální čas millies, když je přepínač zapnutý, a poté tuto hodnotu aktualizuji při každé iteraci kódu, když je nástroj zapnutý.

Když se nástroj vypne, nyní znovu získáme aktuální hodnotu mílí a poté zkontrolujeme, zda je rozdíl mezi těmito dvěma větší než náš zadaný interval. Pokud je to pravda, vypneme relé a aktualizujeme předchozí hodnotu na aktuální.

Hlavní měřicí funkce v kódu se nazývá měření a v ní nejprve předpokládáme minimální a maximální hodnoty pro píky, ale aby mohly být definitivně změněny, předpokládáme převrácené hodnoty, kde 0 je vysoký vrchol a 1024 je nízký vrchol.

V průběhu celého intervalu definovaného iterační proměnnou čteme hodnotu vstupního signálu a aktualizujeme skutečné minimální a maximální hodnoty pro špičky.

Nakonec vypočítáme rozdíl a tato hodnota se pak použije se vzorcem RMS z dřívější doby. Tento vzorec lze zjednodušit prostým vynásobením rozdílu špiček hodnotou 0,3536, abychom získali hodnotu RMS.

Každá z verzí senzoru pro různé intenzity proudu má jinou citlivost, takže tuto hodnotu je třeba znovu vynásobit koeficientem, který se vypočítá z hodnoty proudu senzoru.

Úplný kód je k dispozici na mé stránce GitHub a odkaz ke stažení je níže

Krok 5: Minifikace elektroniky (volitelně)

V tuto chvíli je elektronická a kódová část projektu v podstatě hotová, ale zatím nejsou příliš praktické. Arduino Uno je skvělé pro prototypování, ale prakticky je opravdu objemné, takže budeme potřebovat větší kryt.

Chtěl jsem vložit veškerou elektroniku do tohoto plastového kování, které má na koncích pěkná víčka, a abych to udělal, budu muset elektroniku zmenšit. Nakonec jsem se musel uchýlit k použití většího krytu, ale jakmile získám menší reléovou desku, přepnu je.

Arduino Uno bude nahrazeno čipem Attiny85, který lze programovat pomocí Uno. Tento proces je přímočarý a pokusím se pro něj poskytnout samostatný návod.

Abych odstranil potřebu externího napájení, použiji tento modul HLK-PM01, který převádí střídavý proud na 5 V a má opravdu malé rozměry. Veškerá elektronika bude umístěna na oboustranném prototypu desky plošných spojů a propojena vodiči.

Konečné schéma je k dispozici na EasyEDA a odkaz na něj naleznete níže.

Krok 6: Zabalte elektroniku do pouzdra

Závěrečná deska rozhodně není mým nejlepším dílem, protože se ukázala trochu chaotičtější, než jsem chtěl. Jsem si jistý, že když tomu věnuji více času, bude to hezčí, ale hlavní je, že to fungovalo a je to podstatně menší, než to bylo u Uno.

Abych to všechno zabalil, nejprve jsem nainstaloval nějaké kabely ke vstupním a výstupním konektorům, které jsou asi 20 cm dlouhé. Jako skříň jsem to s kováním vzdal, protože to bylo nakonec příliš malé, ale podařilo se mi vejít všechno do spojovací krabice.

Vstupní kabel se pak protáhne otvorem a připojí se ke vstupnímu terminálu na desce a totéž se provede na druhé straně, kde jsou nyní připojeny dva kabely. Jeden výstup je pro obchod a druhý pro nářadí.

Když bylo vše připojeno, před vložením všeho do skříně a zavřením krytu jsem se ujistil, že jsem otestoval přepínač. Kování by bylo hezčím pouzdrem, protože bude chránit elektroniku před tekutinami nebo prachem, který by na nich mohl skončit v mé dílně, takže až budu mít novou reléovou desku, přesunu tam všechno.

Krok 7: Užijte si to

Chcete -li použít tento automatický přepínač, musíte nejprve připojit vstupní zástrčku do zásuvky ve zdi nebo prodlužovací kabel, jako v mém případě, a poté se nástroj a prodejna zapojí do příslušných zástrček.

Když se nástroj spustí, vakuum se automaticky zapne a poté bude pokračovat v provozu dalších 5 sekund, než se automaticky vypne.

Doufám, že se vám z tohoto Instructable podařilo něco naučit, takže prosím stiskněte to oblíbené tlačítko, pokud se vám to líbí. Mám mnoho dalších projektů, na které se můžete podívat a nezapomeňte se přihlásit k odběru mého kanálu YouTube, abyste si nenechali ujít moje další videa.

Na zdraví a díky za přečtení!