دائرة كشف وحماية الجهد العالي / المنخفض باستخدام متحكم الموافقة المسبقة عن علم

غالبًا ما نرى تقلبات في الجهد الكهربائي في إمدادات الكهرباء في منزلنا ، مما قد يتسبب في حدوث خلل في أجهزة تكييف الهواء المنزلية. نقوم اليوم ببناء دائرة حماية الجهد العالي والمنخفض منخفضة التكلفة ، والتي ستقطع مصدر الطاقة عن الأجهزة في حالة الجهد العالي أو المنخفض. ستظهر أيضًا رسالة تنبيه على شاشة LCD مقاس 16 × 2. في هذا المشروع ، استخدمنا PIC Microcontroller لقراءة ومقارنة جهد الدخل بالجهد المرجعي واتخاذ الإجراء وفقًا لذلك.

لقد صنعنا هذه الدائرة على PCB وأضفنا دائرة إضافية على PCB لنفس الغرض ، ولكن هذه المرة باستخدام op-amp LM358 (بدون متحكم). لغرض العرض التوضيحي ، اخترنا حد الجهد المنخفض مثل 150 فولت وحد الجهد العالي 200 فولت. هنا في هذا المشروع ، لم نستخدم أي مرحل للقطع ، لقد أظهرناه للتو باستخدام شاشة LCD ، تحقق من الفيديو في نهاية هذه المقالة. لكن يمكن للمستخدم إرفاق مرحل بهذه الدائرة وتوصيله بـ GPIO الخاص بـ PIC.

تحقق كذلك من مشاريع PCB الأخرى هنا.

المكونات المطلوبة:

متحكم PIC PIC18F2520
PCB (أمر من EasyEDA)
IC LM358
موصل طرفي 3 سنون (اختياري)
16x2 LCD
الترانزستور BC547
1 كيلو المقاوم
2k2 المقاوم
30K المقاوم SMD
10 كيلو SMD
المكثفات - 0.1 فائق التوهج ، 10 فائق التوهج ، 1000 فائق التوهج
28 دبوس IC قاعدة
ذكر / أنثى برج ستيك
منظمات الجهد 7805-7805 ، 7812
مبرمج Pickit2
يؤدى
الصمام الثنائي زينر- 5.1 فولت ، 7.5 فولت ، 9.2 فولت
محول 12-0-12
12 ميجا هرتز كريستال
مكثف 33pF
منظم الجهد (منظم سرعة المروحة)

شرح العمل:

في دائرة قطع الجهد العالي والمنخفض هذه ، قرأنا جهد التيار المتردد باستخدام متحكم PIC بمساعدة المحول ومعدل الجسر ودائرة مقسم الجهد وعرضنا على شاشة LCD مقاس 16 × 2. ثم قمنا بمقارنة جهد التيار المتردد بالحدود المحددة مسبقًا وعرضنا رسالة التنبيه على شاشة LCD وفقًا لذلك. كما لو كان الجهد أقل من 150 فولت ، فقد أظهرنا "جهد منخفض" وإذا كان الجهد أعلى من 200 فولت ، فقد أظهرنا نص "جهد عالي" على شاشة LCD. يمكننا تغيير تلك الحدود في كود الموافقة المسبقة عن علم المعطى في نهاية هذا المشروع. استخدمنا هنا Fan Regulator لزيادة وتقليل الجهد الوارد لغرض العرض التوضيحي في الفيديو.

في هذه الدائرة ، أضفنا أيضًا دائرة حماية بسيطة تحت الجهد الزائد ودون استخدام أي متحكم. في هذه الدائرة البسيطة ، استخدمنا المقارنة LM358 لمقارنة المدخلات والجهد المرجعي. إذن لدينا هنا ثلاثة خيارات في هذا المشروع:

قم بقياس ومقارنة جهد التيار المتردد بمساعدة المحول ومعدل الجسر ودائرة مقسم الجهد والميكروكونترولر PIC.
الكشف عن الجهد الزائد والمنخفض باستخدام LM358 بمساعدة المحول والمقوم والمقارن LM358 (بدون متحكم دقيق)
كشف تحت وفوق الجهد باستخدام مقارن LM358 وتغذية ناتجه إلى متحكم PIC لاتخاذ الإجراءات عن طريق الكود.

هنا أظهرنا الخيار الأول لهذا المشروع. حيث قمنا بتخفيض جهد إدخال التيار المتردد ثم قمنا بتحويله إلى تيار مستمر باستخدام مقوم جسر ثم قمنا مرة أخرى بتعيين جهد التيار المستمر هذا إلى 5 فولت ثم أخيرًا تغذية هذا الجهد إلى متحكم PIC للمقارنة والعرض.

في الميكروكونترولر PIC ، قرأنا هذا الجهد DC المعين وبناءً على تلك القيمة المعينة ، قمنا بحساب جهد التيار المتردد الوارد بمساعدة الصيغة المعطاة:

فولت = ((adcValue * 240) / 1023)

حيث adcValue هي قيمة جهد إدخال DC مكافئ في وحدة تحكم PIC ، و ADC pin و volt هو جهد التيار المتردد المطبق. هنا أخذنا 240 فولت كجهد دخل أقصى.

أو بدلاً من ذلك ، يمكننا استخدام طريقة معينة لتعيين قيمة إدخال DC المكافئة.

فولت = خريطة (adcVlaue، 530، 895، 100، 240)

حيث adcValue هي قيمة جهد إدخال DC مكافئ في وحدة تحكم PIC ADC pin ، 530 هي قيمة مكافئة لجهد DC الأدنى و 895 هي قيمة مكافئة لجهد DC الأقصى. و 100 فولت هو الحد الأدنى لجهد الخرائط و 240 فولت هو أقصى جهد لرسم الخرائط.

يعني إدخال 10mV DC عند PIC ADC pin يساوي 2.046 قيمة مكافئة لـ ADC. لذلك اخترنا هنا 530 كأدنى قيمة تعني ، سيكون الجهد عند دبوس ADC الخاص بـ PIC:

(((530 / 2.046) * 10) / 1000) فولت

2.6v والذي سيتم تعيينه كحد أدنى لقيمة 100VAC

(نفس الحساب للحد الأقصى).

تحقق من وظيفة الخريطة الواردة في كود برنامج الموافقة المسبقة عن علم في النهاية. تعرف على المزيد حول دائرة مقسم الجهد ورسم خرائط الفولتية باستخدام ADC هنا.

العمل في هذا المشروع سهل. في هذا المشروع ، استخدمنا منظم مروحة جهد التيار المتردد لتوضيح ذلك. لقد قمنا بتوصيل منظم المروحة بإدخال المحول. وبعد ذلك ، بزيادة أو تقليل مقاومته ، حصلنا على خرج الجهد المطلوب.

في الكود ، قمنا بإصلاح قيم الجهد القصوى والدنيا للكشف عن الجهد العالي والجهد المنخفض. لقد قمنا بإصلاح 200 فولت كحد أقصى للجهد الزائد و 150 فولت كحد أدنى للجهد. الآن بعد تشغيل الدائرة ، يمكننا رؤية جهد دخل التيار المتردد فوق شاشة LCD. عندما يزداد جهد الدخل ، يمكننا أن نرى تغيرات الجهد على شاشة LCD وإذا أصبح الجهد أكبر من حد الجهد ، فسوف تنبهنا شاشة LCD من خلال "تنبيه الجهد العالي" وإذا انخفض الجهد عن الحد الأدنى للجهد ، فسوف تنبهنا شاشة LCD من خلال إظهار " تنبيه انخفاض الجهد ". بهذه الطريقة يمكن استخدامه أيضًا كقاطع دائرة إلكترونية.

يمكننا أيضًا إضافة مرحل لتوصيل أي أجهزة تيار متردد بقطع تلقائي على الفولتية المنخفضة أو العالية. نحتاج فقط إلى إضافة سطر من التعليمات البرمجية لإيقاف تشغيل الجهاز ، أسفل رسالة تنبيه LCD التي تعرض الرمز. تحقق هنا لاستخدام الترحيل مع أجهزة تكييف الهواء

شرح الدائرة:

في دائرة حماية الجهد العالي والمنخفض ، استخدمنا جهاز LM358 op-amp الذي يحتوي على ناتجين متصلين بعدد 2 و 3 دبابيس من متحكم PIC. ويستخدم مقسم الجهد لتقسيم الجهد وتوصيل خرجه برقم رابع دبوس من الميكروكونترولر PIC. LCD موصولة في PORTB للموافقة المسبقة عن علم في وضع 4 بت. RS و EN متصلان مباشرة في B0 و B1 ودبابيس البيانات D4 و D5 و D6 و D7of LCD متصلة في B2 و B3 و B4 و B5 على التوالي. في هذا المشروع ، استخدمنا منظمي جهد: 7805 لتزويد المتحكم الدقيق و 7812 لدائرة LM358. ويستخدم أيضًا محول تنحي 12v-0-12v لتنحي جهد التيار المتردد. يتم عرض باقي المكونات في مخطط الدائرة أدناه.

شرح البرمجة:

جزء البرمجة من هذا المشروع سهل. في هذا الكود ، نحتاج فقط إلى حساب جهد التيار المتردد باستخدام جهد 0-5 فولت معين قادم من دائرة مقسم الجهد ثم مقارنته بالقيم المحددة مسبقًا. يمكنك التحقق من كود الموافقة المسبقة عن علم الكامل بعد هذا المشروع.

أولاً ، في الكود ، قمنا بتضمين رأس وقمنا بتكوين بتات تكوين وحدة التحكم الدقيقة PIC. إذا كنت جديدًا على ترميز PIC ، فتعلم PIC Microcontroller وأجزاء التكوين الخاصة به هنا.

ثم استخدمنا بعض fucntions لقيادة LCD ، مثل void lcdbegin () لتهيئة شاشة LCD ، و lcdcmd (char ch) الفارغ لإرسال أمر إلى LCD ، و lcdwrite (char ch) الباطل لإرسال البيانات إلى LCD و lcdprint باطل (char * str) لإرسال سلسلة إلى LCD. تحقق من جميع الوظائف في الكود أدناه.

تُستخدم الوظيفة الواردة أدناه لتعيين القيم:

الخريطة الطويلة (طويلة × ، طويلة في_دقيقة ، طويلة في_الحد الأقصى ، طويلة_دقيقة ، طويلة_أقصى) {عودة (س - في_ دقيقة) * (خارج_ ماكس - خارج_ دقيقة) / (in_max - in_min) + out_min؛ }

نظرا الباحث analogRead (كثافة الفصل) يتم استخدام الدالة لتهيئة وقراءة ADC:

int analogRead (int ch) {int adcData = 0 ؛ إذا (ch == 0) ADCON0 = 0x03 ؛ // قناة adc 0 وإلا إذا (ch == 1) ADCON0 = 0x0b ؛ // حدد adc channel 1 else if (ch == 2) ADCON0 = 0x0b ؛ // حدد قناة adc 2 ADCON1 = 0b00001100 ؛ // حدد التناظرية i / p 0،1 و 2 قناة ADC ADCON2 = 0b10001010 ؛ // وقت eqisation يحمل وقت الغطاء بينما (GODONE == 1) ؛ // بدء التحويل adc value = adcData = (ADRESL) + (ADRESH << 8) ؛ // تخزين إخراج 10 بت ADON = 0 ؛ // adc off return adcData؛ }

تُستخدم الخطوط المعطاة للحصول على عينات ADC وحساب متوسطها ثم حساب الجهد:

بينما (1) {long adcValue = 0 ؛ كثافة العمليات فولت = 0 ؛ لـ (int i = 0؛ i <100؛ i ++) // أخذ عينات {adcValue + = analogRead (2) ؛ تأخير (1) ؛ } adcValue / = 100 ؛ طريقة #if == 1 فولت = (((تعويم) adcValue * 240.0) /1023.0) ؛ #else volt = map (adcValue، 530، 895، 100، 240) ؛ #endif sprintf (نتيجة ، "٪ d" ، فولت) ؛

وأخيرًا يتم استخدام الوظيفة المعطاة لاتخاذ الإجراء الناتج:

إذا (فولت> 200) {lcdcmd (1) ؛ lcdprint ("الجهد العالي") ؛ lcdcmd (192) ؛ lcdprint ("تنبيه") ؛ تأخير (1000) ؛ } else if (volt <150) {lcdcmd (1)؛ lcdprint ("الجهد المنخفض") ؛ lcdcmd (192) ؛ lcdprint ("تنبيه") ؛ تأخير (1000) ؛ }

تصميم الدوائر و PCB باستخدام EasyEDA:

لتصميم دائرة كاشف الجهد العالي والمنخفض ، اخترنا أداة EDA عبر الإنترنت تسمى EasyEDA. لقد استخدمنا برنامج EasyEDA في السابق عدة مرات ووجدنا أنه مناسب جدًا للاستخدام مقارنة بمصنعي ثنائي الفينيل متعدد الكلور الآخرين. تحقق هنا من جميع مشاريع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. إن EasyEDA ليس فقط الحل الوحيد للالتقاط التخطيطي ومحاكاة الدوائر وتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، بل إنه يقدم أيضًا خدمة منخفضة التكلفة للنماذج الأولية للثنائي الفينيل متعدد الكلور ومصدر المكونات. لقد أطلقوا مؤخرًا خدمة مصادر المكونات الخاصة بهم حيث لديهم مخزون كبير من المكونات الإلكترونية ويمكن للمستخدمين طلب المكونات المطلوبة إلى جانب طلب PCB.

أثناء تصميم الدوائر الخاصة بك وثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يمكنك أيضًا جعل تصميمات الدوائر الكهربائية وثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاصة بك عامة حتى يتمكن المستخدمون الآخرون من نسخها أو تعديلها والاستفادة منها ، كما أننا جعلنا تخطيطات الدوائر الكهربائية وثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاصة بنا عامة لهذا الجهد العالي والمنخفض دائرة الحماية ، تحقق من الرابط أدناه:

easyeda.com/circuitdigest/HIGH_LOW_Voltage_Detector-4dc240b0fde140719c2401096e2410e6

يوجد أدناه لقطة من الطبقة العليا لتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور من EasyEDA ، يمكنك عرض أي طبقة (أعلى ، أسفل ، سطح علوي ، حرير سفلي ، إلخ) من ثنائي الفينيل متعدد الكلور عن طريق تحديد الطبقة من نافذة "الطبقات".

يمكنك أيضًا التحقق من عرض الصور لثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام EasyEDA:

حساب وطلب ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبر الإنترنت:

بعد الانتهاء من تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يمكنك النقر فوق رمز إخراج التصنيع أعلاه. بعد ذلك ، ستصل إلى صفحة PCB لتنزيل ملفات Gerber الخاصة بـ PCB وإرسالها إلى أي مصنع ، كما أنه من الأسهل (والأرخص) طلبها مباشرة في EasyEDA. هنا يمكنك تحديد عدد مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي تريد طلبها ، وعدد طبقات النحاس التي تحتاجها ، وسمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ووزن النحاس ، وحتى لون ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بعد تحديد جميع الخيارات ، انقر فوق "حفظ في عربة التسوق" وأكمل طلبك ، وبعد ذلك ستحصل على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بعد بضعة أيام. يمكن للمستخدم أيضًا الذهاب مع بائع PCB المحلي لصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام ملف Gerber.

توصيل EasyEDA سريع جدًا وبعد أيام قليلة من طلب PCB حصلت على عينات PCB:

فيما يلي الصور بعد لحام المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

بهذه الطريقة يمكننا بسهولة بناء دائرة حماية الجهد المنخفض لمنزلنا. علاوة على ذلك ، تحتاج فقط إلى إضافة مرحل لتوصيل أي أجهزة تيار متردد به ، لحمايته من تقلبات الجهد. ما عليك سوى توصيل المرحل بأي غرض عام Pin of PIC MCU وكتابة الكود لجعل هذا الدبوس مرتفعًا ومنخفضًا مع رمز رسالة تنبيه LCD.